工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜,傳感器距離控制器往往很遠(yuǎn),對(duì)于測(cè)溫傳感器PT100保媒,傳感器阻值變化0.385Ω/℃苏狠,因此過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)線的線阻抗不可忽視,消除導(dǎo)線引來(lái)的測(cè)量誤差辟昏,是提高PT100測(cè)量精度必須解決的問(wèn)題钻宠。
常用鉑熱電阻PT100是一種具有正溫度系數(shù)的感溫傳感器,即隨溫度升高获列,傳感器自身阻值呈正相關(guān)的變化谷市,如圖1,被測(cè)對(duì)象的溫度每上升1℃击孩,PT100的阻值隨之增加0.385Ω迫悠,在-200℃~850℃的區(qū)間內(nèi),鉑熱電阻PT100良好的線性度巩梢,為開(kāi)發(fā)者開(kāi)發(fā)提供了高精度測(cè)量的保障创泄,這是PT100應(yīng)用廣泛的原因之一。
PT100曲線
PT100可作為高精度測(cè)溫傳感器括蝠,功能優(yōu)異鞠抑,但是在工業(yè)環(huán)境復(fù)雜的情況下,傳感器冗長(zhǎng)的導(dǎo)線會(huì)帶來(lái)線阻抗忌警,這對(duì)于0.385Ω/℃搁拙,若想保證0.1度的精度,即需要保證線阻抗引來(lái)的誤差必須小于38.5mΩ法绵,而為了不引入傳感器PT100自身熱效應(yīng)帶來(lái)的誤差箕速,PT100的恒流源電流一般設(shè)置在0.1mA~1mA,若恒流源設(shè)置在1mA熏萎,由式1.1計(jì)算可得茵箩,誤差電壓須小于38.5uV,這是排除噪聲影響下的估算学释。
(1.1)
因此遇娜,想要得到高精度測(cè)溫效果匹忙,必須消除傳感器線阻抗帶來(lái)的誤差影響粱思,行業(yè)內(nèi)一般接線有三種方式,如表1绣峰。
PT100通用接法
可以看出槐芹,兩線制接法線阻抗誤差最大,且無(wú)法排除掩软;四線制接法也稱開(kāi)爾文氏接法填阅,最為精準(zhǔn)且簡(jiǎn)單,但是需要接口資源比較多侮夸;三線制接法可以通過(guò)計(jì)算排除線誤差茶壹,節(jié)約接口資源头趴,但是需要三根線等阻抗,這也是比較容易實(shí)現(xiàn)的咆蒿。
針對(duì)復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境东抹,客戶對(duì)于高精度測(cè)溫產(chǎn)品的需求,ZLG致遠(yuǎn)電子推出一款雙通道高精度熱電阻PT100隔離測(cè)溫模塊TPS02R沃测,可以實(shí)現(xiàn)在-200℃~850℃的區(qū)間內(nèi)測(cè)量精度為0.02%±0.1℃缭黔,10ppm低溫漂指標(biāo)。
三線制接法運(yùn)用
三線制接法采集電壓信號(hào)蒂破,由后端PGA提供增益放大馏谨,經(jīng)ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換,輸出數(shù)字信號(hào)給MCU處理附迷,由于A惧互,B,C三線均存在線阻抗RL1喇伯,RL2壹哺,RL3。這里可以通過(guò)安裝標(biāo)準(zhǔn)三線制PT100艘刚,可保證:
(1.2)
恒流源流經(jīng)共模電阻R管宵,為ADC提供一定的共模電壓,ADC差分輸入通道分別測(cè)量AB悲尝,AC兩端電壓
宇涵。已知:
(1.3)
結(jié)合式1.2,經(jīng)過(guò)計(jì)算處理:
(1.4)
通過(guò)式1.4吐梗,可以得到完全消除線阻抗誤差的PT100測(cè)量值突仆,實(shí)現(xiàn)高精度溫度測(cè)量。三線制接法可以在實(shí)現(xiàn)與四線制相同測(cè)量精度的同時(shí)桐赠,節(jié)省出一個(gè)接線端子穆垦,這對(duì)于對(duì)用戶開(kāi)發(fā)小型化產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)很大,三線制接法只要保證A涌粱,B辱郑,C等阻抗,即可保證線阻抗的引入誤差基本可忽略不計(jì)侵选。
ZLG致遠(yuǎn)電子TPS02R在三線制接法的基礎(chǔ)上糟糊,對(duì)恒流源做優(yōu)化處理,利用運(yùn)放負(fù)反饋原理盐儿,提高恒流源穩(wěn)定性讳臣,并為ADC輸入提供一定共模電壓,為ADC差分測(cè)量提供保證稠鼻,并賦予監(jiān)測(cè)報(bào)警功能冈止。
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