请教PT100 三线电桥问题，谢谢。

redworlf007 · 发表于 2021-2-15 23:52:40

如图，我抄的别人批量的PT100测温模块的图，这个图上的这种接法，我始终没搞明白，这个图上的这种接法，不能消除线阻啊。

搞不懂他这个咋计算出正确的PT100电阻值的。

redworlf007 · 发表于 2021-2-15 23:59:22

电桥左面的桥臂不应该直接接地么？为啥要接到pt100上，在接地。

youkebing · 发表于 2021-2-16 00:07:06

我瞎说一下：可以看成两个恒流源（近似），这样就可以看出怎么消除线电阻了

redworlf007 · 发表于 2021-2-16 00:11:38

youkebing 发表于 2021-2-16 00:07
我瞎说一下：可以看成两个恒流源（近似），这样就可以看出怎么消除线电阻了 ...

咋近似看？还请兄台明示。

youkebing · 发表于 2021-2-16 00:21:15

r112我觉得0欧姆的可能更好。

youkebing · 发表于 2021-2-16 00:23:01

1A，2B如果流过的电流一样大，这样就看出来怎么消除线电阻了

youkebing · 发表于 2021-2-16 00:25:20

如果R112是0欧姆电阻，那么只要一个精密电阻就可以了

redworlf007 · 发表于 2021-2-16 00:29:00

youkebing 发表于 2021-2-16 00:23
1A，2B如果流过的电流一样大，这样就看出来怎么消除线电阻了

我仔细看看。

redroof · 发表于 2021-2-26 09:58:20

本帖最后由 redroof 于 2021-2-26 10:10 编辑

redworlf007 发表于 2021-2-16 00:11
咋近似看？还请兄台明示。

你假设3个导线都是1K欧，都是100欧，都是10欧，都是0，计算VIN+和VIN-的值，就明白了。
如果VIN-和VIN+是两个单独的对地的AD通道，你可以单独得到他们俩的值，而不是差分的只能得到一个值，就很好理解了，总可以正确的消线阻（但是很费精密电阻）。
（你有两个AD通道可以得到两个方程，然后未知数有线阻和PT100的值，也是两个，所以你总可以解这个方程。不管外面怎么接都可以，是用只串一个精密电阻的接法，还是用这种需要好几个精密电阻的伪差分接法）

如果AD是差分的只能得到一个值，那么这样消线阻是不精确的。
over

最简单的可以正确的消线阻的接法就是参考源串个精密电阻再串PT100到地，AD的一个通道在精密电阻和PT100中间，另一个通道在PT100的第三根线即可（这根线放在上端还是下端都无所谓）。

redworlf007 · 发表于 2021-2-26 10:11:24

本帖最后由 redworlf007 于 2021-2-26 10:15 编辑

redroof 发表于 2021-2-26 09:58
你假设3个导线都是1K欧，都是100欧，都是10欧，都是0，计算VIN+和VIN-的值，就明白了。
如果VIN-和VIN+是 ...

Vin+ vin- 是差分输入端，mcp3421 18位的差分adc iic输出，我感觉我发的那个图上这种消除不了线阻，也没法计算出pt100的值。

redroof · 发表于 2021-2-26 10:12:32

本帖最后由 redroof 于 2021-2-26 10:15 编辑

redworlf007 发表于 2021-2-26 10:11
Vin+ vin- 是差分输入端，mcp3421 18位的差分adc iic输出，我感觉这种消除不了线阻，也没法计算出pt1 ...

假定线阻10欧，线阻是0，你算一下这两个差分的值，就明白了。
线阻很小的时候近似可以消。

当作电路图上所有值都固定，包括PT100的值和线阻也固定一个值。计算VIN+和VIN-的电压。然后对不同的PT100值和不同的线阻多算几组电压。回复到帖子下面。然后自己就明白了

redworlf007 · 发表于 2021-2-26 10:16:32

redroof 发表于 2021-2-26 10:12
假定线阻10欧，线阻是0，你算一下这两个差分的值，就明白了。
线阻很小的时候近似可以消。

那他这个图，有啥优点，非要搞成这种样子？

redroof · 发表于 2021-2-26 10:22:06

redworlf007 发表于 2021-2-26 10:16
那他这个图，有啥优点，非要搞成这种样子？

我认为没优点。
要说优点就是对线阻比较小的情况下可以近似的消线阻，也不用复杂的解方程什么的。
很可能那个设计人不是电类专业，没学过电阻串并联呢，不会解精确的消线阻的方程

