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测量多种温度传感器及数字方式输出应用方案

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测量多种温度传感器及数字方式输出应用方案 多传感器高精确     度数字温度测量系统 LTC2983,可测量多种温度传感器并以数字方式输出结果 (采纳 ºC 或 ºF 为单位),具有 0.1ºC 的精确     度和 0.001ºC 的辨别率今日我们要讲的是 LTC2983 为何能够测量 18 个两线式 RTD? 单个 LTC2983 温度测量器件能支持多达 18个两线式RTD探头(如图 1 所示)每个 RTD 测量包含同时检测由于电流 IS 而在 RSENSE 和 RTD 探头RTDx 两端所产生的两个电压对每个电压进行差分检测,而且鉴于 LTC2983 拥有高共模抑制比,因此堆栈中 RTD 的数量并不会对个别测量产生不利影响 图1 LTC2983 可支持 18 个 RTD 传感器 RTD 探头的选择取决于系统精确     度和灵敏度要求例如,假设使用的是两线式探头,则可以证明在存在配线寄生电阻的状况下 PT-1000 更加结实一旦选定了 RTD,则应选择合适的 IS 和 RSENSE 以使电阻器堆栈顶端的电压(CH1输入端上的V)在系统的整个工作温度范围内不超过 LTC2983 的输入共模限值。

该要求表达为: 考虑图 1 所示的系统并假设下面限制条件:5V 电源轨、全部的 RTD 探头均为 PT-100 和预期温度测量在 150℃表 1 列出了用于每个 PT-100 探头的通道安排字其中,在该例中 CH3 检测 RTD1 探头,CH4 检测 RTD2?等连接至 CH2 的电阻器按表 2 所示进行配置表 1. CH2 至 CH20RTD 通道安排字 表 2.检测电阻器通道配置字 RTD堆栈稳定时间一旦激励电流源启用,则 R 和 C 链路需要一段有限的时间以实现稳定这就是稳定时间 tStS取决于每个输入节点上个别电阻器(RSENSE 和 RTD)和电容器的数量和数值tS 的上限可通过总 RC 的集总来估测,但是这样做会得出过于悲观的结果另一种获得 tS 的方法是简洁地仿真一个电路,如图 2 所示 图2 RTD堆栈的延迟线模型 仿真的结果如图3这里,全部的电容器均选为 100 nF,而RSENSE 为1 kΩ每根线代表稳定至堆栈中一个 RTD 两端电压之终值的 0.1% 以内所需的稳定时间tS 对于每幅曲线图,全部的 RTD 均为同一类型 图3 RTD堆栈的仿真稳定时间 根据默认设置,LTC2983 在激励电流源的启用和ADC转换的起始点之间插入一个延迟时间 tDELAY =1 ms。

然而,当 RTD 堆栈中的 PT-100 探头数量多于 2 个时,这个延迟时间就不够了(见图 3)tDELAY 可通过设定 MUX 配置寄存器 0x0FF 中的值来增加根据默认设置,该寄存器是清零的寄存器值每增加一个 LSB 代表默认 tDELAY 增加 100μs例如,把 0x10 写入 0x0FF 寄存器产生的结果是: 需留意的是,该可编程延迟的值为 26.5 ms,这对于多 6 个 PT-1000 器件的稳定来说是足够了(假设 C=100 nF)如图 3 和图 4 所示 图4 RTD堆栈的总转换时间 tDELAY 在每个个别ADC周期之前插入每个 RTD 测量包括两个 ADC 周期于是,RTD 堆栈的总转换时间大约为: 式中的t DELAY 可由用户设置,tCONV在产品手册的“CompleteSystemElectricalCharacteristics”(完整的系统电特性)表中给出,其通常为 164 ms(包括默认的 MUX 延迟),N 是将要测量的 RTD 数量tTOTAL 如图4 所示结论LTC2983 能够连接至多 18 个两线式 RTD 探头,但是肯定要把由 RC 系统引起的稳定延迟考虑在内。

这个问题可能会由于所用RTD探头的数量和类型而加剧延迟问题可以运用本文提出的模型和仿真进行考察8Word版本。

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