【RTD】AD7793四线式铂电阻PT100/PT1000应用
文章目录
- 1 前言
- 2 AD7793 四线式铂电阻测量
- 2.1 阻值计算
- 3 小结
1 前言
上一篇文章描述的是RTD驱动芯片AD7793特点,以及其与三线式RTD连接使用方法。本文描述四线式RTD与AD7793的使用。
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2 AD7793 四线式铂电阻测量
四线式铂电阻与AD7793连接原理图如下。
四线式铂电阻连接原理图
简要分析:
- 只需一路恒流源【IOUT1】,与RTD电流线1连接,用于提供RTD电流源
- 测量线分别与检测端【AIN1(+)】和【AIN1(-)】连接
- 电流线4与【REFIN(+)】连接,并与参考源电阻【Re】串联
- 【Re】为低温漂、精密电阻,其产生的压差用作ADC参考源;该电阻的精度直接决定测量精度
2.1 阻值计算
从AD7793数据手册,获得 AD值与电压值计算公式:
ADC为单极性工作模式:
C o d e = 2 N × A I N × G A I N V r e f Code = \frac { 2^N \times AIN \times GAIN} {Vref} Code=Vref2N×AIN×GAIN
ADC为双极性工作模式:
C o d e = 2 N – 1 × [ A I N × G A I N V r e f + 1 ] Code = 2^{N – 1} \times [\frac {AIN \times GAIN} {Vref} +1] Code=2N–1×[VrefAIN×GAIN+1]
- Code,AD编码值
- N,ADC位数,AD7793为24
- AIN,待测量的电压值
- GAIN,增益大小,可以配置为1~128
- Vref,ADC参考源,【REFIN(+)】和【REFIN(-)】两端电压值
对于单极性模式,上图中四线RTD测量计算结果为:
A I N = C o d e × V r e f 2 N × G A I N AIN = \frac {Code \times Vref}{2^N \times GAIN} AIN=2N×GAINCode×Vref
V r e f = I × R e f Vref = I \times Ref Vref=I×Ref
A I N = C o d e × I × R e f 2 N × G A I N AIN = \frac {Code \times I \times Ref} {2^N \times GAIN} AIN=2N×GAINCode×I×Ref
A I N = R p t × I AIN = Rpt \times I AIN=Rpt×I
R p t = A I N I = C o d e × R e f 2 N × G A I N Rpt = \frac {AIN} {I} = \frac{Code \times Ref} {2^N \times GAIN} Rpt=IAIN=2N×GAINCode×Ref
对于双极性模式,上图中四线RTD测量计算结果为:
C o d e = 2 N – 1 × [ A I N × G A I N V r e f + 1 ] Code = 2^{N – 1} \times [\frac{AIN \times GAIN} {Vref} + 1] Code=2N–1×[VrefAIN×GAIN+1]
V r e f = I × R e f Vref = I \times Ref Vref=I×Ref
A I N = ( C o d e − 1 ) × V e r f 2 N − 1 × G A I N AIN = \frac {(Code-1) \times Verf} {2^{N-1} \times GAIN} AIN=2N−1×GAIN(Code−1)×Verf
A I N = R p t × I AIN = Rpt \times I AIN=Rpt×I
R p t = A I N I = ( C o d e 2 N − 1 − 1 ) × R e f G A I N Rpt =\frac {AIN} {I} = \frac {(\frac {Code} {2^{N-1}} -1) \times Ref} {GAIN} Rpt=IAIN=GAIN(2N−1Code−1)×Ref
3 小结
四线式RTD与AD7793连接,只需一路恒流源,能够完全消除RTD导线内阻的影响,而且无需要求导线长度、材料一致性。不足的是需增加一根RTD导线,成本上会有所增加。另外,高精度的测量,必要的因素与三线式RTD应用是一致的,电源、地、PCB布局、参考电阻【Ref】、软件算法等必不可少。
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