或者那个电路是从老古董书里抄来的，那个年代没法用单片机硬算去消线阻，必须靠硬件消线阻，然后又愿意或者不会用双路精确恒流源去驱动（这样可以精确的消线阻）

redroof · 发表于 2021-2-26 10:23:57

redworlf007 发表于 2021-2-26 10:16
那他这个图，有啥优点，非要搞成这种样子？

你说你分析了半天没明白，所以我认为你应当自己手算一下这个电路（就是电阻串并联而已，复杂不到哪里）
算完以后对这种电路就有更深刻的理解了。然后列出计算方法在下面，也可以帮助以后的人少犯这种错误

如果你用这个电路正确的手算消掉了线阻，我相信对PT100的使用你就算过关了，哈哈！

redworlf007 · 发表于 2021-2-26 10:26:03

本帖最后由 redworlf007 于 2021-2-26 10:28 编辑

redroof 发表于 2021-2-26 10:22
我认为没优点。
要说优点就是对线阻比较小的情况下可以近似的消线阻，也不用复杂的解方程什么的。
很可能 ...

我为了板子不大改，我把图改成这样子的，标准的pt100 惠斯通桥的接法，感觉这样好计算一些。

redroof · 发表于 2021-2-26 10:28:49

本帖最后由 redroof 于 2021-2-26 10:30 编辑

redworlf007 发表于 2021-2-26 10:26
我为了板子不大改，我把图改成这样子的，标准的pt100 惠斯通桥的接法，感觉这样好计算一些。 ...

一句话，你假设线阻是1k，100欧，10欧，0，都算一下。PT100的值取90欧，100欧，110欧，列出你的计算结果就知道了。
这样你就明白什么样的电路和算法可以精确的消线阻了。
光说不练是假把式

近似消线阻的意思就是线阻比100欧小很多比如10欧或者更小的情况下你可以正确的得到结果
精确消线阻的意思是线阻是任意值（只要在你AD测量范围之内）都可以正确得到结果。

redworlf007 · 发表于 2021-2-26 10:29:18

redroof 发表于 2021-2-26 10:23
你说你分析了半天没明白，所以我认为你应当自己手算一下这个电路（就是电阻串并联而已，复杂不到哪里）
...

好的，我仔细手动计算下，然后回到帖子下面。

youkebing · 发表于 2021-2-26 13:17:59

redworlf007 发表于 2021-2-26 10:26
我为了板子不大改，我把图改成这样子的，标准的pt100 惠斯通桥的接法，感觉这样好计算一些。 ...

改的似乎不对了

redworlf007 · 发表于 2021-2-26 13:18:00

redroof 发表于 2021-2-26 10:28
一句话，你假设线阻是1k，100欧，10欧，0，都算一下。PT100的值取90欧，100欧，110欧，列出你的计算结果 ...

