[原创]六路PT100测量电路

只看该作者 · 2013-6-18 16:14

U4 R1是一个1mA的恒流源。
R4、R5是一个23倍的放大器，对于4.096V满刻度的ADC来说，相当于输入满刻度178mV，可以测到200摄氏度。
R6、R7是故意加的5mV正偏置电压，因为LMV358这个运放很烂，输入失调电压有正负5mV，对测量引入的误差很大，既然无法控制这个失调电压的极性，就统一把他拉成正的，消失调电压方法见下文，如果条件好的话，双电源供电可以用op07做放大，失调电压只有0.15mV可以不调整失调直接用，R6、R7可以删除。

测试方法是：
1）U2IO6打开，输入接地，此时ADC=Vos*23，失调电压的23倍。
2）U1IO7、U2IO7打开，输入接100欧标准电阻，此时ADC=（I*100+Vos）*23。
3）U1IO0、U2IO0打开，输入接PT100+2RL（RL为三线制PT100引线电阻），此时ADC=（（PT100+2RL）*I+Vos）*23。
4）U1IO0、U3IO0打开，输入接PT100+RL，因为接入运放的高阻端，此时RL3和CD4051的内阻都可以忽略不计，此时ADC=（（PT100+RL）*I+Vos）*23。
5）我们回头看看上面测试到的4个电压，根据1）和2）可知I=（ADC2-ADC1）/(23*100)；根据3）和4）可知RL==（ADC3-ADC4）/(23*I)，那么PT100=((ADC3-Vos)/(23*I）-2RL，这里面所需要的参数前面都已经计算出来了。

这个电路精妙之处就在于只有R3是需要精密的5ppm电阻，其他所有器件都可以使用最便宜的垃圾货，无论是运放失调电压、R4、R5不准确的导致的增益误差，还有恒流源的各种温度系数，都可以在1）2）两步的测试中计算出来并且消掉。
还有一个关键点，就是U1右端必须是恒流源，右端不能接电压+电阻，否则会引入模拟开关的导通电阻。U2U3的右侧必须接运放的+输入端，这种接法输入阻抗极高，可以忽略模拟开关的导通电阻。

只看该作者 · 2013-6-18 17:26

好方法。顶。

3万 · 2013-6-18 20:54

双积分型A/D转换，使用了类似的方法，对元件精度几乎没有要求，却可以达到很高的分辨率和精度。
但是，楼主这种方法速度比较慢。当然，温度变化不可能很快，所以速度慢些关系不大。

只看该作者 · 2013-6-19 09:46

前面的电路确实很好的解决了问题，
但对AD转换的分辨率要求稍高点。

只看该作者 · 2013-7-9 11:46

好方法！收藏了~

只看该作者 · 2013-7-9 13:29

这是个概念不清导致的错误设计的典型事例！很有意思，也很有代表性！
首先，运放的失调电压是差模电压，和gnd毫无关系，这是概念不清之一。
其次，LM317的电压基准精度并不高，所以你的电流元的精度就比较低，不适合PT100的高精度测量。至少也应该考虑使用TL431的高精度电压基准。
最后，既然你也知道运放可以垫高输入，那么为何不使用op07之类的高精度运放，以避免概念不清以及错误的失调电压补偿呢？

只看该作者 · 2013-7-9 13:40

本帖最后由 hzdyl 于 2013-7-9 13:42 编辑

还有一个最为重要的错误，那就是Ｐｔ１００的接地的引线电阻至少带来了１０％的测量误差！所以这个电路，Ｌｚ设计的不仅概念不清，而且还一无是处啊！
你需要好好学习一些Ｐｔ１００的经典测量电路，不要在胡乱地瞎设计了，好吧？
事实上，ＰＴ１００测量电路的设计，最重要的就是，如何消除引线电阻的问题，看看Ｌｚ对此还是没有任何概念啊！

只看该作者 · 2013-7-9 14:47

hzdyl 发表于 2013-7-9 13:50
可笑的是，楼上还有那么多的，不懂装懂，捧臭脚的，太可笑啦！

嗯，看来，问题的确不少！

只看该作者 · 2013-7-9 19:00

看看再牛Ｂ红火的从不认错的年轻人，在他自己的错误面前，也是一言不敢发的。

只看该作者 · 2013-11-6 21:08

本帖最后由 elec921 于 2013-11-6 21:23 编辑

楼上几位就是暴殄天物
虽然楼主有时满嘴放**，但也不是你们说的这么菜鸟

为了符合上面几位的条件，我们假设恒流电流不准确（这里写成I）、放大倍数23不准确（这里就写成A）、而唯一准确的是100欧电阻以及ADC转换器读数（这里写作ADCx），并且"无耻的"认为三线PT100的三根线引入的电阻RL1~RL3相等这里写作RL，只要消掉了I、A、RL，且等式中仅有ADCx与PT100阻值（这里写作PT100）有线性关系，那么楼主的结论就是正确的，不废话，见下面计算：
ADC1 = VOS * A -----------------------------------------------------------------------(1)

