马克西姆Safaniuk, Dreamstime
Pump159554796 Maksim Safaniuk Dreamstime

测量无需精密电流源的RTD传感器

9月4日,2020年
您可以实现精确的电阻 - 温度检测器传感器测量,而无需使用精密电流源。

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传统上,电阻-温度探测器(RTD)传感器的电阻是通过施加一个精确的电流源和测量发展的电压来测量的。这种方法通常需要一个精确的电压基准来创建电流源,然后用一个高质量的模数转换器(ADC)来测量电压。

在室温下难以实现这一点,但是当您认为测量系统的温度可以在-40到+ 55°C的范围内时,任务变得更加令人生畏。

对此问题的蛮力方法是使用昂贵的温度稳定的电压参考,ADC和其他组件与软件校准组合,以补偿参数的温度漂移。这种方法很复杂,将无法达到邻接传感器精度的高精度。

使用5ppm /°C超稳定电阻来发现更好的方法,以0.1%的精度作为RTD测量的参考。这种方法需要两个用于校准(1K和2K)的板载超稳定电阻,以实现高RTD精度。这些电阻用于校准RTD读数并补偿温度漂移误差。

该设计使用Q1-Q3晶体管与R1电阻结合使用,以形成使用2.5 V ADC电压参考的约1 mA源的恒流源(见图)。校准电阻器R4和R5以及RT1和RT2 RTD传感器可以在低电平驱动相应的GPIO引脚时吸收该电流。未使用时,GPIO引脚是三个陈述的。电压在ADC输出处测量。


对于校准,我们需要读取两个电阻并计算恒定电流源值和组合误差,我们称之为v抵消。校准的I.CC.和V抵消值用于转换RTD温度读数。


校准结果(见下表)使用以下公式应用:

地点:

  • R.RTD.是测量的RTD电阻。
  • V.ADC是ADC电压读数。
  • 一世CC.是一个有点恒定的电流源。
  • V.抵消是累积误差的电压偏移量。注意,这个变量是多个误差电压源的组合。因此,为了获得更好的精度,将其分解为组件可能是有益的(尽管不是必要的)。

计算V.抵消和我CC.我们需要做一些假设才能得出下面的公式:

  • 第一次假设:校准电阻是理想的,分别有1000 -和2000 -Ω值。
  • 第二个假设:我的CC.电流源在测量期间是稳定的。
  • 第三个假设:ADC转换结果是完美的。

跟随这些假设,我们可以写:

式2中,VCAL1K.和vcal.2K在i时表示校准电阻上开发的电压CC.电流是应用的。

通过解决我的那些方程CC.和V抵消,我们得到以下内容方程式:

实验设置测量

实验设置有两个校准电阻,两个安装在不同位置的RTD。我们在室温下使用了具有10位分辨率和表面贴RTDS的ADC。注意,当样品2和3之间的电路板温度变化时,校准值如何变化桌子

要收集数据,软件遵循以下步骤:

1.读取校准电阻和RTD上的ADC电压电平。

2.计算V抵消使用等式3。

3.计算I.CC.有等式4。

4.利用等式1确定RTD电阻。

5.使用表查找和分段插值将RTD电阻值转换为温度。

Vardan Antonyan是高级电气工程师Glenair Inc .)

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