遠距離三線RTD—實現(xiàn)系統(tǒng)精確測量

作者：珊譯時間：2003-06-13 來源：電子設計應用

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在用多路三線電阻式溫度檢測器(RTD)進行系統(tǒng)檢測時，為保證測量精度，需消除誤差電壓。此誤差電壓是由流過多路復用器接觸電阻的RTD感應電流產生的，通過合理設計即可消除。因為RTD遠離監(jiān)測系統(tǒng)，設計時必需考慮導線上的電阻電壓降引起的誤差。圖1給出了不產生附加誤差的任意多個三線RTD監(jiān)測電路。
圖1所示為8個RTD的監(jiān)測電路圖，其中每個RTD有四個單刀單擲CMOS開關與其相連：SW1a~SW1d與RTD＃1相連，依此類推， SW8a~SW8d與RTD＃8相連。與每個RTD相連的四個開關不會出現(xiàn)同時打開或關閉狀態(tài)。圖1中ADG711包括四個開關，因此每個被測RTD都包含ADG711。由于每個RTD均有一個控制其開關組的單獨控制線，因而任一時刻只測量一個RTD。為簡化電路圖，圖1中未給出這些控制線，然而每個ADG711中的四個開關都有同一個的受控于監(jiān)測系統(tǒng)微處理器的控制輸入端。此外，由于RTD距離較遠，RTD之間與監(jiān)測系統(tǒng)的導線電阻分別用集總參數(shù)表示，如RTD＃1中用RL1a、RL1b、RL1c表示等。
24位低功率ADC -AD7783包括兩個匹配電流源(額定值為200mA)，可以消除開關及導線的感應誤差，25℃時兩電流源的匹配誤差絕對值為1％，將引起1％的讀數(shù)誤差，但AD7783允許電流源轉換以消除誤差。測量中，交替感應電流并連續(xù)兩次對RTD讀數(shù)，可將誤差減小至零。輸入信號IPIN(圖1中未標出)控制兩個電流源的轉換。
實現(xiàn)精確測量需兩次轉換，控制線控制開關SW1關閉，以測量RTD＃1為例進行討論。第一種情況下， IEXC1從IOUT1引腳流出經SWa1激勵RTD＃1。為補償線間損耗(IEXC1×RL1a)，匹配電流源IEXC2從IOUT2 經RL1b流出。只要RL1a等于RL1b ，線間損耗即可在測量系統(tǒng)中消除。
一般5V電源的接觸電阻典型值為2.5W，為避免開關處的電阻損耗，測量系統(tǒng)利用SW1b和SW1c監(jiān)測RTD開關上的壓降，AD7783的高輸入阻抗緩沖器使監(jiān)測開關虛斷。
對于第二次轉換，IEXC1從IOUT2引腳流出，IEXC2 從IOUT1流出，將第二次的測量結果疊加到第一次測量結果之上，將產生一個反應RTD電阻與標準參考電阻(RREF)比值的無量綱分數(shù)。當AD7783輸入單位電壓，選取6.25W標準參考電阻，800W阻值的RTD＃1將產生比值0.128，RTD＃2將產生比值0.1512。