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技術(shù)專(zhuān)題
RTD傳感器在沒(méi)有精密電流源的情況下測量
電阻溫度檢測器（RTD）傳感器的電阻是通過(guò)施加精密電流源并測量產(chǎn)生的電壓來(lái)測量的。這種方法通常需要一個(gè)精密的電壓基準來(lái)創(chuàng )建電流源，然后是一個(gè)高質(zhì)量的模數轉換器（ADC）以測量電壓。
在室溫下達到這一目標并不困難，但是當您認為測量系統的溫度可以在-40至+55 C°的范圍內時(shí)，任務(wù)將變得更加艱巨。
解決此問(wèn)題的蠻力方法是使用昂貴的溫度穩定電壓基準，ADC和其他組件，并結合軟件校準來(lái)補償參數的溫度漂移。這種方法很復雜，將無(wú)法實(shí)現限制傳感器精度的高精度。
發(fā)現一種更好的方法是使用精度為0.1％的5 ppm /°C超穩定電阻作為RTD測量的參考。這種方法需要兩個(gè)板載超穩定電阻進(jìn)行校準（1k和2k），以實(shí)現高RTD精度。這些電阻器用于校準RTD讀數并補償溫度漂移誤差。
該設計將Q1-Q3晶體管與R1電阻結合使用，以形成一個(gè)恒流源，該源使用2.5V ADC基準電壓源提供約1mA的電流（見(jiàn)圖）。當相應的GPIO引腳被驅動(dòng)為低電平時(shí)，校準電阻R4和R5以及RT1和RT2 RTD傳感器可以吸收該電流。不用時(shí)，GPIO引腳為三態(tài)。在ADC輸出端測量電壓。
Q1-Q3晶體管和R1電阻形成一個(gè)恒流源，使用2.5V ADC基準電壓源可提供約1mA的電流
為了進(jìn)行校準，我們將需要讀取兩個(gè)電阻并計算恒流源值和組合誤差，我們將其稱(chēng)為V Offset。校準后的I cc和V Offset值用于轉換RTD溫度讀數。
校準結果（請參見(jiàn)上表）使用以下公式計算：
哪里：
R RTD是測得的RTD電阻。
V ADC是ADC電壓讀數。
I CC是某種恒定電流源。
V Offset是累積誤差的電壓偏移。請注意，此變量是多個(gè)誤差電壓源的組合。因此，將其拆分成多個(gè)組件以獲得更好的精度可能是有益的（盡管不是必需的）。
要計算V Offset和I CC， 我們需要做一些假設以得出以下公式：
第一個(gè)假設：校準電阻是理想的，其阻值分別為1,000-和2,000-Ω。
第二個(gè)假設： I CC電流源在測量期間保持穩定。
第三個(gè)假設： ADC轉換結果完美。
根據這些假設，我們可以這樣寫(xiě)：
在公式2中，VCAL 1K和VCAL 2K表示施加I CC電流時(shí)在校準電阻上產(chǎn)生的電壓。
通過(guò)求解I CC和V Offset的 等式，我們得到以下等式：
實(shí)驗裝置測量
實(shí)驗設置有兩個(gè)校準電阻和兩個(gè)RTD安裝在不同的位置。我們使用了具有10位分辨率的ADC和在室溫下額定1k的表面貼裝RTD。注意，上表中樣品2和3之間的板溫度變化時(shí)，校準值如何變化。
為了收集數據，軟件遵循以下步驟：
1. 讀取校準電阻和RTD上的ADC電壓電平。
2. 使用公式3 計算V 偏移。
3. 用公式4 計算ICC。
4. 利用公式1確定RTD電阻。
5. 通過(guò)查表和分段插值將RTD電阻值轉換為溫度。