文章目录
- 1 前言
- 2 AD7793 四线式铂电阻测量
-
- 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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