PT100测温电路使用恒流源会好一些吗
下图是通过一个运放得到恒定电流, 在PT100温度传感器上得到一个电压信号,然后送到下一个运放进行信号放大,送A/D 进行采样.如果不采用恒流源, 直接利用PT100和一颗电阻3.3K进行分压, 把PT100上分得的电压送运放进行信号放大再送A/D采样,这样不是也可以吗，
还请大家各叙己见,
供电电压4V是恒定的.
图见:
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_16/ourdev_463497.gif
(原文件名:3450Fig09.gif) 主要目的是测PT100的电阻值，至于你用什么方法都可以，跟你的精度要求也有关系。
恒流源比较稳定，能够测到比较稳定的电压值。如果采用电阻分压，电阻值本身就有精度问题，测量结果还跟你AD和软件设计有关系，
最主要的还是要测量到比较准确的值，精度高不见得就一定准。 这实际是恒压源和恒流源的基本，如果在电路中用恒压原，恒压原的内阻变化，3.3K电阻变化，负载的变化量都会叠加AD到你的结果中，还准确吗？ 我目的是想弄清楚为什么用恒流源会好些, 进行一些论证.谢谢.
to Alexkey :
1,恒流源比较稳定,是的,但恒流源的电流恒定也是依靠于一稳定电压源的,如下图的4.096V电压,
何不直接使用此恒压源进行分压?
2,电阻分压,电阻本身的精度会有问题,是的, 但恒流源也是依靠 电流 = 恒压/参考电阻 得到的，
电阻误差产生的影响同样在恒流源里存在啊,比如下图的 I = 4.096 /3.3K
既然都存在问题,何不省下一个运放呢.
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_16/ourdev_463497.gif
(原文件名:3450Fig09.gif) to suipeng70 :
恒压源内阻变化, 如果采用PT100串一颗电阻分压采样的话， 一般电流控制在2mA之内,
恒压源内阻变化对这点电流的外接电路应该没什么影响的吧.
至于3.3K参考电阻的变化会影响测量结果,但同样采用恒流源的方案里也存在这个问题的. 楼主想想pt100的电阻随温度变化率才多少？ 太小了，如果按你说的用电压源的话，如果电压源内阻变化个几欧姆，那么你测量的温度也得瓢上个几度了。
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修改：不好意思，想了下没那么严重，重点看下面的
2ma再小也是个负载电流。 3.3K的电压源输出阻抗，相对于运放输入端一般10M的输入阻抗。 当然是后一个稳定了。 单片机输出的4.096v参考是经过反馈调整的, 应该可以认为是恒定的,
和负载的大小没有什么关系,当然负载不要太大了.
我们先假定此参考电压恒定的条件下， 是否采用电阻串联方式也是同样可以的，
比如:
4.096V直接给 2.2K电阻串联PT100 供电,在0度温度下,
i=4.096/(2200+100)=1.74mA,
PT100电压:
v=4.096*(100/2200+100)=174mV
把174mv的信号经过运放放大10倍,提供信号给单片机的A/D口采样,
反推出PT100的电阻大小来查表计算温度. 还是那句话，最首先要考虑温度传感器的电流恒定。
加在RTD和3.3K电阻上电压即使恒定，可是RTD的电流也是变化的。
非要要成本，省个运放的话，就各做一个比较一下，不就知道了？ 以下蓝色文字由版主：kingofkings 于：2009-07-29,00:39:40 加入。<font color=black>请发贴人注意：本贴放在这分区不合适，即将移走
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即将移去的分区：电子线路与理论
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任何的疑问或咨询，请可随时联系站长。谢谢你的支持!</font> 以后的设计得用恒流源了. mark 使用恒流源在这个电路中主要是消除导线电阻的影响，在工业现场，导线可能长达上百米，导线电阻可能达到10欧姆量级，在导线电阻不可知的情况下，分压电路没有任何意义。使用恒流源可以消除导线电阻的影响。 回复【12楼】xionghuioo7
使用恒流源在这个电路中主要是消除导线电阻的影响，在工业现场，导线可能长达上百米，导线电阻可能达到10欧姆量级，在导线电阻不可知的情况下，分压电路没有任何意义。使用恒流源可以消除导线电阻的影响。
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不错。。。 回复【12楼】xionghuioo7
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感觉这种说法最有说服力!
