21ic电子技术开发论坛

标题: 出个奇招关于温度铂电阻温度传感器未见公开的电路 [打印本页]

作者: zenyin    时间: 2010-6-29 17:02
标题: 出个奇招关于温度铂电阻温度传感器未见公开的电路
本帖最后由 zenyin 于 2010-6-29 17:35 编辑

[attach]28287[/attach]目前国内外都没有人做过,ZENYIN不发表等她死了就永远沉没了!
1。温度是最重要的物理量,一年共和国对测温产品的需求量不少于10个亿
2。PT100是默认的工业标准
3。DS18B20温度范围不够,而且在工业现场运用还是没有被广泛接纳
一个传统的PT100测温电路包括测温电桥,差动仪表放大器,A/D转换器和单片机最小系统
缺点,电桥那破玩意太耗电,电桥电阻要是完全对称,温度这侧的总电阻量是100欧+PT100
另一边的桥路到可以不用像教科书教导的那样教条地100配100
弦外之意,桥路总等效电阻就总小于200欧了!
电桥上所加的电压越高,差动电压越高,这是我们期望的,但电压越高其电桥耗电越大越不低碳!
所以寄希望于差动放大器的完全不受干扰的高增益“选择性”“歧视性”的量身打造的“订单似”放大来提高分辨率,靠谱不?这完全是童鞋们再“放飞梦想”嘛!基准浪漫最终都一个个放飞回到地面后,向现实主义屈服!!!!!
下面看ZENYIN的电路,真够低碳抠门的,VCC不需要非要弄个基准或3端稳压器来产生!合适的什么破电压都行,甚至飘逸得一塌糊涂,下面的数学公式会告诉你,它作用很大,但最后却是默默无闻地无私付出!!!!
现在耗电不会大于VCC/(1+PT100)MA电流吧!
跟ZINYIN走下去!你只要知道欧姆定理串联分压这点电学知识就足够足够了!D=65536*VIN/VREF=65536*VCC/{VCC*R0(PT100+R0)}
会繁分数有理化不?不会请看小学数学!
D=65536(R0+PT100)/R0
=65536(1+PT100/R0)
RT100/R0=(65536-D)/65536
PT100=R0*(65536-D)/65536

这公似让学计算机软件算法的程序匠作们要疯掉!这正是计算机最适合运算的那个做梦遇到了枕头啊!!!!除65536用得这除吗?!!!把低2位数据直接丢了就是!65536-D用的着做吗?不就是两字节取补码吗?!!  !太疯狂了!



