CIRCUITO DI CONDIZIONAMENTO
Il connettore JP3 è collegato con la termoresistenza esterna e costituisce l’ingresso della scheda di condizionamento vera e propria. Alla variazioni della temperatura corrisponde una variazione proporzionale della resistenza della sonda. Perchè il segnale sia leggibile dal convertitore analogico-digitale, è necessario che la differenza di resistenza venga trasformata in una differenza di potenziale. Il processo di conversione avviene tramite il ponte di Wheatstone formato da tre resistenze di valore fisso (100 W ) e dalla nostra sonda PT100 (che alla temperatura di 0°C ha un valore di 100 W ). Con il cambiamento del valore della temperatura, viene a mancare l’equilibrio instaurato tra le quattro resistenze del ponte e di conseguenza si manifesta la tensione VAB proporzionale alla variazione delle resistenze.
A questo punto il segnale viene amplificato da un amplificatore operazionale differenziale. Viene utilizzato questo tipo di amplificatore perchè la tensione in uscita dal ponte di Wheatstone è di tipo flottante, ovvero, il potenziale VAB è riferito a due punti qualsiasi del ponte e non tra un punto e la massa.
In realtà l' amplificatore U4 non presenta un' impedenza d' ingresso infinita, ma abbastanza bassa e questo può introdurre una non linearità nella misura. Tuttavia nel nostro caso le resistenze R7 e R8 sono abbastanza elevate per cui tolleriamo la non linearità introdotta da questa configurazione. Sarebbe meglio introdurre l' amplificatore per strumentazione per garantire la massima linearità della misura.
Un’altra parte fondamentale del circuito è costituita dall’inseguitore catodico. Il suo compito consiste nel produrre una tensione di off-set che permette di fare la taratura relativa agli 0°C, sommata a quella effettiva del segnale dia il valore corrispondente a quello reale della temperatura misurata dalla termoresistenza. Le resistenze componenti il ponte di Wheatstone (come del resto tutte le altre) non hanno mai un valore preciso;questa differenza di resistenza, anche se minima, può far si che nel momento in cui la temperatura é di 0°C, la tensione corrispondente non sia effettivamente di 0 Volt. L’inseguitore catodico ha quindi la funzione di tarare la sonda, infatti inserendola nel ghiaccio la si può opportunamente regolare in modo d’avere effettivamente a 0°C una tensione di 0 Volt. Abbiamo inserito l' amplificatore U6 in configurazione di inseguitore catodico ottenendo cosi un generatore ideale di tensione variabile. Questa scelta è stata condizionata dal fatto che il modello circuitale corrispondente al singolo trimmer è quello di un generatore di tensione variabile reale, e quindi costituito anche da una resistenza che pur essendo di basso valore influisce facendone variare la tensione. Sfruttando invece le caratteristiche dell'operazionale, alta impedenza in ingresso e bassa resistenza in uscita, inserito a "valle" del trimmer abbiamo ottenuto il modello da noi desiderato di un generatore ideale, il quale non influisce sulla tensione di taratura originale.
L’ultima parte del circuito è formata da un sommatore. La funzione del sommatore, è quindi quella di sommare i due segnali, quello effettivamente prodotto dal ponte di Wheatstone e quello di taratura. La somma di questi due segnali verrà inviata al convertitore analogico-digitale.
La funzione dei diodi D1 e D2 è quella di limitare il valore di uscita dal sommatore entro il range da 0-5, in modo che il convertitore analogico-digitale collegato successivamente non riceva segnali superiori che lo danneggerebbero.