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采用LTC2983测量18个两线式RTD

作者:TomDomanski时间:2018-02-06来源:电子产品世界收藏

作者 / Tom Domanski ADI公司

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201802/375456.htm

  单个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 可支持18个RTD传感器

  RTD探头的选择取决于系统准确度和灵敏度要求。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情况下PT-1000更加坚固。

  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、所有的RTD探头均为PT-100和最大预期温度测量在150°C。表1列出了用于每个PT-100探头的通道分配字。请查考LTC2983产品手册中的“ChannelAssignmentMemoryMap”(通道分配存储器配置)。请注意,在该例中CH3检测RTD1探头,CH4检测RTD2…等。

  1 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tS。tS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的方法是简单地仿真一个电路,如图2所示。

  图2 RTD堆栈的延迟线模型

  仿真的结果示于图3。这里,所有的电容器均选为100 nF,而RSENSE为1 k。每根线代表稳定至堆栈中最后一个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,所有的RTD均为同一类型。

  图3 RTD堆栈的仿真稳定时间

  按照默认设置,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。按照默认设置,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100 μs。请参阅LTC2983产品手册中的“SupplementInformation”(补充信息)部分以了解有关MUX延迟的更多细节。例如,把0x10写入0x0FF寄存器产生的结果是:

  需注意的是,该可编程延迟的最大值为26.5 ms,这对于最多6个PT-1000器件的稳定来说是足够了(假设C=100 nF)。见图3和图4。

  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tDELAY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概括于图4。

  2结论

  LTC2983能够连接至最多18个两线式RTD探头,但是一定要把由RC系统引起的稳定延迟考虑在内。这个问题可能会因为所用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。



关键词: LTC2983 LTC2983

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