我用ltspice，把线阻做了参数扫描。

redworlf007 · 发表于 2021-2-26 13:19:13

youkebing 发表于 2021-2-26 13:17
改的似乎不对了

我看的这个改的。

youkebing · 发表于 2021-2-26 13:24:50

redworlf007 发表于 2021-2-26 13:19
我看的这个改的。

我直觉这个pdf去不了线电阻！希望我是错的

youkebing · 发表于 2021-2-26 13:30:25

1楼的图是可以的，一般使用可能是可以的

redworlf007 · 发表于 2021-2-26 13:30:41

youkebing 发表于 2021-2-26 13:24
我直觉这个pdf去不了线电阻！希望我是错的

这个图，是不能完全消除线阻的，只是好计算一点。

redworlf007 · 发表于 2021-2-26 13:31:29

youkebing 发表于 2021-2-26 13:30
1楼的图是可以的，一般使用可能是可以的

1楼的图，我做的板子，试了，基本可以，1度以内的误差。

zhugean · 发表于 2021-2-26 13:32:19

三线制是通过两次AD的测量来消除线阻的影响，第一次读取Vin+对地，第二次读取 Vin-对地，第一次AD - 2 × 第二次AD就消除线阻的影响了

youkebing · 发表于 2021-2-26 13:34:05

redworlf007 发表于 2021-2-26 13:30
这个图，是不能完全消除线阻的，只是好计算一点。

我感觉就没法消除

youkebing · 发表于 2021-2-26 13:37:57

redworlf007 发表于 2021-2-26 13:31
1楼的图，我做的板子，试了，基本可以，1度以内的误差。

1楼的图也很好计算啊，（或者说不需要计算，当然这是有一些前提的，比如线电阻不能太大等）

redworlf007 · 发表于 2021-2-26 13:46:25

youkebing 发表于 2021-2-26 13:37
1楼的图也很好计算啊，（或者说不需要计算，当然这是有一些前提的，比如线电阻不能太大等） ...

1楼的图，如果忽略线阻，就好算了。

youkebing · 发表于 2021-2-26 13:51:41

redworlf007 发表于 2021-2-26 13:46
1楼的图，如果忽略线阻，就好算了。

硬件已经把线阻抵消了啊?还要算什么？

redroof · 发表于 2021-2-26 13:52:09

redworlf007 发表于 2021-2-26 13:46
1楼的图，如果忽略线阻，就好算了。

啥也不忽略，精确算。你就当作这是电路考试的题目，列方程:
pt100的值和线阻是两个未知数，两个AD电压是已知的，其它所有电阻都已知。
我就不信你列不岀这个方程。

redworlf007 · 发表于 2021-2-26 13:55:57

redroof 发表于 2021-2-26 13:52
啥也不忽略，精确算。你就当作这是电路考试的题目，列方程:
pt100的值和线阻是两个未知数，两个AD电压是 ...

只知道那两个电压的差值，不知道每一点对地的电压，用mcp3421，输出的是差分电压。

redworlf007 · 发表于 2021-2-26 14:00:28

redroof 发表于 2021-2-26 13:52
啥也不忽略，精确算。你就当作这是电路考试的题目，列方程:
pt100的值和线阻是两个未知数，两个AD电压是 ...

ltspice的仿真图，线阻的影响。

youkebing · 发表于 2021-2-26 14:08:24

仿真的结果不正是消除了先电阻了吗？这个仿真怎么做出来的啊，教我一下呗，

redroof · 发表于 2021-2-26 14:08:53

我说了这样是不精确的啊。你也扫描了线阻，得到了线阻和计算误差的关系，差不多是线性的，线阻越大，误差也越大。误差值也知道了。
所以这件事就做完了呗。
如果你不想近似，想准确，那么就改用两通道的AD来测量这个电路，然后照我说的列方程即可。

redroof · 发表于 2021-2-26 14:10:08

youkebing 发表于 2021-2-26 14:08
仿真的结果不正是消除了先电阻了吗？这个仿真怎么做出来的啊，教我一下呗，
...

没消，如果用硬件消了线阻，那么必须是线阻变化的时候测到的结果不变才行。现在线阻变了输出也变了，就是没消。

zhenke · 发表于 2021-2-26 14:10:43

楼主位电路这个确实不能完全消除线阻。但在线阻较小，一定的误差范围内可以忽略线阻，可以简化计算和工程应用。

youkebing · 发表于 2021-2-26 14:25:59

redroof 发表于 2021-2-26 14:10
没消，如果用硬件消了线阻，那么必须是线阻变化的时候测到的结果不变才行。现在线阻变了输出也变了，就是 ...

我来问问楼主怎么做出来的这个效果的，我的看法和您稍微不太一样，您是100%抵消，我的可能是抵消90%就算抵消。按100%抵消的要求，这个电路其实做不到的。我在问问楼主的图是怎么做出来的，我也测试一下，我感觉他做的这个效果和我想的误差偏大了

redworlf007 · 发表于 2021-2-26 14:27:51

youkebing 发表于 2021-2-26 14:08
仿真的结果不正是消除了先电阻了吗？这个仿真怎么做出来的啊，教我一下呗，
...

