关于pt100的电路问题

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 楼主| wanggong2011 发表于 2011-11-24 09:23 | 显示全部楼层 |阅读模式
最近在网上看到了一个恒流源测3线pt100的电路,有些疑惑的地方,还请不吝赐教。
电路图如下:


图中的Ra1、Ra2和Ra3是Pt100的线阻;恒流源电流是1mA。

问题1:R4和R5的作用是什么?去除R4,短路R5是否可以?
问题2:运放OP07改用单电源供电会有什么问题?

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lymex 发表于 2011-11-25 19:38 | 显示全部楼层
这是一个比较典型的三线Pt100测试电路,可以补偿引线引起的误差。

R4、R5的作用就是放大,放大倍数=R5/R4+1,图中数据为80.4倍,也就是每1欧Pt100的变化,输出就变化80.4mV。
去除R4、短路R5也可以,但那样输出太小,每欧才1mV,不能直接给AD了。

运放Op07是双电源运放,单电源供给肯定是不行的,因为输入端也就0.1V附近。
lymex 发表于 2011-11-25 19:41 | 显示全部楼层
补充,上述计算,是基于恒流源=1mA的。1mA是Pt100的标准测量电流。
lhkjg 发表于 2011-11-26 10:18 | 显示全部楼层
2楼回答的很详细!
 楼主| wanggong2011 发表于 2011-11-27 21:29 | 显示全部楼层
2# lymex

谢谢,这么一说我就都明白了,非常透彻。
gx_huang 发表于 2011-11-28 07:20 | 显示全部楼层
恒流源应该是2路的。
其实不需要恒流源也可以,普通的桥路就可以,用2个5.1K左右电路到5V电源就可以了。
这个原理图,似乎有错误的。
lymex 发表于 2011-11-28 22:39 | 显示全部楼层
本帖最后由 lymex 于 2013-9-9 01:27 编辑

楼上说的是这个电路吧?



这是一个很标准的双恒流源三线电路,可以看到,Pt100的两个引线电阻R1和R3是分配到两个桥臂上,而这两个电阻在工艺上可以做成一样的阻值,因此在0度时电桥可以平衡,其它温度下电桥的输出是很严格的与Pt100的变化成正比的。但是,这个电路也是墨守成规、比较笨拙的,需要后续用差分放大器,这样就需要两对比较严格匹配的电阻。

而楼主的电路,如果改画成如下形式,就可以看得更清楚了:



类似,Pt100的两个引线电阻R1和R3是分配到左边上下两个桥臂上,因此其共同的变化也就不会影响输出,而右下桥臂巧妙的包含了R5、R6增益部分。
这个电路最大的特点是简单,只用了一个恒流源,桥的4臂既是作为检测,也是作为差分放大的桥。
电路简单的同时,也丝毫不影响性能,可以得到非常严格的与Pt100阻值成线性关系的输出。
R8=R7-R5||R6,粗略的看可以有R8=R7-R6
放大倍数=R5/R6+1,可以方便调节
R4为Pt100在零度时的阻值。
更详细的Pt100的有关问题,可以参照我的帖子:
http://bbs.38hot.net/thread-7964-1-1.html

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gx_huang 发表于 2011-11-29 12:25 | 显示全部楼层
LS讲的真好。
我一般用电阻桥加差分放大,实际电路只要有3线补偿,高低软件校准,非线性软件校准,就很好了。
实际产品要讲究实用、便宜、易调试、稳定就可以了。
实际电路还需要加滤波,否则工业现场容易受干扰。
上面的电路,在0度时,3线补偿效果应该很好,在高温下不知道效果怎么样,有时间好好分析一下。
还有,运放的偏置电流影响可能较大。
lymex 发表于 2011-11-29 21:48 | 显示全部楼层
的确,滤波是必要的。至于Pt100阻值与输出电压的非线性,这个我仿真计算过,效果很好:


其中绿色的就是这个电路,非线性误差在0.01度之内(-50度到200度)。也可以看出,桥电路的非线性其实都不太好,只能适合较小的温度范围或者适合非高精度测温。
最后,对于任何电路,运放的偏置电流都有影响的,只能选Ib小的运放,比如LF442、LMC6062、OP97、OP297、LT1012、LTC1151等。

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永远的不知 发表于 2011-11-30 15:57 | 显示全部楼层
7# lymex

电阻测温资深专家!
xiaotann 发表于 2011-12-2 16:19 | 显示全部楼层
wangjunjun2005 发表于 2011-12-6 21:11 | 显示全部楼层
7楼很犀利
elec921 发表于 2011-12-9 13:49 | 显示全部楼层
好贴~!!!!MARK!
hob_hob 发表于 2012-1-30 23:20 | 显示全部楼层
真的是高手如云,高手就是高手,学习是肯定的。
看了个把小时了,弱弱地问一句:楼主的图中R1是干什么用的?我觉得是个无关紧要的电阻,是不是可有可无?请问!
lymex 发表于 2012-1-31 10:51 | 显示全部楼层
回楼上,楼主的R1是运放偏流补偿电阻,阻值应该是50k附近,也就是说应该等于运放负输入端外部电阻,这样理论上可以减少偏流的影响。但这种补偿方法在现代电路中也有不用的,原因之一是现代运放的偏流都很小(或者可以选择Ib很小的运放),再就是很多运放已经有内部补偿,再加外部补偿的话没有作用甚至会起反作用。因此我在7楼的电路里已经把这个电阻去掉了。
hob_hob 发表于 2012-1-31 12:46 | 显示全部楼层
lymex真是高人啊,谢啦!
chenjunqi203 发表于 2012-2-1 14:21 | 显示全部楼层
[img][/img]
leebai_001 发表于 2012-2-22 08:53 | 显示全部楼层
TO 9楼,你的仿真算法是什么呢,如何得到上面的结论。
恒流补偿,补偿的依据是啥呢? 是校正?
lymex 发表于 2012-2-22 11:58 | 显示全部楼层
回楼上,仿真就没有自己的算法了,算法都是仿真软件内部的,我只是在仿真的时候,改变元件参数、记录输出值,然后画出曲线。

那里所谓“恒流补偿”,就是楼主的这个电路,也就是我在7楼第2图重新画的那个。原理我在2楼和7楼都说了。
andyjian 发表于 2012-2-23 23:14 | 显示全部楼层
受益匪浅
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