后记:1。这里运用了复测法是一个亮点 ,让VCC既作基准又作传感器工作电压,但A/D转换数据却和这外部基准(内部基准一样)无关,这是金牌法则,切记切记,凡是过去没有这样用的,你还是处于依葫芦画瓢的蒙童期!
2。常规的做法是将PT100放下面当输入,让基准稳定测PT100变换是正道
这里打破常规思维框架,让基准和输入都同步浮动,是最大创新亮点!目前全世界估计只有ZENYIN这么用。
3。繁分数的倒换起到了差分桥放大和取差的作用!
4。传统传感器电路采用差动放大提高灵敏度,这里反其道行之,用衰减来提高灵敏度!
学习过复变函数和信号系统的孩子们知道,无穷远的点,可以用无穷近的零点来表征
这就是发散的求异思维模式!所以放大和衰减是死地,让他们和谐在一个电路共存,相互就是零极点的关系!
5。传统教学模板给中国学生留下的是这样的思维,要获得一个准的东西,必须要以准对准简单表达 ++得+
但就忘记了不准对不准也可以准,叫— —得+
6。中国以(教条的)马克思主义为指导思想,就这样高扬马克思主义大旗?!都知道矛盾是普遍存在的,还知道金无足赤人无完人,却不知道i不准是绝对的,准是永远是相对的,以不准对不准的思维才是对自然的最大尊重是人与不准不完善世界的和谐共处!!
7。传统教学模板总是想方设法地把一个量变换成电压,然后在用稳定的基准去A/D
请问那A/D代表什么,其量纲是什么?是V/°这变态的量纲
8。什么东西用什么做基准就对了,此刻就是无量纲,这里PT100是电阻,我们就用电阻作量纲,那PT100/R0=K无量纲比例系数!
发挥下去测电容用电容作基准,测电流用电流作基准,要测光的话,你一定能以光作基准!
9讲到这里已经很清晰了,借用ZENYIN的思想而不是电路骨架才是本文阿姨想达到的目的!!孩子们!
作者: zenyin    时间: 2010-6-29 17:13
这是一个极其疯狂的电路,当我们把的功夫练到“无招”的地步的时候,也就是叫炉火纯青了
飞花落叶都可伤人!人类认识自然的过程是无---有---无 的否则之否定!
本来有电桥有差分放大器,有基准就是人们企图给自然立法!是一种毫无和谐的强势!
所以和谐社会和谐自然和谐世界就在我们身边!
作者: zenyin    时间: 2010-6-29 17:37
当朋友们看完此帖子后,请一定去看ZENYIN的最佳帖子,都将的是一个问题,怎么去和谐获得效益最大化!
作者: xwj    时间: 2010-6-29 18:01
1、有几个单片机会带16位ADC?带16为ADC的单片机得多少钱?
2、PT100在0度附近每一度相对100欧变化0.39欧姆,300度时每一度对应212欧变化0.35欧姆,也就是D根本就不是线性的;
3、就算你求出D,也得换算成温度吧?总不可能显示个D值吧?难道还不需要计算???
4、自己根据第二点去想想,那么有限ADC位数时有效分辨率是多少呢?
5、你的电路“耗电不会大于VCC/(1+PT100)MA电流吧!”,那么你想让PT100通过多大的电流呢?这个电流下PT100自己会不会发热?那他测出来的温度还会准确吗?


PS :
搞技术是个严谨的事情,可不是拍下脑门“疯狂”一下就能“炉火纯青”的哦~:)
作者: zenyin    时间: 2010-6-29 18:07
呵呵1掉了单位是K
作者: xwj    时间: 2010-6-29 18:12
而且,小学数学貌似也有问题哦:
跟ZINYIN走下去!你只要知道欧姆定理串联分压这点电学知识就足够足够了!D=65536*VIN/VREF=65536*VCC/{VCC*R0(PT100+R0)}
会繁分数有理化不?不会请看小学数学!
D=65536(R0+PT100)/R0
...
zenyin 发表于 2010-6-29 17:02


在这里PT100还处于分母位置:
D=65536*VIN/VREF=65536*VCC/{VCC*R0(PT100+R0)}
而下一句这个怎么“繁分数有理化”出来的?:
D=65536(R0+PT100)/R0

D的意义不变的话,“繁分数有理化”马上就把分母有理化成分子了???
作者: zenyin    时间: 2010-6-29 18:15
本帖最后由 zenyin 于 2010-6-29 18:20 编辑

MSP2013  就是带16位A/D转换430单片机,我们批量买钱多少我不好说,我们大家心里有数就是了!到那找浙江利尔达公司哪里去找啊!!!!与其买个16位的A/D还不如直接买MSP2013,孩子们你们千万千万别忘了德州的430含义是德克萨斯州仪器仪表的单片“**”,而不是共和国的山东省德州的扒**!所以它的单片机是具有异常浓厚的仪表思想的(例如自带仪表放大器,差分输入,可编程放大器等等,仪表风采的!)所以应该让我们满怀真诚地感恩德州感恩钱塘江的利尔达,它以其自身的风采替我们做了很多很多的事情,这就是细节这就是温情这就是厚重敬业精神这就是生产者与使用者的和谐!孩子们和谐无处不在,和谐是自然界最高的法则!为中国08年奥运的和谐例程讴歌吧!记住遇到困难时一定要耳边常鸣和谐之音!
作者: 高建明    时间: 2010-6-29 18:45
自残式的做法,杀敌一千自损八百。
作者: zenyin    时间: 2010-6-29 18:52
XWJ感谢感谢你的细致
作者: zenyin    时间: 2010-6-29 18:57
ZENYIN做出来后太激动了,所有行文时也很亢奋,改过来!D=65536*R0/(R0+PT100)
(RO+PT100)/R0=65536/D
1+PT100/R0=65536/D   PT100/R0=65536/D-1=(65536-D)/D
PT100=R0*(65536-D)/D
作者: zenyin    时间: 2010-6-29 18:58
8搂名如其人,可有高见明之机理?
作者: odqqdo    时间: 2010-6-29 20:03
xwj说的有道理,再加上1条,传感器直接接在A/D端口有风险,一旦接错,单片机就完了,起码损失比接在运放等电路上大很多。
作者: maychang    时间: 2010-6-29 21:09
不管是使用多少位的A/D,转换范围的浪费太严重了。楼主自己算算,A/D转换的65536个码利用了多少?
所以8楼说“杀敌一千自损八百”。实际上说得还少了。
作者: batsong    时间: 2010-6-29 21:24
楼主的意思应该是动态的AD参考电压,无需精密参考器件

