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[原创]六路PT100测量电路

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 楼主 | 2013-6-18 16:14 | 显示全部楼层 |阅读模式
Unnamed5.jpg
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。

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EMP_ + 6
| 2013-6-18 17:26 | 显示全部楼层
好方法。顶。

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| 2013-6-18 20:54 | 显示全部楼层
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。

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| 2013-6-19 09:46 | 显示全部楼层
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。

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R2D2 2019-6-28 09:25 回复TA
这个时代分辨率高的ADC太便宜了。 
| 2013-7-9 11:46 | 显示全部楼层
好方法!收藏了~

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| 2013-7-9 13:29 | 显示全部楼层
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?

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william008 2019-2-21 08:56 回复TA
"运放的失调电压是差模电压,和gnd毫无关系",你这句话是没错。但是你忘了,他是单电源供电。如果失调电压是-5mV,那输入小于5mV时都是有问题。他的R6、R7是干这个用的。 
| 2013-7-9 13:40 | 显示全部楼层
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!

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| 2013-7-9 14:47 | 显示全部楼层
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!

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| 2013-7-9 19:00 | 显示全部楼层
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。

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| 2013-11-6 21:08 | 显示全部楼层
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炮,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?


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| 2013-11-6 21:17 | 显示全部楼层
本帖最后由 woshixinshou 于 2013-11-6 21:20 编辑

是恒流源~

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 楼主 | 2013-11-7 18:53 | 显示全部楼层
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炮,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。

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| 2013-11-8 08:53 | 显示全部楼层
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。。。。

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| 2013-11-8 15:41 | 显示全部楼层
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???

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| 2013-11-8 16:23 | 显示全部楼层
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

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| 2014-2-25 19:49 | 显示全部楼层
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。

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| 2014-2-25 19:52 | 显示全部楼层
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

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| 2014-2-25 21:05 | 显示全部楼层
建议使用三线或四线制

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i55 2014-2-25 21:09 回复TA
二货,本来就是三线制PT100。这个21icbbs的气氛就是你这种啥都不懂就敢胡说八道的二货给败坏的。 
| 2014-2-25 21:13 | 显示全部楼层
哥们被人批的不行了,这么点容忍度没有。

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i55 2014-2-25 21:21 回复TA
连这电路是测试三线PT100都看不懂的滚出去! 
 楼主 | 2014-2-25 21:19 | 显示全部楼层
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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