仿真图是对的，但是那个计算好像有点不对，我再搞下。

redworlf007 · 发表于 2021-2-26 14:29:10

redroof 发表于 2021-2-26 14:08
我说了这样是不精确的啊。你也扫描了线阻，得到了线阻和计算误差的关系，差不多是线性的，线阻越大，误差也 ...

明白你的意思了，我把这个先倒腾下，搞个近似的先交工，回头我再做你说的那种。

redworlf007 · 发表于 2021-2-26 14:33:44

youkebing 发表于 2021-2-26 14:25
我来问问楼主怎么做出来的这个效果的，我的看法和您稍微不太一样，您是100%抵消，我的可能是抵消90%就算 ...

仿真文件我上传了，你看看，这个仿真文件上面貌似不好计算。。。

redworlf007 · 发表于 2021-2-26 14:49:25

redroof 发表于 2021-2-26 14:08
我说了这样是不精确的啊。你也扫描了线阻，得到了线阻和计算误差的关系，差不多是线性的，线阻越大，误差也 ...

用你说的这种方法，麻烦给推荐个adc芯片，我板子要搞6路测温，这种方法得12路ADC，或者就是4051那种切换，切换麻烦，谢谢大神。

redroof · 发表于 2021-2-26 15:04:26

redworlf007 发表于 2021-2-26 14:49
用你说的这种方法，麻烦给推荐个adc芯片，我板子要搞6路测温，这种方法得12路ADC，或者就是4051那种切换 ...

一个ADS1220加模拟开关就行。你想要多少路都无所谓。
为什么那么在乎通道数呢？模拟开关又不值钱。
不嫌慢也可以继续用你的3421加模拟开关。不过有6路pt应该不缺一个1220的钱。

youkebing · 发表于 2021-2-26 15:17:13

redworlf007 发表于 2021-2-26 14:33
仿真文件我上传了，你看看，这个仿真文件上面貌似不好计算。。。

我测试了，这里面有几个地方可以调整一下，仿真的R1改成3.11k，R3改成0，仿真就看不到误差了。
当然实际使用时候，不可能PT100刚好是100，R1适当大一些，这样效果应该会更好一些。PT100的变化，会导致两边的电流不完全一致，所以完全抵消是不可能的。
另外，实际使用的时候，其实近似计算就差不多了,想效果好一点，可以做二次逼近，1，先假设电流就是 2.5 / 3.11 根据测出来的电压算出PT100电阻 RX1，2，按2.5 / (3.01 + RX1)算出电流，在根据测量的电压，计算出电阻 RX

youkebing · 发表于 2021-2-26 15:32:27

其实还可以改进一下，2.5v的基准适当提高，R1，R2的电阻适当变大，也会提高一些精度

redworlf007 · 发表于 2021-2-26 15:34:44

本帖最后由 redworlf007 于 2021-2-26 15:37 编辑

youkebing 发表于 2021-2-26 15:17
我测试了，这里面有几个地方可以调整一下，仿真的R1改成3.11k，R3改成0，仿真就看不到误差了。
当然实际 ...

这个计算方法，我还没看懂，我再仔细消化下，假设电流是2.5/3.11，这里我没看懂。

zhenke · 发表于 2021-2-26 17:08:33

这个16欧的电阻是根据量程选的，可以测试-200摄氏度。如果设置为0欧，会改变分辨率。
如果不需要测这么低的温度，可以根据量程选取阻值。
整个电路的电阻阻值都不是随意选取的，要考虑量程、分辨率、误差、线阻范围、放大倍数、adc的输入参数以及PT100的自发热等。

youkebing · 发表于 2021-2-27 00:32:31

这个电路其实就是双恒流源测热电阻的翻版，两个近似恒流源消除消除线电阻，如果要完全消除线电阻，用两个恒流源代替就可以了。

shhludb · 发表于 2021-2-27 00:56:16

看了很多测温电话，其实没有必要，TI和ADI出了很多芯片和相关文档，选一个就是了，也不是太贵，多通道就上模拟开关切，两通道电流源不匹配交换可消除，再上一只10ppm以下基准电阻即可