但我感觉这个 PT100=R0*(65536-D)/D 会损失16位ad精度
作者: freefish    时间: 2010-6-29 21:57
这个,太理想化了吧。用在实验室里没问题的,室外高电磁的露天环境呢?雷击呢?等等的情况下,430肯定死翘翘了。
PT100就放在单片机10CM以内吗?线长了,线电阻如何消除?
典型应用是电桥平衡式或者是恒流式,加线性光隔离电路,考虑线阻补偿,即三线接法,然后算法里加非线性补偿。
作者: yuyetufu    时间: 2010-6-29 22:47
去年曾经做过一个类似的,用的是C8051F350,用内部VREF,接15K,再接PT100到底。
R1和PT100的位置和楼主是反过来的。我觉得PT100接下面可以用单片机内部放大器,放大信号,比较不浪费AD位数。
不过楼主的R1用的是高精度的电阻么?430的AD输入阻抗记得也不是特别高,所以还是需要进行零位满度调试,我觉得楼主说的太简单了,实际计算还是需要更加复杂一点的。
不过由于最终产品没有投产,放弃了,所以这种解法实际是否妥当,就未知了。
作者: yuyetufu    时间: 2010-6-29 22:47
另外,1K电阻太小了。
作者: ar_dong    时间: 2010-6-29 22:51
楼主太有才了
作者: pa2792    时间: 2010-6-29 22:54
用1K的对地电阻,电阻值太小吧?
作者: zjswuyunbo    时间: 2010-6-30 09:30
呵呵,虽然去掉了参考电压
但是,却需要一个参考电阻,这个是个精密电阻
作者: zenyin    时间: 2010-6-30 09:30
标题: +
本帖最后由 zenyin 于 2010-6-30 10:03 编辑

