RTD电路设计
PT100/1000含义
常见的RTD就是PT100和PT1000，100和1000指的是在温度等于0的时候，其两端电阻等于100ohm/1000ohm。
当温度上升时候，其两端电阻将会上升，其电阻的变化是非线性上升，像是抛物线一样的上升，所以RTD测温很多时候是测量其两端电压再去查表取得当前温度值，这样会更加准。
在图上看不出来有多弯，看R2还是能看出来一些，要求不高的场合也可以直接当线性的算就得了。曲线如下
PT100- 二线三线四线有哪些需要注意的？
2线驱动PT100和采样PT100是同一根电压线。
3线可以采集线电压做补偿。
4线开尔文采样避免导线电阻产生额外的电压误差。
三种RTD类型
PT100-2线
驱动双线RTD直接给RTD供个恒流源就行，但是恒流源到底做多大才比较合适？当在RTD两端加恒流电流时候RTD是会被加热的，RTD上的电流越大，则RTD自身发热越厉害。所以尽量不要让其发热。但是其发热也可以通过热系数”S”来计算回来。公式如下
Δ T (ºC)=P*S
找了一些手册也没见它标，那就先忽略，根据ADC能采样的电压来。我们可以看看ADC最小能分辨多大的电压去设定他的驱动电流。
找到ADX112 的手册如下
在内部PGA设定FSR等于±0.256V时候，LSB 为7.8125Uv 比较小，但我们别给他用光，虽然LSB步进是小了，ENOB也就16bit，我们可以留点余量。
PT100在温度 从0℃到10℃的变化时，其电阻的变化从100~103.9，其每一℃的电阻△为0.39ohm/℃。
若是驱动电流选择1mA 则温度改变1℃就能引起50个LSB的变化。大多数场合也就足够。为了降低PT100自身发热也可以将驱动电流在搞低一些。
ADX112的共模阻抗和差模阻抗都足够大，不会分太多引起额外的误差。
参考驱动电路如下：
其中r代表导线的电阻，R代表RTD的电阻，下面在串一个R做差分采样，如果不做差分采样直接做单端采样可以不要这个R，如果做成差分采样的话，可以避免一些地线画的不好，导致地上面的电压变来变去（注：把下面的R想象成变动的电压源）。 也因为ADX112内部自带差分采样的功能。如下
PT100-3线
三线RTD和双线RTD的区别就是多了一根黑线，三根线都是一样长的，三根导线一样长也就意味着三根导线的电阻是一样大的，
R黑1=R黑2=R红
R黑1＋R红+PT100=Total R
Total R -R黑1+R黑2=PT100
根据以上我们可以校准掉R黑1和R红的电阻。驱动电路如下，其需要两个电流源驱动，比较麻烦
其也是需要差分输入的ADC，如ADX112.
PT100-4线
若是四线驱动那就更加简单了，只需要一个恒流源就能搞定，因为其自带开尔文检测线.
在外红，外黑直接恒流源灌入，检测内红内黑的电压即可。用ADX112也能满足检测的需要。
总结
无论是3线还是4线都是为了校准导线上的电压。
RTD公差标准
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TOLERANCE
|
TOLERANCE VALUES(℃)
|
RESISTANCE AT 0℃(Ω)
|
ERROR AT100°C(°C)
|
|
ASTM Grade B
|
±(0.25+0.0042·|T|)
|
100±0.1
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±0.67
|
|
ASTM Grade A
|
±(0.13+0.0017·|T|)
|
100±0.05
|
±0.3
|
|
IEC Class C
|
±(0.6+0.01·|T|)
|
100±0.24
|
±1.6
|
|
IEC Class B
|
±(0.3+0.005·|T|)
|
100±0.12
|
±0.8
|
|
IEC Class A
|
±(0.15+0.002·|T|)
|
100±0.06
|
±0.35
|
|
IEC Class AA
|
±(0.1+0.0017·|T|)
|
100±0.04
|
±0.27
|
|
1/10DIN(1)
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±(0.03+0.0005·|T|)
|
100±0.012
|
±0.08
|
通用的恒流驱动电路设计
基于CSA23和OPA50X（OP07替换为OPA50X）的恒流电路
因为OP07不支持单电源的应用，ADX112以及CSA23和OPA50X都支持单电源应用，所以OPA50X更加适合去做这个电路。不用双电源非常省事。
以下来自CSA23的手册
以下来自OPA501的手册 1.6V~5.5V都能工作
以上这种恒流驱动只适用于4线或者2线的RTD测温。
若是要三线RTD测温，则需要两个分别输出的恒流源，参考电路如下。
因为其只需要1mA的电流，所以直接用运算放大器的输出去带动就足够，这时候Rs可以选大一些。因为是高位电流采样，I1和I2同时加进去也没啥关系。
代入LTspice仿真得出以下结果
仿真代码如下
|
XU1 ref N003 VCC VEE N004 LT1001
V1 VCC 0 |Vin|
V2 0 VEE |Vin|
R1 N003 N001 10k
V3 ref 0 2.5
C1 N004 N003 10n
XU2 N004 RTD_P N001 0 0 CSA23
R2 RTD_P N004 50
XU3 ref N005 VCC VEE N006 LT1001
R3 N005 N002 10k
C2 N006 N005 10n
XU4 N006 RTD_N N002 0 0 CSA23
R4 RTD_N N006 50
R5 RTD_P N007 1
R6 N007 N008 100
R7 RTD_N N008 1
R8 0 N008 1
.text Vin=|"15"|
.tran 8m
.lib C:\Users\xutong\Desktop\csa2302.lib
.lib LTC.lib
.backanno
.end
|
CSA2302的库文件代码如下
|
*
* This is the circuit definition
.subckt CSA23 IN+ IN- VOUT REF GND
*set input and output pins
*the setting gain is equal to 50
*join to network Vo
E1 VO REF IN+ IN- 50
*join to offset 1mV m=micro Meg=mega
E2 VOUT REF value={V(VO,REF)+1m+V(IN-,0)*0.018u}
.ends CSA23
|
参考文档
https://www.omega.com/en-us/resources/rtd-2-3-4-wire-connections
A Basic Guide to RTD Measurements （TI公司文档）
今天先聊到这，拜拜~
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