shhludb · 发表于 2021-2-27 00:56:16

看了很多测温电话，其实没有必要，TI和ADI出了很多芯片和相关文档，选一个就是了，也不是太贵，多通道就上模拟开关切，两通道电流源不匹配交换可消除，再上一只10ppm以下基准电阻即可

redroof · 发表于 2021-2-27 08:59:13

本帖最后由 redroof 于 2021-2-27 18:21 编辑

youkebing 发表于 2021-2-27 00:32
这个电路其实就是双恒流源测热电阻的翻版，两个近似恒流源消除消除线电阻，如果要完全消除线电阻，用两个恒 ...

是的。我上面早就说了。
问题是这种做法在现在已经不合算了。为什么要依赖那么多东西呢？两个恒流源的精度匹配也不会好。路数少的用最简单的分压电路加两个AD通道，剩下的全靠单片机硬算就是最佳做法。或者路数多的用一个恒流源加一个精密电阻，然后两个AD通道采集了计算也行。
没必要省这一路AD通道啊，通道不值钱

shhludb · 发表于 2021-2-27 23:45:24

100R（0度）时，线阻5R误差0.5度，线阻10R时误差1度左右；200R（266度）时，线阻5R误差1度，线阻10R误差2度，因为接地了所以不是什么ADC都能接的（可抬高共模），MCP3421比较合适，启用PGA时共模输入符合要求。

youkebing · 发表于 2021-2-28 12:29:20

redroof 发表于 2021-2-27 08:59
是的。我上面早就说了。
问题是这种做法在现在已经不合算了。为什么要依赖那么多东西呢？两个恒流源的精 ...

是的，恒流相对而言的确不是很合算了，你说的方法可能是当前最容易控制的
我按你说的画个图，只要一个精密电阻，效果应该比楼主这个好很多
测出3个电压后按 (V(v2)-2*V(v3))/((V(v1)-V(v2))/100) 计算, 实际使用的时候，如果ad芯片带REF引脚的可以只测两个电压，楼主用的AD好像不带参考电压的，那就测量3个ad，做一些运算。

电路简单，也比较容易处理，楼主只要增加一个4051，或52，应该足以满足需要。
我是键盘侠，说错了希望楼主不要怪我

redworlf007 · 发表于 2021-2-28 14:28:08

本帖最后由 redworlf007 于 2021-2-28 14:29 编辑

youkebing 发表于 2021-2-28 12:29
是的，恒流相对而言的确不是很合算了，你说的方法可能是当前最容易控制的
我按你说的画个图，只要一个精 ...

R4应该不用要了吧？mcp3421的基准在内部

youkebing · 发表于 2021-2-28 15:43:58

redworlf007 发表于 2021-2-28 14:28
R4应该不用要了吧？mcp3421的基准在内部

不要的话，你要搞个恒流源

youkebing · 发表于 2021-2-28 15:48:50

R4是唯一的一个需要精度的器件，参考电压，电阻啥的都随便用

youkebing · 发表于 2021-3-3 09:01:26

今天刚好看到一个老外设计的图，分享一下
https://smalldesign.in/2018/06/22/multiple-pt100-with-ads1115/

makesoft · 发表于 2021-3-3 09:41:18

youkebing 发表于 2021-3-3 09:01
今天刚好看到一个老外设计的图，分享一下
https://smalldesign.in/2018/06/22/multiple-pt100-with-ads1115 ...

原理没有问题，德尔塔西格玛这种类型的ADC速度太慢，加上多通道，估计成品的采样也就是1次/秒了

youkebing · 发表于 2021-3-3 09:47:22

makesoft 发表于 2021-3-3 09:41
原理没有问题，德尔塔西格玛这种类型的ADC速度太慢，加上多通道，估计成品的采样也就是1次/秒了 ...

本来温度变化就不可能太快，1秒一次难道还不够吗？

请教PT100 三线电桥问题，谢谢。

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阿莫论坛20周年了！感谢大家的支持与爱护！！

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