15搂是严谨地道工程师,搭手就知道!但当我们加了这么多东西上去以后,你会发现,我们优势也在逐渐的丧失,因为每一步都是以牺牲代价换来的!
1。桥路要耗电,要平衡,这些都可以不说,最该说的是,桥路将传感器灵敏度减低了一半对不?
2。世界上没有线性光耦这种器件,只有两个光耦封在一起的对称电路,外部必须加运放引入负反馈才能对消!目前还没有理论和实践意义上的线性光耦!只有这个才是靠谱的:“线性光耦是非常不线性的光耦”!只是负补对管!线性光耦引入的非线性,以后叫插入非线性,一定比不加高,ZENYIN说这句废话,主要是让大家忍不住一笑!
3。长线补偿是一个问题,但最好不加,因为太麻烦,我们可以数字三用表把导线电阻测出来,告诉单片机,让它自己去抵消,不就是“去皮”的减法吗?单片机作起来信手拈来!这是对懂电的工程师解决方案!哈哈很有意思,当数字三用表在测这么小的电阻的时候,数字三用表自己也有“皮”你一定会去这个“皮”,为什么?这就是灵感启发啊,这就是思想火花,15搂你的签名里不就是想表达灵感的思想火花吧,ZENYIN是全才,其目光直敏锐,心思之细密是很变态的主!这样活着阿姨是不是好累哈:))))
还可以这样,统一线长,分三种规格的6米,3米,1.5米的三种系列,就近选取,多的可以卷起来,这线电阻就处理掉了!这是对工人安装工程师的办法!
5.4线制可以直接测电阻,但多一条线成本高多,线远比电子元件贵。
6。以上都不是最好的办法,我们采用的办法:可以告诉大家“在抽头位置上,加一个二选一多路选择器将总电阻和导线电阻都测出来!这相当于上面的方案,我们自己有数字三用表。
7。办法总比困难多,大家尽可放飞主观能动性,抛我们的砖引大家的玉,众人拾柴火焰高,这才是21IC程序匠人总老大的本意,这厮可有拳拳的爱心,懂不孩子们!
9。老一代的标准和做法,在新的时期都需要与时俱进
10.天下**一大抄,研究生论文每年交易达10个亿元(ZENYIN认为没那么恐惧夸大了,知识分子还是有良知的,考的起研究生应该是人中龙凤)都到网上找方案,结果是爷爷是这么做儿子是这么做,孙子也这么做(一首长江之歌哈:你从远古走来,你向未来奔去。。。。。。哈哈学过生物的孩子们老师告诉你们,遗传是相对的而变异是绝对的我没学过生物哦)大家又把自己的山寨拿带网上炫耀,“新楼”盖“旧楼”推陈出陈。。。。。。。。。。。。。。。。。。
10。中国人是世界上最聪明的人口,但只限于模仿和模仿后的小改进,有许多东西模仿中我们小改一点比外国人都做的好!为什么不从小改进一点都比原创的好,由此想到大改一点甚至颠覆原创,其风险和收获成正比呢!步子完全可以更大一点啊!有风险?!不敢冒险能有收获吗,事实上这电路就是ZENYIN冒险的结果,还有用门电路做232串口现在21IC很热大家也去看看。。。。
国家在提创新,但山寨发展很快,无可厚非,山寨来得快,时间效益优先,投入少见效快,最适合暴发户老板。。。。。大家上网找方案这种获取信息的方案很好,大家要继续发扬,但别忘了发扬是手段,光大才是目标,世界是和谐统一啊。。。。。。
12。要这样找方案孩子们!自己先设计一个方案,这很重要,再去网络搜索,两方案对比,我为什么这样,人家或者别人为什么这样,我有那点没想到,我那点做的更巧,那点是我i的灵感“火花”,是我过人之处,我哪点完全是错的。。。。。。
13。当你发现你更智慧而且成功的时候,你自信度提高了有成就感了,你更愿意自己去设计了,于是原创就来了,创新和知识产权就有了。。。。。。这是国家最需要最迫切想看到的!
14。ZENYIN最近发的帖子除了灌水娱乐的帖子外没一个是独立的,希望大家耐心地细致地去连起来看一看,这些帖子都是一个环是相互说明的!
作者: duci001    时间: 2010-6-30 09:43
几年前搞过一个类似的温度采样,和楼主交流一下。思路差不多,8路温度采样,用的是C8051F005,它的ADC有16X的内部增益,非常好用。原理图画的比较乱,上图。。。。。。
用过采样+16X增益+简单标定,效果还不错。。。
作者: 程序匠人    时间: 2010-6-30 09:52
非典型用法……
也许这种方法还有很多不足之处,不过也不失为一种新思路的尝试。

看在原创的份上,给个酷。
作者: 自然的天逸    时间: 2010-6-30 10:09
用法比较新  就是感觉废话太多
作者: 原野之狼    时间: 2010-6-30 11:24
AD范围浪费太多这是个不争的事实
每换一根线都要测电阻显然麻烦 不是谁都有三用表
线分级制作如何考虑这个离散型呢
作者: yewuyi    时间: 2010-6-30 15:55
本帖最后由 yewuyi 于 2010-6-30 15:59 编辑

印象中PT100的推荐过电流时小于1MA的吧,这个电路好像都快5MA了吧?!

