【導(dǎo)讀】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，傳感器阻值變化0.385Ω/℃，因此過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)的線(xiàn)阻抗不可忽視，消除導(dǎo)線(xiàn)引來(lái)的測(cè)量誤差，是提高PT100測(cè)量精度必須解決的問(wèn)題。
摘要
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，傳感器阻值變化0.385Ω/℃，因此過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)的線(xiàn)阻抗不可忽視，消除導(dǎo)線(xiàn)引來(lái)的測(cè)量誤差，是提高PT100測(cè)量精度必須解決的問(wèn)題。
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，傳感器自身阻值呈正相關(guān)的變化，如圖1.1，被測(cè)對(duì)象的溫度每上升1℃，PT100的阻值隨之增加0.385
，在-200℃~850℃的區(qū)間內(nèi)，鉑熱電阻PT100良好的線(xiàn)性度，為開(kāi)發(fā)者開(kāi)發(fā)提供了高精度測(cè)量的保障，這是PT100應(yīng)用廣泛的原因之一。
圖1.1 PT100曲線(xiàn)
PT100可作為高精度測(cè)溫傳感器，功能優(yōu)異，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(xiàn)會(huì)帶來(lái)線(xiàn)阻抗，這對(duì)于0.385
，若想保證0.1度的精度，即需要保證線(xiàn)阻抗引來(lái)的誤差必須小于38.5
，而為了不引入傳感器PT100自身熱效應(yīng)帶來(lái)的誤差，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，由式1.1計(jì)算可得，誤差電壓須小于38.5uV，這是排除噪聲影響下的估算。
（1.1）
因此，想要得到高精度測(cè)溫效果，必須消除傳感器線(xiàn)阻抗帶來(lái)的誤差影響，行業(yè)內(nèi)一般接線(xiàn)有三種方式，如表1.1。
表1.1 PT100通用接法
由表1.1可以看出，兩線(xiàn)制接法線(xiàn)阻抗誤差最大，且無(wú)法排除；四線(xiàn)制接法也稱(chēng)開(kāi)爾文氏接法，最為精準(zhǔn)且簡(jiǎn)單，但是需要接口資源比較多；三線(xiàn)制接法可以通過(guò)計(jì)算排除線(xiàn)誤差，節(jié)約接口資源，但是需要三根線(xiàn)等阻抗，這也是比較容易實(shí)現(xiàn)的。
針對(duì)復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境，客戶(hù)對(duì)于高精度測(cè)溫產(chǎn)品的需求，我司推出一款雙通道高精度熱電阻PT100隔離測(cè)溫模塊TPS02R，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℃，10ppm低溫漂指標(biāo)。
圖1.2 三線(xiàn)制接法運(yùn)用。
如圖1.2，三線(xiàn)制接法采集電壓信號(hào)，由后端PGA提供增益放大，經(jīng)ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸出數(shù)字信號(hào)給MCU處理，由于A,B,C三線(xiàn)均存在線(xiàn)阻抗
，
，
。這里可以通過(guò)安裝標(biāo)準(zhǔn)三線(xiàn)制PT100，可保證
（1.2）
恒流源流經(jīng)共模電阻R,為ADC提供一定的共模電壓，ADC差分輸入通道分別測(cè)量AB，AC兩端電壓
。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，可以得到完全消除線(xiàn)阻抗誤差的PT100測(cè)量值，實(shí)現(xiàn)高精度溫度測(cè)量。三線(xiàn)制接法可以在實(shí)現(xiàn)與四線(xiàn)制相同測(cè)量精度的同時(shí)，節(jié)省出一個(gè)接線(xiàn)端子，這對(duì)于對(duì)用戶(hù)開(kāi)發(fā)小型化產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)很大，三線(xiàn)制接法只要保證A，B，C等阻抗，即可保證線(xiàn)阻抗的引入誤差基本可忽略不計(jì)。
我司TPS02R在三線(xiàn)制接法的基礎(chǔ)上，對(duì)恒流源做優(yōu)化處理，利用運(yùn)放負(fù)反饋原理，提高恒流源穩(wěn)定性，并為ADC輸入提供一定共模電壓，為ADC差分測(cè)量提供保證，并賦予監(jiān)測(cè)報(bào)警功能。具體測(cè)量數(shù)據(jù)如表1.2
表1.2 我司測(cè)溫方案驗(yàn)證數(shù)據(jù)
免責(zé)聲明：本文為轉(zhuǎn)載文章，轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息，版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題，請(qǐng)聯(lián)系小編進(jìn)行處理。
推薦閱讀：
MEMS麥克風(fēng)為筆記本和耳機(jī)聽(tīng)筒帶來(lái)新體驗(yàn)
碼”??！五月“芯”機(jī)不容錯(cuò)過(guò)！
縮短積分時(shí)間提高航位推算導(dǎo)航系統(tǒng)的精度