采用恒压时，如果考虑到ADC的参考，使用比例测量法(下面的3.3K两端做为外部参考的输入，信号输入为RTD两端)，应该也是可以的。
VCC
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3.3K
|
RTD
|
3.3K
|
GND mark 回复【12楼】xionghuioo7
使用恒流源在这个电路中主要是消除导线电阻的影响，在工业现场，导线可能长达上百米，导线电阻可能达到10欧姆量级，在导线电阻不可知的情况下，分压电路没有任何意义。使用恒流源可以消除导线电阻的影响。
学习。。。。。。。 要求高的通常用恒流源，消除接线影响。 方法主要就是两种，一种是电桥，一种是恒流源，电桥的话对其他三个电阻的精密和稳定程度要求较高，而恒流源对芯片的稳定程度要求较高，各有利弊各有取舍吧！ mark mark 消除导线电阻的是四线制，恒流源消不了。 电桥式也不错呀呵呵 mark，对比桥式和恒流源方式 PT100温度传感器典型测量电流为1mA，超过这个电流Pt100会应为电流热效应影响测试结果。这是Pt电阻的特性决定的。
另外Pt电阻的变化率不大，采用恒压测量并保证电流在1ma左右变化的话，电压采样幅度比较小，1摄氏度大概变化0.385mv。
这么小的电压变化率对A/D采样电路要求比较高。 i55x 发表于 2011-11-19 02:22 static/image/common/back.gif
消除导线电阻的是四线制，恒流源消不了。
同意。应该是用四线制解决导线电阻问题，恒流源是解决不了的。
PT100电路常用的基本就两种模式：桥路和恒流源。
个人觉得，用桥路是为了消除非0起始点，但得到的R-V是非线性关系。（Vo＝-Vref）；
用恒流源是为了得到R-V的线性关系，符合欧姆定律。
两种电路各有优劣。 i55x 发表于 2011-11-19 02:22 static/image/common/back.gif
消除导线电阻的是四线制，恒流源消不了。
谁说恒流源销不了导线电阻？恒流源的缺点是恒流源本身的精确度很稳定度，还有就是电流带来的热效应。通过将电流减小（比如0.5毫安），可以减小热效应的影响，而恒流源的精确度很稳定度看工程需要了，可以达到很高的精度，起码可以做到比铂电阻本身的制造误差更小。如果我说得不对，欢迎指正。 楼上的需要检测2个电压，然后相减，并且需要2路AD进行检测，比分压稍微好点。还不如干脆用4线，只需要1路AD xionghuioo7 发表于 2013-1-8 11:02 static/image/common/back.gif
谁说恒流源销不了导线电阻？恒流源的缺点是恒流源本身的精确度很稳定度，还有就是电流带来的热效应。通过 ...
恒流源的精确度好个屁，一样要靠精密基准和精密电阻实现精确度。
要想做的准还要便宜，单路或者双路，用跟ADC同源基准电压+精密电阻给PT100供电。如果多路的话，我会用一个精度不高的恒流源多路切换测量多组PT100，其中一路接精密电阻来校对恒流源的误差。 hzxiaobao 发表于 2013-6-18 12:04 static/image/common/back.gif
楼上的需要检测2个电压，然后相减，并且需要2路AD进行检测，比分压稍微好点。还不如干脆用4线，只需要1路AD ...
一根PT100的线比一路AD贵多了{:lol:}
多1路AD只要几毛钱，可以用一个4051分出8路AD啊！
更何况很多地方的AD通道是用不完的，这样就完全不花钱 i55x 发表于 2013-6-18 12:52 static/image/common/back.gif
恒流源的精确度好个屁，一样要靠精密基准和精密电阻实现精确度。
要想做的准还要便宜，单路或者双路，用 ...