这个电路值能用在两线制的PT100传感器测温场合,呵呵,15楼就别期待他能消除传感器线电阻带来的温度测量误差了。

另外,如果有16BIT的 ADC,不考虑传感器线长,电阻分压测量很普遍啊,VREF就直接连接到VCC,因为VCC和VREF同偏的原因,可以一定程度上抑制VCC波动不稳定造成的测量误差,但抑制和完全消除可是两回事情,呵呵,可用在测量精度要求不高的情况下,一般用PT100还是考虑到其一致性做得比较好,可以做到比较好的测量精度,LZ这是拿着PT当NTC用啊!
作者: zenyin    时间: 2010-6-30 21:51
详细给大家解析一次,请看最后推算公式:PT100=R0*(65536-D)/D
注意R0是1K左右,这里R0/PT100=~10就是10倍的增益相当于放大, 65536-D是取差运算相当于原来的差动仪表放大器,只不过这差值直接和VCC间差而已,本质和原来的电桥取差,放大是一样的!
作者: hui3700    时间: 2010-6-30 22:31
这个有点意思 记下来研究下
作者: ayl439    时间: 2010-7-1 15:16
zenyin前辈 在应变电桥式传感器电路上 参考与桥压同源这个思路绝对称不上创新 是很成熟的用法
作者: lh8008    时间: 2010-7-1 16:47
支持ZENYIN的嚣张,因为这是实力的表现.21IC上需要这样的论剑.
作者: mohanwei    时间: 2010-7-1 17:04
综合这几天的帖子,感觉ZENYIN智商比较高,就是工程实践经验少了些……
作者: 高建明    时间: 2010-7-1 19:45
作秀的成分比较大,使用性能比较小。导线过长的话会有温漂,有干扰,漏电。。。。。
作者: t.jm    时间: 2010-7-2 08:47
2。常规的做法是将PT100放下面当输入,让基准稳定测PT100变换是正道
这里打破常规思维框架,让基准和输入都同步浮动,是最大创新亮点!目前全世界估计只有ZENYIN这么用。

不多说,PT100接上面、下面是等效的,就是 X 与 0X10000 - X的区别,
如果要细分还是接下面更好,那就是抗干扰的问题。
作者: t.jm    时间: 2010-7-2 09:06
详细给大家解析一次,请看最后推算公式:PT100=R0*(65536-D)/D
注意R0是1K左右,这里R0/PT100=~10就是10倍的增益相当于放大, 65536-D是取差运算相当于原来的差动仪表放大器,只不过这差值直接和VCC间差而已,本质和原来的电桥取差,放大是一样的!

不客气的说LZ这次你错了,回到什么是信号什么是微分,一个不懂测温技术的数学家也能也能明白你错了。
PT100灵敏度的本质问题是:
I * dR,  I大灵敏度就高,坏处自发热就高。
这个问题讨论的深度甚至不及1份PT100 datasheet,I抓多大你不做更多实验怎么可能比厂家更了解?
作者: ayl439    时间: 2010-7-2 11:19
再重申一次!

这绝不是ZENYIN前辈的创新 更不是“目前全世界估计只有ZENYIN这么用”
作者: ayl439    时间: 2010-7-2 11:20
最多是ZENYIN前辈在没有借鉴别人的前提下独自想到了这个用法 但实在称不上独一门
作者: ayl439    时间: 2010-7-2 11:22
LS几位若是研究过应变仪 就不会有这样的想法了
作者: xuyiyi    时间: 2010-7-2 15:36
一般PT100这类器件应用,使用电桥平衡式或者恒流源式,便于解决温漂问题及传输导线内阻、干扰等不确定因素,也便于后级作线性修正补偿,LZ这种用法,DIY条件下玩玩可以,在恶劣的工业环境下,俺看还是算了吧,多抄抄国外经典用法保险。
作者: duyunmail    时间: 2010-7-3 08:35
楼上说得非常对。
作者: yuri714    时间: 2010-7-4 15:50
:time:额  我在心电图机的产品里见过这类的方案,就是对叠加在共模信号上的差模有用信号不进行差分放大

