最低成本的4线制热电阻A/D转换电路

只看该作者 · 2022-5-22 11:56

本帖最后由 ztb 于 2022-5-22 16:03 编辑

#申请原创#

----- 斗胆加了个“最“，欢迎拍砖！ -----
主角CS1237价格1.5元，是芯海科技的单通道 24-bit Sigma-Delta的 ADC。

电路分析：
设：ADC的输入阻抗极高故测量电流可以忽略
流经Rt的电流=流经Rref的电流=I
Vref=I*Rref
Vt=I*Rt
合并后：
Rt=(Vt/Vref)*Rref
而 Vt/Vref 正是 ADC测量值/ADC满度值

可见整体测量精度仅取决于：
1.Rref的精度和稳定性
2.ADC的线性度和噪声
与所有其它量无关！

这个电路的Vcc=5V，设计测量范围是-200℃（18.5R）~850℃（391R），对应的激励电流范围是 1.033mA~1.038mA。（国标<=5mA)之所以选择这么大的激励电流是因为ADC的量程限制，否则只能选择更小的79uA。而太小的激励电流更容易导致额外的误差。
与常用的3线制相比较这个4线制电路对4条线的电阻大小、一致性完全不敏感这就为高精度测量提供了基础保证。
还有一条需要提醒的是：由Rref提供给ADC的Vref电压只有1.5V，这个值已经是手册给出的下限。肯定会导致有效精度的损失，但毕竟这个ADC的有效精度高达20位，所以测量结果还是远超过一般热电阻传感器本身的精度。
注：电路设计中CS1237的外围电路参考了CS1237用于电子称的典型电路。

只看该作者 · 2022-5-22 12:50

这个思路已经有人做过了，而且比你还要略微高明一些，三线制的。

https://bbs.21ic.com/icview-2621384-1-1.html

只看该作者 · 2022-5-22 16:01

R2D2 发表于 2022-5-22 12:50
这个思路已经有人做过了，而且比你还要略微高明一些，三线制的。

https://bbs.21ic.com/icview-2621384-1- ...

#申请原创# 那我就再献丑了：

看看这个2路RDT采集电路是否更简单些？
用你提到的那种”略微高明一些“方案做的《万能输入数显表》早在1992年就小批量生产了，当时采用的是Z80CPU，自己搭建的自校正V/F转换器。是当时我能看到的功能最全的智能仪表（因此还获批了部里100万科技开发贷款）。这种方案与我在前面的电路最大的差异是线路压降抵消的原理不同；多路信号切换式的采集在有干扰的环境下t+0时刻和t+1时刻采集的外部干扰幅度必然不同，所以从原理上讲线路压降是不能完全抵消的。实际应用时是靠加大电容来减弱这种影响的。还有，3线的测量原理是建立在3条线（准确的说是2条）的电阻完全相同的条件下的，而实际上这是很难达到的（特别是通过接插件时）。而四线制测量对4条线完全没有特别要求（当然不能超出电路的信号范围），所以4线制更适合精密测量。当然工业应用中大部分要求精度不高，为了省一条线的成本牺牲不需要的高精度还是合适的。

只看该作者 · 2022-5-23 08:41

学习到了

只看该作者 · 2022-5-23 09:20

感谢分享，学习学习

2万 · 2022-5-23 10:59

很多年前我就这样用了。
自从有16位或16位以上的Sigma Delta ADC，我用热电偶或PT100、PT100测温，就没用过运放，直接接ADC。
PT100我用3线或4线，我喜欢用AD7705（兼容的有TM7705），特别是3线的用得多，电路可以抵消导线的影响。
最初是在2000年开始用这种电路，当时AD7705很贵，后来换TM7705，好像是1元上下。