yes！
这是正路。
其实把基准源缓冲一下（如果AD允许用电源当基准就直接用电源吧，这样功率大），用这个信号同时给AD当基准，也给外面的PT100串精密电阻供电
即使一二十路PT100也可以这样直接测。
基准源自身的精度跟结果精度完全没关系，AD实际上测的是PT100和精密电阻之间的比例。
发一个我以前做的图，时间太久原理图找不到了，重新画一下示意一下吧。
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。 i55x 发表于 2013-6-18 15:13 static/image/common/back.gif
发一个我以前做的图，时间太久原理图找不到了，重新画一下示意一下吧。
U4 R1是一个1mA的恒流源。
赞一个！
要是板子面积大，可以放下多个4051，这种方法确实是最优的！
节约精密电阻，也节约精密运放{:lol:}
要想电路简单，就用单电源的精密运放（比如OPA2376，25uV max VIO）直接放大PT100串精密电阻吧，精度也很不错的。
只是每一路PT100都需要一个串联的精密电阻（例如3K3或4K7），然后额外多两个精密电阻（运放的增益电阻）
或者多用一个精密100欧电阻当参考通道来校准运放的增益。 MARK......... 专业做温度测试的都是用恒流源供电Pt MARK{:smile:} i55x 发表于 2013-6-18 15:13发一个我以前做的图，时间太久原理图找不到了，重新画一下示意一下吧。 U4 R1是一个1mA的恒流源。
向大师的技术学习，向大师的无私致敬！ i55x 发表于 2013-6-18 15:13 static/image/common/back.gif
发一个我以前做的图，时间太久原理图找不到了，重新画一下示意一下吧。
U4 R1是一个1mA的恒流源。
分析的不错，学习了 学习一下。 不错学习了！非常感谢 怛流源学习了， 记号,收藏学习了 i55x 发表于 2013-6-18 15:13
发一个我以前做的图，时间太久原理图找不到了，重新画一下示意一下吧。
U4 R1是一个1mA的恒流源。
兄弟，这种方法，测量精度能达到多少？
收藏学习了。谢谢分享 mark,pt100 mark pt100 必须收藏，非常经典 学习一下！ 到底是PT100好还是DS18B20好呢？ i55x 发表于 2013-6-18 12:52
恒流源的精确度好个屁，一样要靠精密基准和精密电阻实现精确度。
要想做的准还要便宜，单路或者双路，用 ...
lz用的什么精密ADC啊，我曾经用过AD7793这个分辨率可以达到18位，但是抗干扰能力很差，芯片容易死掉 redroof 发表于 2013-6-18 15:27
赞一个！
要是板子面积大，可以放下多个4051，这种方法确实是最优的！
节约精密电阻，也节约精密运放{:lo ...
请帖一下你的电路上来看看 MARK一下，这个电路不错，谢谢分享 看上去U3可以去掉把，把U3的I/O0和I/O7放到U2上，可以省去一个 这个学习了，感觉想要精度的肯定不会在乎多一根导线。 学习了，mark 收藏学习了。谢谢分享 derive3000 发表于 2012-7-28 18:31
同意。应该是用四线制解决导线电阻问题，恒流源是解决不了的。
PT100电路常用的基本就两种模式：桥路和恒 ...
mark一下！ 大师之作啊，看好这个电路 i55x 发表于 2013-6-18 15:13
发一个我以前做的图，时间太久原理图找不到了，重新画一下示意一下吧。
U4 R1是一个1mA的恒流源。
你好有一下2个疑问：
电流是恒流的为什么还需要测量呢？
LT1117是稳压器 怎么能提供恒流呢？
i55x 发表于 2013-6-18 15:13
发一个我以前做的图，时间太久原理图找不到了，重新画一下示意一下吧。
U4 R1是一个1mA的恒流源。
大神，您这个电路能不能简单修改一下，变成四线制的测量PT100呀？工业现场长距离，三线制不够用啊。 redroof 发表于 2013-6-18 15:27
赞一个！
要是板子面积大，可以放下多个4051，这种方法确实是最优的！
节约精密电阻，也节约精密运放{:lo ...
redroof大神，这个电路您能不能简单修改一下，变成四线制的测量PT100呀？工业现场长距离，三线制不够用啊。
盼redroof大神回复。 本帖最后由 pspice 于 2019-4-7 14:29 编辑
xuexikaifa 发表于 2019-4-6 20:29
大神，您这个电路能不能简单修改一下，变成四线制的测量PT100呀？工业现场长距离，三线制不够用啊。 ...