ADC2 =( 100*I + VOS)*A = 100*I*A + VOS*A = 100*I*A + ADC1------------------------------------------(2)

ADC3 = （(PT100+2RL)*I + VOS）*A = (PT100+2RL)*I*A+ADC1------------------------------------------(3)

ADC4 = （(PT100+RL)*I + VOS）*A  = (PT100+RL)*I*A+ADC1------------------------------------------(4)

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

由式2得到  I*A = (ADC2-ADC1)/100

于是得到：
ADC3 = （(PT100+2RL)*I + VOS）*A = (PT100+2RL)*I*A+ADC1 = （PT100+2RL)*[(ADC2-ADC1)/100] + ADC1

ADC4 = （(PT100+RL)*I + VOS）*A  = (PT100+RL)*I*A+ADC1 = （PT100+RL)*[(ADC2-ADC1)/100] + ADC1
于是得到
RL =( ADC3-ADC4) /[(ADC2-ADC1)/100]

带人式4  便消去了所有不准确的量

ADC4 = 【PT100+{( ADC3-ADC4) /[(ADC2-ADC1)/100]}】*[(ADC2-ADC1)/100]+ADC1

于是

=> ADC4-ADC1 = PT100*[(ADC2-ADC1)/100]  + ( ADC3-ADC4)

=> ADC4-ADC1-ADC3 + ADC4 =  PT100* [(ADC2-ADC1)/100]

=>(2ADC4-ADC1-ADC3)*100/（ADC2-ADC1）  = PT100

我数学很烂，楼上几位帮我检查一下，错了给我更正哦~！
如果检查不出来，可别怪我和楼主一起去打你们PP哦？

只看该作者 · 2013-11-6 21:17

本帖最后由 woshixinshou 于 2013-11-6 21:20 编辑

是恒流源~

只看该作者 · 2013-11-7 18:53

本帖最后由 airwill 于 2014-8-29 07:15 编辑

elec921 发表于 2013-11-6 21:08
楼上几位就是暴殄天物
虽然楼主有时满嘴放**，但也不是你们说的这么菜鸟

那么认真干什么，咱只是备份而已，没指望现在的21icbbs能有什么建设性回复。我懒得搭理。

只看该作者 · 2013-11-8 08:53

哎我还是觉得还是用集成温度传感器实在，pt100 cu50什么的精度很难保证。。。。

只看该作者 · 2013-11-8 15:41

本帖最后由 airwill 于 2014-8-29 07:15 编辑

我要测500度你也用集成温度传感器？？？

1万 · 2013-11-8 16:23

本帖最后由 zjp8683463 于 2013-11-8 16:25 编辑

不喜欢LZ的这种测量设计方法。
模拟开关的副作用并不单单是导通电阻，更重要原因是附加噪声。
电阻也不单单是精度问题，更重要的是漂移特性。
既然使用了数字修正零位，那么增益误差也可以修正，那么电阻的精度不是很重要

只看该作者 · 2014-2-25 19:49

zjp8683463 发表于 2013-11-8 16:23
不喜欢LZ的这种测量设计方法。
模拟开关的副作用并不单单是导通电阻，更重要原因是附加噪声。
电阻也不单单 ...

1、目测漂移能够减掉。应该不必担心。
2、他能够多次采样，并且是多路扫描测量，本身就是因为温度变化是一个较为缓慢的过程。即使采用最简单的平均值滤波法，模拟开关的附加噪声也变得可以忽略。
3、这个电路的性价比是不能忽略的。

只看该作者 · 2014-2-25 19:52

本帖最后由 xyz549040622 于 2014-2-25 22:48 编辑

wddn 发表于 2014-2-25 17:26
写了这么多，但你还是犯了很多的概念错误啊！

首先，就是你应该用OP07。LM358你采用了一个，而且还浪费 ...

上面这句话自己尝试多种断句法读，应该比较有意思

只看该作者 · 2014-2-25 21:05

建议使用三线或四线制

只看该作者 · 2014-2-25 21:13

哥们被人批的不行了，这么点容忍度没有。

只看该作者 · 2014-2-25 21:19

wddn 发表于 2014-2-25 21:14
年轻人：

首先，你的公式里面有Rl，线路电阻，但你不可能知道Rl的大小，你也不可能去测，因为不同的安装地 ...

给讲讲三线制PT100是怎么抵消Rl线电阻的让我也乐一乐呗

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