遠(yuǎn)距離三線RTD—實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)精確測(cè)量
作者：珊譯
時(shí)間：2003-06-13
來(lái)源：電子設(shè)計(jì)應(yīng)用
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圖1所示為8個(gè)RTD的監(jiān)測(cè)電路圖，其中每個(gè)RTD有四個(gè)單刀單擲CMOS開(kāi)關(guān)與其相連：SW1a~SW1d與RTD＃1相連，依此類(lèi)推， SW8a~SW8d與RTD＃8相連。與每個(gè)RTD相連的四個(gè)開(kāi)關(guān)不會(huì)出現(xiàn)同時(shí)打開(kāi)或關(guān)閉狀態(tài)。圖1中ADG711包括四個(gè)開(kāi)關(guān)，因此每個(gè)被測(cè)RTD都包含ADG711。由于每個(gè)RTD均有一個(gè)控制其開(kāi)關(guān)組的單獨(dú)控制線，因而任一時(shí)刻只測(cè)量一個(gè)RTD。為簡(jiǎn)化電路圖，圖1中未給出這些控制線，然而每個(gè)ADG711中的四個(gè)開(kāi)關(guān)都有同一個(gè)的受控于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)微處理器的控制輸入端。此外，由于RTD距離較遠(yuǎn)，RTD之間與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的導(dǎo)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(gè)匹配電流源(額定值為200mA)，可以消除開(kāi)關(guān)及導(dǎo)線的感應(yīng)誤差，25℃時(shí)兩電流源的匹配誤差絕對(duì)值為1％，將引起1％的讀數(shù)誤差，但AD7783允許電流源轉(zhuǎn)換以消除誤差。測(cè)量中，交替感應(yīng)電流并連續(xù)兩次對(duì)RTD讀數(shù)，可將誤差減小至零。輸入信號(hào)IPIN(圖1中未標(biāo)出)控制兩個(gè)電流源的轉(zhuǎn)換。
實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量需兩次轉(zhuǎn)換，控制線控制開(kāi)關(guān)SW1關(guān)閉，以測(cè)量RTD＃1為例進(jìn)行討論。第一種情況下， IEXC1從IOUT1引腳流出經(jīng)SWa1激勵(lì)RTD＃1。為補(bǔ)償線間損耗(IEXC1×RL1a)，匹配電流源IEXC2從IOUT2 經(jīng)RL1b流出。只要RL1a等于RL1b ，線間損耗即可在測(cè)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(kāi)關(guān)處的電阻損耗，測(cè)量系統(tǒng)利用SW1b和SW1c監(jiān)測(cè)RTD開(kāi)關(guān)上的壓降，AD7783的高輸入阻抗緩沖器使監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)虛斷。
對(duì)于第二次轉(zhuǎn)換，IEXC1從IOUT2引腳流出，IEXC2 從IOUT1流出，將第二次的測(cè)量結(jié)果疊加到第一次測(cè)量結(jié)果之上，將產(chǎn)生一個(gè)反應(yīng)RTD電阻與標(biāo)準(zhǔn)參考電阻(RREF)比值的無(wú)量綱分?jǐn)?shù)。當(dāng)AD7783輸入單位電壓，選取6.25W標(biāo)準(zhǔn)參考電阻，800W阻值的RTD＃1將產(chǎn)生比值0.128，RTD＃2將產(chǎn)生比值0.1512。
圖1 不產(chǎn)生附加誤差的任意多個(gè)三線RTD監(jiān)測(cè)電路。此電路為8個(gè)RTD(包括4個(gè)CMOS開(kāi)關(guān))的監(jiān)測(cè)電路圖
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