高精度温度测量
cgcc2018/01/17仪器仪表 IP:未同步
        我自从大二参加校电子设计大赛,做了一个温度计后就一直在纠结一个问题,如何把温度计的精度做上去?当时做校赛的时候采用了一个比较传统的电路方案:用稳压芯片的电压为基准,采用op07运放搭配精密电阻搭建电流源,然后用AD620仪表放大器放大PT100上的电压,送入单片机ADC采样后计算得到电阻,再通过R-T关系得到温度,这种结构也是百度上通常可以搜索到的方案,当时由于采用了精密电阻,电流源精度在万分之三左右,但是整体线性性不好,误差在最小70mOhm,最大在100mOhm,电流源的误差贡献就在30mOhm左右了,而且当时用了一个1.5元的稳压芯片,电压也不稳定,导致零点偏移严重。最后光电路的误差带来的温度测量误差就在0.25度了,哪怕在采用1/3B级误差0.1度的铂电阻,整体的误差在0.35度(0.27?)左右了,完全达不到WMO的0.1度要求。所以一直想提高测量精度。终于我发现了一个电路图, SBVANL1MS(9S7N1QD2QFY]F.png
        这个电路图带来的好处不言而喻,但是由于我不是电子专业出身对于一些模电方面的东西还是不太懂,就比如这个参考电压的最低电平高于输入信号的电压情况是否正确?(大神可以跟我讲讲不?)
        对此我问了一些人,最后
        。。。。。。。
        没人理我。😂

        但是我还是相信ADI公司的,虽然我买不起他们的芯片,于是在伟大的淘宝上我买到仿制芯片来试验一下。
        画PCB,买原件,焊接。。。。。。。花去了我一个月的时间,最后焊完这家伙长这样
A@UD`8(J2(3SR`VMVFQV)QY.png
        然后写程序调试,克服各种奇怪的问题,一边又一遍debug,最后的结果还算好,通过和垃圾5位电表的比对,测量电阻精度在+-20mOhm左右,分辨率为5mOhm。
        但是我却遇到了致命的问题:稳定性不好,每次上电的数值都不一样,偏差在20mOhm上下,(已经排除了温漂的影响)如此大的偏差直接影响了最后测温的精度。现在这个问题是我想尽量去克服的问题。不知道论坛里面有没有大神可以帮我看看到底是什么问题?
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        今天把温度计开了一天,PT100换成低温漂电阻,仪器参数如下:
        平均值:120.301
        方   差: 0.0207
)Q]%C[9563MI8D~%3Q2I5]U.png






ps:如今气象上公认最好的电测温度计是芬兰维萨拉生产的,精度在+-0.2度

[修改于 6年4个月前 - 2018/01/18 19:32:15]

来自:仪器与装备 / 仪器仪表
17
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~~空空如也
cgcc 作者
6年4个月前 IP:未同步
842628
引用 三水合番:
通过pt100测温可以转为测电阻,也就是我可以用测万分之一的低温漂电阻的方法来评估电路的精度,至于PT100探头测温精度方面我也只能相信厂家的参数了。
引用
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cgcc作者
6年4个月前 修改于 6年4个月前 IP:未同步
842647
引用 rb-sama:
集成ic是个省事的方案。你那个芯片的0.125度的应该是分辨率吧?而且工作范围内,总精度在0.5度左右(190mOhm),当然你的项目里面测温是一个子项目,标定就显得很麻烦,我这个是想做一个气象站的。标定是一定要的。所以我内部加了拟合函数功能模块。



ps:
集成更低系统功耗,简化设计,减少设计周期:
简便的RTD铂电阻之数字转换器;
支持100Ω至1kΩ (0°C时)铂电阻RTD (PT100至PT1000);
兼容于2线、3线和4线传感器连接;
SPI兼容接口;
20引脚TQFN和SSOP封装;
高精度设备满足误差预算:
15位ADC分辨率,标称温度分辨率为0.03125°C (随RTD非线性变化);
整个工作条件下,总精度保持在0.5°C (0.05%满量程);
全差分VREF输入;
转换时间:21ms (最大值);
集成故障检测,增加系统稳定性:
±45V输入保护;
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cgcc作者
6年4个月前 IP:未同步
842649
引用 RodTech:
嗯嗯。考虑了。电流源是镜像电流源,电流大小是350uA。这个电流下自发热影响很小的吧?
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cgcc作者
6年4个月前 修改于 6年4个月前 IP:未同步
842660
引用 rb-sama:
我的 意思是 温度计标定的话肯定要标定几个温度点的,而这些温度点的偏差不太适合直接加减一个值去补偿,所以用一个拟合函数来补偿这个误差。佷好奇你那个方案如果把PT100换成阻值已知的电阻情况下,温度显示与阻值公式推算的温度差距是多少。
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cgcc作者
6年3个月前 IP:浙江
842893
明天准备进行水三相点标定
引用
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cgcc作者
6年3个月前 IP:浙江
842909
2018/1/28
气压:102.0kpa
理论值,冰水混合物 0.0摄氏度,沸水:100.2摄氏度
雪后阴
冰水混合物:99.993Ohm -> 0.0摄氏度
沸水:138.570Ohm->100.3摄氏度
引用
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