一种基于ISO122U隔离运放的温度采集电路

摘 要：为了实现检测高电压区域中的某一部分元件的温度，设计了一种高可靠性的隔离温度采集电路。电路的设计思路是先将输入的热敏电阻信号转化成电压信号，通过电压跟随电路，增加信号的驱动能力，再通过隔离运放ISO122U进行后级电路保护，隔离运放后级再通过OPA2227运算放大器进行电压调零与放大，保证在温度测量范围内输出电压为0-3.3V，再经过AD转换电路后将信号送入DSP中进行运算处理。

关键词：隔离运放；温度采集；高可靠性

温度是自然界中最基本的一个物理量，[1]在工业生产中，我们时时刻刻需要对温度敏感的物体进行检测，当然如果这个物体处于高电压、强磁场中，就需要进行隔离处理，以免大电压串扰到控制器中，损坏后级电路。

1 温度采集电路方案

温度采集电路的整体方案如图中所示。该方案主要分为三大部分，分别为外界输入、模拟采集、数字处理。对于外界输入的热敏电阻选择103AT-2，温度采集范围-30℃～+110℃，该热敏电阻的温度与阻值部分关系见表格。模拟采集部分的电路主要是将测量温度范围内的电阻信号转换成电压信号，经过滤波、隔离、放大、限幅等处理，输出0-3.3V的电压。数字处理部分采用的是12位精度的模数转换芯片，将采集到的模拟电压转换为数字量，送给DSP进行运算。

2 温度采集电路硬件设计

2.1 关于ISO122U隔离运放介绍

ISO122U是美国BURR-BROWN公司推出的一款精密低成本的隔离运算放大器，其非线性度最大0.02%，隔离电压1500Vrms，信号带宽50kHz且温漂为200μV/℃，供电电压为±4.5V～±18V，输入侧的静态电流为±5mA，输出侧的静态电流为±5.5mA，其耦合方式是通过2pF的高压电容进行耦合。

2.2 模拟采集硬件电路设计

此次温度采集电路所用的热敏电阻为负温度系数热敏电阻，即电阻阻值随着温度的升高而降低。首先需要将输入的热敏电阻与固定电阻进行串并联分压，将电阻信号转换成电压信号，之后通过隔离运放进行1：1电压跟随及隔离，由于此隔离运放的非线性度很小，因此采样精度可以保证。在隔离运放后端通过两个OPA2227运放以及滑动变阻器进行调零和放大。假设温度采集电路的测温范围为-30℃～+110℃，那么我们需要先将-30℃对应的热敏电阻阻值输入电路，通过调节调零电路中的滑动变阻器，将输出的结果调为0V，然后将+110℃对应的热敏电阻阻值输入电路，调节放大电路中的滑动变阻器，使得输出结果为3.3V，从而保证整个测温范围内的温度都能被采集得到。处理之后的输出信号通过AD转换电路直接送入DSP中进行运算，结果可通过曲线拟合通过上位机显示。

3 结语

本文设计的基于ISO122U隔离运放的温度采集电路具有较强的实用性和较高的可靠性，适用于高压强磁场的工况中，通过隔离运放可以有效的保护后级电路，同时通过电压偏置和放大电路相结合，从而保证了温度采集范围。下一步工作目标，即热敏电阻若出现接触不良或者温度超出量程，电路该如何设计。

参考文獻：

[1]孙毅刚.基于LabVIEW的多通道温度监测系统设计[J].现代电子技术，2017，40（8）：183-186.

作者简介：王古森（1987-），男，陕西西安人，硕士，助教，陕西国防工业职业技术学院，主要从事电子信息工程技术、硬件电路等方面的研究工作。