超高性能PT100测温

追梦达人 · 发表于 2020-2-10 15:29:26

昨年做了一个采用PT100测温的电路，测量的无噪声分辨率可达1mK，采用的思路是电流倒相+比率式，参考电阻100Ω，精度0.005%，请教高手指教误差分析，推荐低成本校准思路，谢谢，不慎感激。
其中采集数据为1s/次,当前连续采集4、5个小时的数据波形。

68336016 · 发表于 2020-2-10 15:33:10

没有校准的话，会被结果吓到。我有2个3线制的pt100，结果相差挺大的

eaglelpx · 发表于 2020-2-10 15:34:30

电流源集成的？

追梦达人 · 发表于 2020-2-10 15:37:27

追加说明：采用1mA搭建的恒流源，（参考+集成电阻+运放），另外采集的数据是两个100Ω精度0.005%串联的经过。

lyping1987 · 发表于 2020-2-10 15:51:26

切换什么意思？支持多通道？

RAMILE · 发表于 2020-2-10 16:04:56

等redroof点评

diandianer · 发表于 2020-2-10 16:14:25

学习一下~

cjxu · 发表于 2020-2-10 18:27:59

谢谢分享

lzg1987 · 发表于 2020-2-10 18:53:17

方便的话原理图传上来，大神们才好评判。

xtwhf · 发表于 2020-2-10 18:57:30

只想悄悄问下那个参考电阻100Ω，精度0.005%要多少钱，

xtwhf · 发表于 2020-2-10 18:59:24

lzg1987 发表于 2020-2-10 18:53
方便的话原理图传上来，大神们才好评判。

想空手套楼主的狼吗！

mlhorizon · 发表于 2020-2-10 19:06:52

楼主做三个，叠加一下曲线看看。

xujihu · 发表于 2020-2-10 19:11:58

ADC采用的是什么，0.005%的精密电阻、电路板能上图看看吗

Vmao · 发表于 2020-2-10 19:12:43

楼主电阻接线没有，直接焊接在电路板上的？

xtwhf · 发表于 2020-2-10 19:17:12

xujihu 发表于 2020-2-10 19:11
ADC采用的是什么，0.005%的精密电阻、电路板能上图看看吗

电阻估计要几十美元。瞎猜的

dengxiaofeng · 发表于 2020-2-10 19:24:19

先抛开你两线制还是三线制，两线制会引入导线误差，0.385欧姆左右一度，精度主要依耐两个东西，电流源的精度和参考电阻的温度。其实电流源误差可以通过计算抵消掉。剩下的就是参考电阻，我个人觉得低温漂性能更胜过电阻精度本身，这种东西基本都需要校准的，6.5位台表就可以校准电阻，所以器件温漂很重要。还有就是你ADC的参考电压准不准。

dengxiaofeng · 发表于 2020-2-10 19:26:32

也不知道楼主目标是啥，是精度多少，范围多少，分辨率很容易做的，读数稳定也很容易做。

sinone · 发表于 2020-2-10 19:28:36

留个记号，等大神来

xtwhf · 发表于 2020-2-10 19:30:44

本帖最后由 xtwhf 于 2020-2-10 19:39 编辑

xujihu 发表于 2020-2-10 19:11
ADC采用的是什么，0.005%的精密电阻、电路板能上图看看吗

PT100相关参考很多比如 TI MAX ADI

xml2028 · 发表于 2020-2-10 19:51:46

请问楼主切换用的什么型号的模拟开关？

wuha · 发表于 2020-2-10 20:00:29

dengxiaofeng 发表于 2020-2-10 19:24
先抛开你两线制还是三线制，两线制会引入导线误差，0.385欧姆左右一度，精度主要依耐两个东西，电流源的 ...

如果采用标定方法，而不是测电阻的方法，是不是2线制或者3线制也没区别了

xiangzhi28 · 发表于 2020-2-10 20:31:12

测试结果怎么样

dengxiaofeng · 发表于 2020-2-10 20:43:59

wuha 发表于 2020-2-10 20:00
如果采用标定方法，而不是测电阻的方法，是不是2线制或者3线制也没区别了 ...

