常用鉑熱電阻PT100是一種具有正溫度系數的感溫傳感器，即隨溫度升高，傳感器自身阻值呈正相關(guān)的變化，如圖1，被測對象的溫度每上升1℃，PT100的阻值隨之增加0.385Ω，在-200℃~850℃的區間內，鉑熱電阻PT100良好的線(xiàn)性度，為開(kāi)發(fā)者開(kāi)發(fā)提供了高精度測量的保障，這是PT100應用廣泛的原因之一。

 

圖1 PT100曲線(xiàn)

 

PT100可作為高精度測溫傳感器，功能優(yōu)異，但是在工業(yè)環(huán)境復雜的情況下，傳感器冗長(cháng)的導線(xiàn)會(huì )帶來(lái)線(xiàn)阻抗，這對于0.385Ω/℃，若想保證0.1度的精度，即需要保證線(xiàn)阻抗引來(lái)的誤差必須小于38.5mΩ，而為了不引入傳感器PT100自身熱效應帶來(lái)的誤差，PT100的恒流源電流一般設置在0.1mA~1mA，若恒流源設置在1mA，由式1.1計算可得，誤差電壓須小于38.5uV，這是排除噪聲影響下的估算。

 

（1.1）

 

因此，想要得到高精度測溫效果，必須消除傳感器線(xiàn)阻抗帶來(lái)的誤差影響，行業(yè)內一般接線(xiàn)有三種方式，如表1。

 

表1 PT100通用接法

 

由表1可以看出，兩線(xiàn)制接法線(xiàn)阻抗誤差最大，且無(wú)法排除；四線(xiàn)制接法也稱(chēng)開(kāi)爾文氏接法，最為精準且簡(jiǎn)單，但是需要接口資源比較多；三線(xiàn)制接法可以通過(guò)計算排除線(xiàn)誤差，節約接口資源，但是需要三根線(xiàn)等阻抗，這也是比較容易實(shí)現的。

 

針對復雜的工業(yè)環(huán)境，客戶(hù)對于高精度測溫產(chǎn)品的需求，ZLG致遠電子推出一款雙通道高精度熱電阻PT100隔離測溫模塊TPS02R，可以實(shí)現在-200℃~850℃的區間內測量精度為0.02%±0.1℃，10ppm低溫漂指標。

 

圖2 三線(xiàn)制接法運用

  

如圖2，三線(xiàn)制接法采集電壓信號，由后端PGA提供增益放大，經(jīng)ADC模數轉換，輸出數字信號給MCU處理，由于A(yíng)，B，C三線(xiàn)均存在線(xiàn)阻抗RL1，RL2，RL3。這里可以通過(guò)安裝標準三線(xiàn)制PT100，可保證：

 

（1.2）

 

恒流源流經(jīng)共模電阻R，為ADC提供一定的共模電壓，ADC差分輸入通道分別測量AB，AC兩端電壓,。已知：

 

（1.3）

 

結合式1.2，經(jīng)過(guò)計算處理：

 

（1.4）

 

通過(guò)式1.4，可以得到完全消除線(xiàn)阻抗誤差的PT100測量值，實(shí)現高精度溫度測量。三線(xiàn)制接法可以在實(shí)現與四線(xiàn)制相同測量精度的同時(shí)，節省出一個(gè)接線(xiàn)端子，這對于對用戶(hù)開(kāi)發(fā)小型化產(chǎn)品優(yōu)勢很大，三線(xiàn)制接法只要保證A，B，C等阻抗，即可保證線(xiàn)阻抗的引入誤差基本可忽略不計。

 

ZLG致遠電子TPS02R在三線(xiàn)制接法的基礎上，對恒流源做優(yōu)化處理，利用運放負反饋原理，提高恒流源穩定性，并為ADC輸入提供一定共模電壓，為ADC差分測量提供保證，并賦予監測報警功能。具體測量數據如表2。

 

表2 ZLG測溫方案驗證數據

 

 

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