超級(jí)干貨，工程師無(wú)私奉上！如何使用恒流源 運(yùn)放檢測(cè)PT100電路
[導(dǎo)讀]出品21ic論壇DVzhang網(wǎng)站：bbs.21ic.com寫在前面：老話說(shuō)實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，這句話在硬件之路上也同樣適用！唯一的區(qū)別就是所處的環(huán)境職業(yè)不同，有的人可能側(cè)重于理論和新觀點(diǎn)的研究，有的人側(cè)重于新場(chǎng)景的應(yīng)用環(huán)境和需求！但是相同的是誰(shuí)都離開不了誰(shuí)！扯得遠(yuǎn)了，實(shí)際...
出品 21ic論壇 DVzhang
網(wǎng)站：bbs.21ic.com寫在前面：老話說(shuō)實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，這句話在硬件之路上也同樣適用！唯一的區(qū)別就是所處的環(huán)境職業(yè)不同，有的人可能側(cè)重于理論和新觀點(diǎn)的研究，有的人側(cè)重于新場(chǎng)景的應(yīng)用環(huán)境和需求！但是相同的是誰(shuí)都離開不了誰(shuí)！
扯得遠(yuǎn)了，實(shí)際上就是想說(shuō)：電路做出來(lái)了，只有多調(diào)多測(cè)，才能了解其中道道！
----------------------------問(wèn)題--------------------------------------------
之前在論壇發(fā)了個(gè)帖子要做PT100的檢測(cè)電路，（原帖子在此）！因?yàn)槭堑谝淮巫?，所以?dāng)時(shí)找了些方案，看到大多數(shù)人都是用的恒流源 運(yùn)放的形式！所以當(dāng)時(shí)決定用運(yùn)放構(gòu)成一個(gè)壓控恒流源然后在接入一個(gè)比例運(yùn)放到MCU！
當(dāng)時(shí)的電路如下圖，為了得到環(huán)境的實(shí)際溫度數(shù)據(jù)，我們利用之前批量時(shí)采購(gòu)的PT100溫度變送器模塊所測(cè)的溫度做對(duì)比，將兩個(gè)PT100的探頭用紙膠帶纏在一起進(jìn)行測(cè)試！經(jīng)過(guò)測(cè)試之后發(fā)現(xiàn)MCU讀到的ADC值跟實(shí)際值偏差較大，于是自然而然的將注意力轉(zhuǎn)移到了恒流源電路和比例運(yùn)放上！?
所以接下來(lái)需要確認(rèn)三點(diǎn)：1、恒流源的電流值到底是多少？2、放大倍數(shù)到底是多少？3、關(guān)于失調(diào)電壓和環(huán)境溫度不同帶來(lái)的影響？
---------------------------測(cè)試---------------------------------------------
具體測(cè)試方案如下：1）首先將PT100替換成標(biāo)準(zhǔn)的100R電阻（精度當(dāng)然越高越好，但是手頭上只有1%的，所以先驗(yàn)證一下）；
2）其次根據(jù)100R電阻兩端的電壓測(cè)出恒流源輸出的實(shí)際電流值；
3）然后通過(guò)測(cè)量100R電阻兩端電壓經(jīng)過(guò)比例運(yùn)放后輸出的電壓值，就可以得出具體的放大倍數(shù)；
4）最后在將100R電阻拆掉換成PT100，通過(guò)上面測(cè)到的恒流源的電流值和放大倍數(shù)，在結(jié)合MCU采到的電壓，計(jì)算出相應(yīng)的溫度，將結(jié)果和變送器測(cè)得的PT100溫度進(jìn)行對(duì)比；
當(dāng)時(shí)這個(gè)方案制定的時(shí)候，就想起之前查資料的時(shí)候在論壇里看到的一篇帖子，名字是：6路PT100測(cè)量電路；（原帖子在此）
最開始搜集資料的時(shí)候，看到了這個(gè)帖子，不過(guò)當(dāng)時(shí)沒(méi)有深究，因?yàn)榈谝桓杏X(jué)是：好麻煩??！還用模擬開關(guān)切換來(lái)切換去，每次采樣的時(shí)候先進(jìn)行一波啪啪啪的開關(guān)操作并記錄采樣值！
現(xiàn)在想起來(lái)這個(gè)電路的思路基本上和這個(gè)測(cè)試方案的思路差不多，而且那篇帖子里更好的是，多進(jìn)行了一步采樣，這樣的話根據(jù)PT100三線制的接法直接將線阻問(wèn)題也抵消了！
所以有些事兒，光用眼睛看是不行的，還得動(dòng)手，只有動(dòng)手經(jīng)歷過(guò)才有發(fā)言權(quán)，不過(guò)暫時(shí)還沒(méi)有時(shí)間按照那個(gè)電路圖去搭建電路進(jìn)行測(cè)試，不過(guò)這個(gè)思路是非常認(rèn)同的！
--------------------------結(jié)果-----------------------------------------------
當(dāng)時(shí)焊接了兩塊硬件：
一款用示波器看的波形，具體如下圖，焊接100歐姆電阻時(shí)，兩端電壓：U100R=121mV；運(yùn)放輸出：UA100R=1.3V；
?