而是直接利用高分辨力AD直接采样

个人认为这类方案的出现主要是   因为这些年来AD性能的提高与价格的下降使得 抛开和跳过运放 直接用AD

读取现实世界的模拟量成为了可行的方案
作者: 恒宇    时间: 2010-7-4 18:16
哈哈,还是用恒流源好点。
作者: lovedata    时间: 2010-7-6 15:15
学习了
作者: zhchyl    时间: 2010-7-7 10:29
这样的电路在热敏电阻测温中经常用到,但是在现场应用时,这样的做法无法做到一致性,接线的长短,接触电阻的变化等,都会产生问题
作者: 冯冯冯冯    时间: 2010-8-13 10:58
:)
作者: LEDS    时间: 2010-9-14 13:16
我2年前就是这样用的,MEGA48,上拉电阻1.8K
PT100分度表
-100 60.26
-50 80.31
-40 84.27
-30 88.22
-20 92.16
-10 96.09
0   100
10  103.9
20  107.79
30  111.67
40  115.54
50  119.4
60  123.24
70  127.08
80  130.9
90  134.71
100 138.51
110 142.29
120 146.07
130 149.83
140 153.58
150 157.33
200 175.86
300 212.05
400 247.09
500 280.98
参考电压选内部1.1V 10位分辨率,最高分辨率为0.001V
PT100每度间隔为0.39欧.上拉电阻为1.8K欧.
当温度为-100度时,分压为0.162V
当温度为0  度时,分压为0.263V
当温度为10 度时,分压为0.272V
当温度为100度时,分压为0.357V
当温度为200度时,分压为0.445V
当温度为300度时,分压为0.527V
当温度为400度时,分压为0.604V
当温度为500度时,分压为0.675V
基本相当于温度每变化1度,电压变化1mV
作者: dengm    时间: 2010-9-14 13:35
连续工作1mA 电流大了一点,  最好 0.2mA
作者: qq986433936    时间: 2010-9-20 11:31
这个不就是类似数字万用表电阻挡的比例法测量吗?
作者: lotus_1984    时间: 2010-9-20 23:25
玩的不是技术,是思路。
作者: jomayle    时间: 2010-9-22 10:58
65536-D,就是D取补码没有错;
除65536,等于把低2位数据丢掉就不对了;
把低2位数据丢掉,只适合整数除法,所以程序里还是得老老实实的做浮点或定点计算,省不掉的。
作者: xwj    时间: 2010-9-22 11:08
汗~

LS再去想想!
(提示:不是“把低2位数据丢掉”,而是“把低位2字节数据丢掉”)
作者: highgear    时间: 2010-9-22 20:50
顶楼主的独立思考, 对于精度要求不高的场合还是很有用的。

这个方法并不限于16位AD. 电阻计算公式为

Vad/VCC = r/(R+r)   ---->       r = (1 - Vad/Vcc)*R

对于 N 位 AD, 上式的 1 成为 2^N, 而 Vad/Vcc 就是直接的 AD 输入值。把 (2^N - AD) * R 右移 16-N 就是结果, 用不着浮点运算。
作者: Duguerren    时间: 2011-12-26 17:01
最好的方法还是使用UTI,通用传感器接口 ,这个问题一下就解决了。虽然都是用到了参考电阻,但是UTI的连线方法容易多
作者: Duguerren    时间: 2011-12-26 17:04
UTI连线方**耗小,发热影响小。采用三信号模型,能够自动校正消除温漂和其他系统误差。
作者: culk_2008    时间: 2011-12-27 11:00
杀敌一千自损八百W;P
作者: culk_2008    时间: 2011-12-27 11:02
这种测温,如果精度要求不高,不需要用带AD的MCU,直接用三个普通的IO口就可以实现
作者: elec921    时间: 2012-1-19 09:20
MARK下~!
作者: XuShuangDavisXu    时间: 2012-1-19 11:52
电子世界是个无解的有解题
作者: ahljj    时间: 2012-2-1 16:32
学习。。。。
作者: 北斗小星    时间: 2015-1-8 17:33
学习




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