Lämpötilan mittausmoduuli : analogia-digitaalimuunnin PT-100-anturille
Eerikäinen, Juha (2014)
Eerikäinen, Juha
Lahden ammattikorkeakoulu
2014
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201404094069
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201404094069
Tiivistelmä
Tässä työssä on suunniteltu ja simuloitu MultiSim-ohjelmalla lämpötilan mittausmoduuli Koulutuskeskus Salpauksen tarpeisiin. Lämpötilan mittausmoduuli on myös toteutettu prototyyppinä koekytkentäalustalle. Koulutuskeskus Salpauksen tilauksesta suunniteltiin mittausmoduuli, joka mittaa lämpötilan esimerkiksi sähkömoottorista tai jostain muusta laitteesta, jonka lämpötilaa halutaan seurata.
Moduuli suunniteltiin käyttämään PT100-anturia ja operaatiovahvistinkytkentää. Lämpötilan muuntaminen digitaaliseksi dataksi suunniteltiin muuntamalla lämpötilasta saatu jännitetieto analogia-digitaalimuunnoksella. A/D-muunnos tehtiin työhön siksi, että dataa on helpompi tulkita toisessa laitteessa, esimerkiksi mikro-ohjaimessa tai prosessorissa. Digitaalinen data päätettiin siirtää SPI- sarjaliikenteellä tulkittavaksi moduulin ulkopuolelle.
Aluksi tässä työssä määritettiin lämpötila-asteikko, jota laitteella mitataan. Sen jälkeen määritettiin anturi, jota kytkennässä käytetään lämpötilan mittaamiseen. Lisäksi tehtiin simulointi MultiSim-ohjelmalla. Simuloinnin jälkeen kytkentä toteutettiin koekytkentäalustalle ja mitattiin. Mittausta verrattiin simuloinnin tuloksiin. Digitaalisesta muunnoksessa pyrittiin saamaan mahdollisimman lineaarinen lämpötilaan nähden.
Moduuli suunniteltiin käyttämään PT100-anturia ja operaatiovahvistinkytkentää. Lämpötilan muuntaminen digitaaliseksi dataksi suunniteltiin muuntamalla lämpötilasta saatu jännitetieto analogia-digitaalimuunnoksella. A/D-muunnos tehtiin työhön siksi, että dataa on helpompi tulkita toisessa laitteessa, esimerkiksi mikro-ohjaimessa tai prosessorissa. Digitaalinen data päätettiin siirtää SPI- sarjaliikenteellä tulkittavaksi moduulin ulkopuolelle.
Aluksi tässä työssä määritettiin lämpötila-asteikko, jota laitteella mitataan. Sen jälkeen määritettiin anturi, jota kytkennässä käytetään lämpötilan mittaamiseen. Lisäksi tehtiin simulointi MultiSim-ohjelmalla. Simuloinnin jälkeen kytkentä toteutettiin koekytkentäalustalle ja mitattiin. Mittausta verrattiin simuloinnin tuloksiin. Digitaalisesta muunnoksessa pyrittiin saamaan mahdollisimman lineaarinen lämpötilaan nähden.