317以及1117这种三端稳压芯片的恒流应用资料很多，比如：https://www.amobbs.com/thread-3760756-1-1.html
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修改原因：回复错了{:sweat:}
对59楼Halley的回复 Halley 发表于 2017-5-6 09:52
你好有一下2个疑问：
电流是恒流的为什么还需要测量呢？
LT1117是稳压器 怎么能提供恒流呢？
恒流测量电压，恒压测量电流。最终进AD的是“电压”值。
恒流供电的时候得到的是PT100“两端”的电压，使用的是：V=I*R；
恒压工作使用的是V1=V0/(R1+R2)*R2 xuexikaifa 发表于 2019-4-6 20:30
redroof大神，这个电路您能不能简单修改一下，变成四线制的测量PT100呀？工业现场长距离，三线制不够用啊 ...
这种结构简单修改一下来测四线pt是可以的，并且算法更简单。硬件还是每一路需要三个4051。
把pt100的两端A和B的两根线分别叫作A1,A2,B1,B2，接法如下:
A1总是接地，B1接第一个4051，用来切换恒流源输岀。A2和B2作为测量端，接第二和第三个4051送给AD供测量。
测量值简单的就是B2-A2的电压差除以恒流源的值。 redroof 发表于 2019-4-7 14:48
这种结构简单修改一下来测四线pt是可以的，并且算法更简单。硬件还是每一路需要三个4051。
把pt100的两端 ...
redroof大神，我补充请教几个问题：
1. 恒流源的值 要计算准确的话，是否要串联经过一个精密低温飘电阻，之后用ADC检测后换算出来精确的电流值？
2. 4051这种集成式的模拟开关会不会带来较大的噪声，需要换成光耦继电器么？
3. 这个方案的对外接口，能不能在不接四线制PT100的情况下改接K型热电偶？这样就能通用接两个测温传感器了。 xuexikaifa 发表于 2019-4-7 16:38
redroof大神，我补充请教几个问题：
1. 恒流源的值 要计算准确的话，是否要串联经过一个精密低温飘电阻， ...
就用模拟开关的一个通道来接一个高精密的参考电阻即可。这也是整个系统唯一需要精度的电阻，建议用万分之一的，反正就一个，再贵也贵不到哪里。说白了你测到的就是外面的pt和这个电阻的比例 xuexikaifa 发表于 2019-4-7 16:38
redroof大神，我补充请教几个问题：
1. 恒流源的值 要计算准确的话，是否要串联经过一个精密低温飘电阻， ...
至于模拟开关的噪声，反正我用ads1220可以稳在17位@每秒20次采样，基本上达到AD的标称值，我认为够了。模拟开关我换过sgm的和ti的，都没问题。
要测热电耦，关键是它的信号非常小，比pt100小太多倍了。所以即使有17位的有效分辨率，好像我算过温度分辨率也很差，差到没什么意义。我是单电源的，也没法开它的内置pga。就算开了也好不了多少。
所以你自己权衡了 i55x 发表于 2013-6-18 15:13
发一个我以前做的图，时间太久原理图找不到了，重新画一下示意一下吧。
U4 R1是一个1mA的恒流源。
好方案 可以，就是你的电压要稳定。 redroof 发表于 2019-4-7 21:59
至于模拟开关的噪声，反正我用ads1220可以稳在17位@每秒20次采样，基本上达到AD的标称值，我认为够了。模 ...
真心感谢redroof大神那么专业，细心的指导及帮助！
您这么说，就是说ads1220根本不适合用来测K型偶的信号，加上模拟开关多路切换就更没底了，对吧？
那我想再向您请教一下，K型偶的多路信号切换及测量，用什么方案比较合适呢？(您接触过的) xuexikaifa 发表于 2019-4-8 10:05
真心感谢redroof大神那么专业，细心的指导及帮助！
您这么说，就是说ads1220根本不适合用来测K型偶的信号 ...