可以这么理解，其实 2线制是把 PT100 探头到采集电路之间的导线电阻计算进去了。如果探头不更换，标定确实可以不考虑，其实还有一个因素容易被忽略那就是接插件的接触电阻。

wuha · 发表于 2020-2-10 20:49:29

xtwhf 发表于 2020-2-10 19:30
PT100相关参考很多比如 TI MAX ADI

这种串个精密电阻，通过比例法是直接测PT100的电阻，然后查表得到温度的吧。我记得坛里有大神说这种很难做到高精度，因为PT100厂家的电阻和温度对照表都很难做到高一致性，所以想做高精度，只能单独每个PT100标定。

wy2000 · 发表于 2020-2-10 21:56:23

两线制电路是不可能达到高精度的。实际能做到0.1度的精确度已经很好了。环境温度，基准的变化各方面都影响太大了。我不相信你采样周围的温度几个小时变化如此之小。

xujihu · 发表于 2020-2-10 22:01:25

wuha 发表于 2020-2-10 20:49
这种串个精密电阻，通过比例法是直接测PT100的电阻，然后查表得到温度的吧。我记得坛里有大神说这种很难 ...

TI、ADI的芯片如果只是用高精密电阻来模拟精度还可以，实际接上pt100现场使用，高精度的pt100都很难买、包括更高一级的校准源

xujihu · 发表于 2020-2-10 22:03:00

xtwhf 发表于 2020-2-10 19:30
PT100相关参考很多比如 TI MAX ADI

用1247和7124的都做过，精度都还可以，实际使用1247很容易受到干扰，不知道是不是电路设计或者代码的问题

lzg1987 · 发表于 2020-2-10 22:49:33

xtwhf 发表于 2020-2-10 18:59
想空手套楼主的狼吗！

是呀。坛子里做温度的挺多的。大部分都说做的不够好，做的稳得或者精度能达到0.01的相互都不承认。

jackman · 发表于 2020-2-11 03:06:04

这也太稳定了! 分辨率到0.001度时,人靠近温度都会变. 1mA电流, PT100自热估计都不止0.1度. 可以用冰水混合物标定冰点, 其他温度点不好说.

brother_yan · 发表于 2020-2-11 07:45:25

lzg1987 发表于 2020-2-10 22:49
是呀。坛子里做温度的挺多的。大部分都说做的不够好，做的稳得或者精度能达到0.01的相互都不承认。 ...

看到互相不承认笑了

mdjfish · 发表于 2020-2-11 08:16:23

超精密，超高性能，超强硬，宇宙第一，超。。。
像三胖子！

sml009 · 发表于 2020-2-11 08:23:00

摸索一下

carryonli · 发表于 2020-2-11 08:42:38

哪里买10万分之5的电阻？

追梦达人 · 发表于 2020-2-11 08:44:23

jackman 发表于 2020-2-11 03:06
这也太稳定了! 分辨率到0.001度时,人靠近温度都会变. 1mA电流, PT100自热估计都不止0.1度. 可以用冰水混合 ...

从上电开始测量到2000 个点左右波形之后保持稳定，那么在这开始的时间约0.55小时（1秒/数据）确实是恒流源导致的自热影响的。自热这个问题其实是可以采用另外的思路计算求解的，不考虑二次相非线性，可以通过不同的激励源分别测量结果处理得到自热效应。

追梦达人 · 发表于 2020-2-11 08:54:00

mlhorizon 发表于 2020-2-10 19:06
楼主做三个，叠加一下曲线看看。

实际一次性调试了4张板子，每张测量结果都是一致的。同时我还采用了5米的线缆（被测电阻到采集板卡之间的线缆），做好屏蔽和线缆材质要求能达到1m℃无噪声分辨率。
当前我是想把这个方案做到0.2m℃的无噪声分辨率，综合精度能够达到1m℃是最终目标，所以我的分析现有的误差源，进行深度优化。老美有做比这指标还要高的货架产品，只是价格贵得很，几十万，我做的这个板子物料成本有3千多（每张采集板）。现在没有很好的手段进行校准，理想校准范围包含PT100所有测温区间（-250℃~850℃）。

zouzhichao · 发表于 2020-2-11 08:58:58

追梦达人发表于 2020-2-11 08:54
实际一次性调试了4张板子，每张测量结果都是一致的。同时我还采用了5米的线缆（被测电阻到采集板卡之间的 ...

可劲儿吹吧

brother_yan · 发表于 2020-2-11 09:06:36

追梦达人发表于 2020-2-11 08:54
实际一次性调试了4张板子，每张测量结果都是一致的。同时我还采用了5米的线缆（被测电阻到采集板卡之间的 ...

几十万的是什么产品？有没有链接？

makesoft · 发表于 2020-2-11 12:05:58

jackman 发表于 2020-2-11 03:06
这也太稳定了! 分辨率到0.001度时,人靠近温度都会变. 1mA电流, PT100自热估计都不止0.1度. 可以用冰水混合 ...

