使用RTD或熱敏電阻測量溫度實際上是電阻的測量。 RTD和熱敏電阻隨溫度改變其電阻。一旦測量了探針的電阻,并且假設已知電阻作為溫度的函數,則可以計算探針的溫度。該功能由溫度探頭制造商提供,或者可以通過表征獲得。所以,這是困難的部分,所有人都要做的就是準確地測量探頭的電阻。
LTC2983以比例意義執行電阻測量。原則上,已知的電阻R SENSE 用作“測量棒”,測量探針的未知電阻RT 。因此,“測量棒”的精度直接影響RT 測量,并由此影響溫度測量的準確性。顯而易見的方法是使用最好的“黃金標準”,閃亮的“測量棒”。如果存在這樣的話,它很可能是非常昂貴的。已經存在的精密電阻已經很昂貴,即使它們并不完美。
因此,需要考慮以下因素:不完美的R SENSE 導致多少錯誤可以讓我的系統容忍?通常可以容忍更多的錯誤,“閃亮”越少,可以使用更便宜的R SENSE 。
但是,RSENSE準確性或缺乏準確性會導致整體系統錯誤?以下處理旨在幫助解決這個問題。
LTC2983根據比率測量計算RTD探頭的電阻R T :電流I S 被推過一堆電阻R SENSE 和R T ,電壓V 1 和V 2 如圖1所示,同時檢測電阻器。
以電壓V 1 和V 《表示電流I S sub》 2 ,阻力R SENSE 和R T ,并且操縱表達式得到:
(1)
(1)中的計算由LTC2983自動執行。然后內部存儲的查找表(LUT)用于將R T 轉換為溫度讀數T。
為了評估電阻器容差對溫度測量的影響,用I和R表示V 1 和V 2 。另外,假設RTD探針在其行為中是理想的,并且R SENSE 電阻偏離其標稱值ε:
(2)
其中:
R 0 是RTD探頭在0°C時的電阻
α是RTD探頭的溫度系數
T是溫度RTD探頭的°C°。
R SENSE 是連接到LTC2983的R SENSE 電阻的標稱值
R SENSE_REG 是進入LTC2983配置寄存器的R SENSE 電阻的編程值
ε是R SENSE 電阻器誤差
通常,設計人員將R SENSE 和R SENSE_REG 設置為相等。然后通過使用泰勒級數展開:
(3)
并使用它來進一步簡化R T :
(4)
(4)中的表達式給出R T 作為溫度和檢測電阻器誤差ε的函數。但典型的系統規范表達了溫度方面的準確性。因此,要將R T 轉換為LTC2983測量的溫度,T M ,請使用RTD特性的線性近似值:
(5)
T M 簡直相等RTD探頭的溫度T,由檢測電阻器誤差ε引起的貢獻修正。將該誤差貢獻表示為溫度誤差T E :
(6)
表達式(6)啟用系統方法來折衷系統規范,T E ,與組件規格,ε。
示例
考慮一個所需溫度的系統誤差界限為0.25°C。該系統使用PT-1000 RTD探頭作為溫度傳感器,溫度測量范圍為0°C至150°C。 RTD通過長引線連接到LTC2983。 R SENSE 與LTC2983位于同一外殼內,此外殼內的溫度不會超過50°C。
簡單地說,系統溫度讀數誤差受限于:
(7)
(6)中的等式可以轉換為產生檢測電阻器誤差限制,如下:
(8)
PT-1000探頭的標稱電阻為1kΩ,其溫度系數α=0.00385Ω/Ω°C。 RTD的最高溫度為T = 150°C。將這些值代入(8)給出允許的最大檢測電阻誤差:
(9)
檢測電阻器誤差由其容差決定,用%,和電阻溫度系數(TCR),表示為ppm /°C:
(10)
容差和TCR規格由電阻器制造商提供。 ΔT是電阻器工作溫度與標稱值的偏差。考慮使用具有以下規格的VISHAY FOIL S系列電阻器:
R NOMINAL =1000Ω
容差=±0.005%
TCR =±2ppm /°C
數據表指定25°C時的電阻標稱值。因此,在外殼中,檢測電阻器與標稱溫度的偏差最多為25°C。然后分數檢測電阻誤差最多:
(11)
這個結果已經比在(9)。但為了完整起見,繼續將ε轉換為RTD探頭溫度為150°C時的系統誤差:
(12)
(12)中的結果只是重新生成結果( 11),但就絕對溫度誤差而言。由于選定的R SENSE 在0.25°C的目標溫度誤差范圍內產生良好的結果,因此可以放寬公差和/或TCR規范,這表明R SENSE 的成本較低。
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