[电路/定理]

最低成本的4线制热电阻A/D转换电路

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ztb|  楼主 | 2022-5-22 11:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 ztb 于 2022-5-22 16:03 编辑

#申请原创#  

电路图

电路图

----- 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。

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ling_better 2022-5-23 23:27 回复TA
学习了 

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R2D2| | 2022-5-22 12:50 | 显示全部楼层
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

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ztb|  楼主 | 2022-5-22 16:01 | 显示全部楼层
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:
3线2路RTD.png
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。

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[leon]| | 2022-5-23 08:41 | 显示全部楼层
学习到了

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求学问路| | 2022-5-23 09:20 | 显示全部楼层
感谢分享,学习学习

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coody| | 2022-5-23 10:59 | 显示全部楼层
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。

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ztb|  楼主 | 2022-5-23 15:55 | 显示全部楼层
coody 发表于 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 ...

有钱人,能分享一下你用7705的三线测量电路吗?

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coody| | 2022-5-24 15:36 | 显示全部楼层
ztb 发表于 2022-5-23 15:55
有钱人,能分享一下你用7705的三线测量电路吗?

你去下载一个AD7705的英文原版PDF,里面有。你都能用PT100了,不是有钱人?正规产品PT100四线的一般超过30元。

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datouyuan| | 2022-5-25 10:47 | 显示全部楼层
感谢分享,学习学习

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