是的，1MA电流驱动已经很大了，用不了几分钟就会有超过0.1度的自热现象发生。

所以现在按都是用200-400UA来驱动PT100。

xtwhf · 发表于 2020-2-11 13:51:59

zouzhichao 发表于 2020-2-11 08:58
可劲儿吹吧

你咋知道的。。。。。。

xtwhf · 发表于 2020-2-11 13:54:05

carryonli 发表于 2020-2-11 08:42
哪里买10万分之5的电阻？

有钱可买一大把。。。。。10斤猪肉一个

追梦达人 · 发表于 2020-2-11 14:01:41

xtwhf 发表于 2020-2-10 19:30
PT100相关参考很多比如 TI MAX ADI

参考电阻

xtwhf · 发表于 2020-2-11 14:49:06

多年前，工业上都是用PT100 或CU50 模拟器校准相应的PT100或CU50温显表的！没楼主这高精度，要求0.1度即可。

xtwhf · 发表于 2020-2-11 14:51:56

xtwhf 发表于 2020-2-11 14:49
多年前，工业上都是用PT100 或CU50 模拟器校准相应的PT100或CU50温显表的！没楼主这高精度，要求0.1度即可 ...

楼主这设备估计是实验室用的。

carryonli · 发表于 2020-2-11 15:24:27

没注意，一般用0.1%的就可以了巴

追梦达人 · 发表于 2020-2-11 16:58:06

xtwhf 发表于 2020-2-11 14:51
楼主这设备估计是实验室用的。

老美的类似测温用于国家基准实验室计量用的

yayagepei · 发表于 2020-2-11 17:11:55

追梦达人发表于 2020-2-11 08:44
从上电开始测量到2000 个点左右波形之后保持稳定，那么在这开始的时间约0.55小时（1秒/数据）确实是恒流 ...

若采用串联一个高精度电阻，给这个电阻和PT100共一个电压，当然，电流要控制一下，控制在1mA，同时采集电阻和pt100两端的电压，然后将采集的电压进行运算是否好点。这个可以排除电流源自身发热造成的误差。

yt920419 · 发表于 2020-2-11 17:29:07

追梦达人发表于 2020-2-11 16:58
老美的类似测温用于国家基准实验室计量用的

LZ 国家院的吗？

追梦达人 · 发表于 2020-2-11 19:46:53

yayagepei 发表于 2020-2-11 17:11
若采用串联一个高精度电阻，给这个电阻和PT100共一个电压，当然，电流要控制一下，控制在1mA，同时采集电 ...

嗯，你这个思路有缺陷，不同的电阻发热系数不同。我的思路还在验证当中，等验证通过，在申请专利，后期告诉大家。

tongdayusu · 发表于 2020-2-13 15:10:37

羡慕中……

rube · 发表于 2020-2-13 19:03:35

膜拜。。。

dpzc1234 · 发表于 2020-2-14 08:56:29

结果怎么样

wade230506 · 发表于 2020-2-14 09:28:29

想问下，0.005%的电阻有推荐型号的不？

john78 · 发表于 2020-2-14 09:59:22

LZ用了什么电路，哪些高大上的芯片？我也来学习下，做个玩下，看看能做到什么精度

strongzhang · 发表于 2020-2-14 10:49:07

十几年前做恒温槽用过PT100

wajlh · 发表于 2020-2-14 11:01:45

楼主的参考电阻放隔壁能被人笑死。起码得上个202Z吧。

追梦达人 · 发表于 2020-2-20 18:30:13

jackman 发表于 2020-2-11 03:06
这也太稳定了! 分辨率到0.001度时,人靠近温度都会变. 1mA电流, PT100自热估计都不止0.1度. 可以用冰水混合 ...

冰水混合物的0℃参考值不够准确哈，可考虑采用水的三相点。

追梦达人 · 发表于 2020-3-5 20:03:45

xml2028 发表于 2020-2-10 19:51
请问楼主切换用的什么型号的模拟开关？

g6k-2p继电器，保证漏电流最小

fnems · 发表于 2020-3-6 14:56:24

真能做到百分之一摄氏度的，都不用贴数据，贴一个有国家计量部门资质的标定证书就够了，保证大伙服气。

mcu5i51 · 发表于 2020-3-6 15:17:40

wuha 发表于 2020-2-10 20:00
如果采用标定方法，而不是测电阻的方法，是不是2线制或者3线制也没区别了 ...

在开玩笑吗,电线中有个参数叫做温度系数,铜和铂是相仿的,就是加上10欧的线电阻,PT100就成了PT110了,部份为被测温度,部分为环境温度,如果精度1-2度还好,如果要达到参数电阻的精度就不要想了

追梦达人 · 发表于 2020-3-9 08:49:09

fnems 发表于 2020-3-6 14:56
真能做到百分之一摄氏度的，都不用贴数据，贴一个有国家计量部门资质的标定证书就够了，保证大伙服气。 ...

这是一个关于钱的问题。

超高性能PT100测温

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