1220如果你接成双电源就差不多可以了。
或者用比1220更高一挡的，比如1256之类，工作在双电源状态下
热电偶的问题是它输出的信号有正有负，而且信号又小。
对于单电源的AD，开了PGA都不能对付以地为参考的小电压，除非你抬升参考点或者用双电源。
抬升参考点那么你的PT100参考点就不是对地了。PT100的恒流源电路也得改成不对地的那种～
用双电源又会让电路变麻烦
你自己看啦～
redroof 发表于 2019-4-8 10:27
1220如果你接成双电源就差不多可以了。
或者用比1220更高一挡的，比如1256之类，工作在双电源状态下
热电 ...
再次感谢redroof大神的热心帮助！我先消化消化，有不明白的地方再来请您指点，感谢redroof大神！ redroof 发表于 2019-4-8 10:27
1220如果你接成双电源就差不多可以了。
或者用比1220更高一挡的，比如1256之类，工作在双电源状态下
热电 ...
redroof老大，我还有一个问题请教您；
关于1mA恒流源的选型；
LM1117搭建的1mA恒流源，温飘特性比起1220自带的恒流源如何？
有没有又简单又稳定的1mA恒流源推荐？ xuexikaifa 发表于 2019-4-8 22:28
redroof老大，我还有一个问题请教您；
关于1mA恒流源的选型；
LM1117搭建的1mA恒流源，温飘特性比起1220 ...
这种用途不关心温漂。只关心一个指标：电流值随负载而变化的比例。
反正你是在不停的交替测基准电阻和PT，恒流源的电流如果变了，是对这两者一起变，自动抵消 redroof 发表于 2019-4-9 09:10
这种用途不关心温漂。只关心一个指标：电流值随负载而变化的比例。
反正你是在不停的交替测基准电阻和PT ...
大神您说的对。
但是我还是想请教您，LM1117搭建的1mA恒流源，比起1220自带的恒流源，有什么优缺点？ xuexikaifa 发表于 2019-4-9 11:22
大神您说的对。
但是我还是想请教您，LM1117搭建的1mA恒流源，比起1220自带的恒流源，有什么优缺点？ ...
1220自带的恒流源，在负载电阻变化的情况下，恒流能力很差。
我只能说这么多了
1117搭的你可以自己试 redroof 发表于 2019-4-9 11:25
1220自带的恒流源，在负载电阻变化的情况下，恒流能力很差。
我只能说这么多了
1117搭的你可以自己试 ...
好的，感谢redroof大神！！
话说您的工作环境真好，居然能实时回帖，谢谢您！ mark, 借鉴PT100的实现方案，谢谢！ 学习一下 本帖最后由 heqibin 于 2019-8-31 10:08 编辑
请教各位大神，这个电路图完全按照i55x大佬的，但是实际测试偏差太大了。
首先是每个通道不一致，同一个pt100探头，用4051切出的4个通道，计算出的电阻都不一样，最大偏差差不多1欧。但是每个通道的读数是基本稳定的。
然后就是精度不行，粗略和实际阻值也差1欧多。
这是哪里出了问题呢？是我ad没有用外部参考电压的原因吗？另外发现恒流源那里，设定的电流越少，计算出的值越接近实际值。
请有懂的大神帮帮忙看一看，谢谢！ i55x 发表于 2013-6-18 15:13
发一个我以前做的图，时间太久原理图找不到了，重新画一下示意一下吧。
U4 R1是一个1mA的恒流源。
这个电路不错，神作，赞一个 先mark，再看PT100 i55x 发表于 2013-6-18 15:13
发一个我以前做的图，时间太久原理图找不到了，重新画一下示意一下吧。
U4 R1是一个1mA的恒流源。
大神，你的电路，用358放大后还是要用13位的AD才能达到分辨率0.1°C吧？那不要358直接用18位AD不是更好？
小白虚心向大神学习
i55x 发表于 2013-6-18 15:13
发一个我以前做的图，时间太久原理图找不到了，重新画一下示意一下吧。
U4 R1是一个1mA的恒流源。
此处有一疑问,U3的用处是什么？ADC的采样是分时的，为何不能把PT100的测量引脚都输给U2? mark一下，下次来看 i55x 发表于 2013-6-18 15:13
发一个我以前做的图，时间太久原理图找不到了，重新画一下示意一下吧。
U4 R1是一个1mA的恒流源。
(引用自32楼)
学习了，思路很好
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