三线法PT100温度采集的电路方案,记录一下。

记录一下最近的拆解心得,最近拆了新的变送器,然后看到了一个PT100的电路方案,感觉蛮不错的,所以记录一下。电路的采集精度,标称±1℃,重复性±0.5℃。

下图电路图看到电阻用的都是1%精度的电阻,感觉可以选0.1%进一步提高精度。

电路采用电桥的形式进行采集,基准源芯片采用ADI的低温漂电压基准芯片,型号为:ADR381ARTZ-REEL7,输出电压为2.5V,价格大概为4元左右。温漂以及精度都还是蛮不错的。

然后ADC芯片采用的是Microchip的MCP3421A0T-E/CH,采样率虽然不高,但是对于PT100这种的温度采集已经足够了,精度也够,18bit的sot23-6封装,很小很mini,采用的是I2C接口通讯。并且内置了基准源,PGA,用起来非常舒服,价格大概6元左右。

电路图大致如下所示,下图中R17,R19,R18与外置的PT100组成一个电桥,ADC只需要采集电桥输出的电压即可计算相应的PT100的电阻阻值,进而推算出温度,在假定Rwire1等于Rwire2的情况下,可以抵消线阻带来的PT100采集误差(当然并不能完全平衡掉,毕竟PT100的阻值会变化,只会补偿掉大部分。),Vp和Vn的计算公式大致如下:

Vp=Vr18+Vrwire2+Vrwire3;

Vn=Vpt100+Vrwire1+Vwire3。

Vp-Vn≈Vr18-Vpt100。

然后我再往后推仿佛看到了一个方程两个未知数。。。。好像并不能完全消掉一样,最后可能也不能完全消掉。。大概最终的Pt100的公式大致可以用下图去推导:

然后根据刚才的公式去反推Pt100的阻值,可以看到,大致也是线性的,会存在一点点误差(误差会随着线阻增大而增大),下图是线阻为1Ω时的仿真:

线阻增大的话,误差会变大,例如下图是线阻为5欧姆的时候(基本就没眼看了),误差最大到了0.48Ω,那么误差已经超1℃了:

总结:还是蛮不错的设计,不过我不确定我对最终的计算公式的理解对不对。如果你觉得公式或者电路设计有误,还请指点一二!互相学习进步。

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