为什么pt100连出来的线有四根?难道两线法不行吗?

以前做测温项目,大家总爱图方便,用那种自带供电的DS18B20或者DHT11,觉得省事。但要是碰到工厂里对精度要求特高的活儿,那种靠谱的铂电阻(比如PT100)才是硬通货。可新手拿到PT100往往只会把它跟个普通电阻一样直接接到电路里,温度一变数据就乱飘,甚至都不知道数据去了哪儿。 到底为啥会这样?归根结底还是检测电路设计有问题。这次咱们就来拆解一个网上特别火的PT100测温电路,看看高手们到底是怎么把传感器的精度榨干的。这东西其实就是把仪器测量里的老套路“开尔文式测电阻法”给落地了。设计师挺聪明,把电路掰成了两半:左边那个运放就是个稳稳当当的恒流源,右边的仪表运放就像个超级敏感的电压表。 想要测准电阻,第一步得给它一个绝对稳的电流源才行。左边那块用的是LM324,硬生生逼出了一个精准的0.1mA电流。这里必须要讲点模电基础了,所谓虚短和虚断在这里起了大作用。因为有负反馈在搞事,反相输入端的电压会被强制拉到和同相端一样的2.5V。而且因为输入端没啥电流流进运放,所以那一点点电流只能顺着PT100走。算一笔账,2.5V除以24.9K的电阻,流过PT100的电流正好就是0.1mA。 有了这个小电流给PT100供电,传感器两端就会产生电压降。如果此时PT100正好是100Ω,那它两端产生的电压才10mV左右。这么微弱的信号很容易被杂波吃掉,所以右边这块差分放大用了ADI公司的仪表放大器AD623。为啥非得用这个仪表运放?因为它输入阻抗极高,不会把原来的电流吸走,保证数据原汁原味。 图上设定的增益是20倍,所以输出给后级的电压就变成了200mV。这个信号经过R65和C51组成的RC低通滤波器过滤掉高频干扰后,稳稳地送给单片机的ADC去采集。最后单片机反推阻值就能算出环境温度了。 好多新手肯定纳闷:为啥PT100连出来的线有四根?难道两线法不行吗?这就得拿最后那张图来解释一下开尔文测电阻法(也就是四线法)的厉害了。这种测量方式最大的好处是能把引线本身的电阻给去掉。实际工程中传感器引线往往很长,如果用两线法,引线电阻会跟PT100串在一起被一起测进去。而四线法的奥妙在于供电的线和测电压的线是分开的。 因为测电压的回路连的是高阻抗输入端,基本没啥电流流过也就没啥压降损失,这样就能完美剔除引线误差了!当然了,要是测小电阻想要更准的话,还得适当提高激励源的电流才行。这个电路一点都不花哨,每个元件都在为消灭误差服务。搞懂了这个设计思路,你对模拟前端电路的理解绝对能上一个大台阶! 如果你也喜欢做高精度测温项目,不妨直接拿这个电路图去抄作业吧!