所以大致測(cè)得恒流源電流為：1.21mA；放大倍數(shù)為：10.7438；
在去掉100R電阻，接上PT100，此時(shí)PT100的電壓是：1.436V，按照溫度變化一度，阻值0.385計(jì)算，溫度大概為：27度；
這個(gè)溫度值是接近變送器的溫度的，不過(guò)當(dāng)時(shí)趕著排查原因就變送器的溫度值是直接在demo程序里進(jìn)DEBUG讀出來(lái)的，所以就沒(méi)有拍照；
第二款焊接之后主要是對(duì)第一款的猜想再一次進(jìn)行驗(yàn)證，這一次是將變送器的值輸出到一款斷碼屏上，而且沒(méi)有在掛示波器，直接用的萬(wàn)用表測(cè)量的，因?yàn)楸緛?lái)就是要均值就行的！具體如下圖，焊接100歐姆電阻時(shí)，兩端電壓：U100R=116mV；運(yùn)放輸出：UA100R=1.289V；
?所以大致測(cè)得恒流源電流為：1.16mA；放大倍數(shù)為：11.112；
在去掉100R電阻，接上PT100，此時(shí)PT100的電壓是：1.418V，按照溫度變化一度，阻值0.385計(jì)算，溫度大概為：25.99度；此時(shí)變送器上的PT100讀出來(lái)的溫度：25.7度；基本上是能準(zhǔn)確測(cè)出來(lái)溫度的！
?--------------------------寫在后面-----------------------------------------
這一次的測(cè)試是在室溫下測(cè)試的，而且樣品數(shù)量較少，也沒(méi)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試，主要是對(duì)問(wèn)題的排查和驗(yàn)證，所以暫時(shí)沒(méi)有暴露出來(lái)失調(diào)電壓和環(huán)境溫度帶來(lái)的影響！而且精度不高，所以目前的樣品處理方式是，進(jìn)行一次標(biāo)定將電流值和放大倍數(shù)帶來(lái)的誤差給消除掉！果然理論是指引你要朝那個(gè)方向走，實(shí)踐是看你具體能走到哪一步，你所走的地方是不是達(dá)到你心里想要到達(dá)的位置！二者缺一不可！
而且之前搜集資料的時(shí)候就發(fā)現(xiàn)吧，不管是討論各種理論計(jì)算的，還是求教各種應(yīng)用場(chǎng)景的，其實(shí)同一件事兒不同的人總會(huì)有不同的看法！走好自己的路就好了，就像莎士比亞說(shuō)的：There are a thousand Hamlets in a thousand people's eyes.
所以漫漫硬件路還是：多看，多聽，少說(shuō)，多做再加靜坐常思己過(guò)！哈哈哈------
本文系21ic論壇網(wǎng)友DVzhang原創(chuàng)，資料下載請(qǐng)點(diǎn)擊“閱讀原文”內(nèi)下載▍
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扯得遠(yuǎn)了，實(shí)際上就是想說(shuō)：電路做出來(lái)了，只有多調(diào)多測(cè)，才能了解其中道道！
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之前在論壇發(fā)了個(gè)帖子要做PT100的檢測(cè)電路，（原帖子在此）！因?yàn)槭堑谝淮巫?，所以?dāng)時(shí)找了些方案，看到大多數(shù)人都是用的恒流源 運(yùn)放的形式！所以當(dāng)時(shí)決定用運(yùn)放構(gòu)成一個(gè)壓控恒流源然后在接入一個(gè)比例運(yùn)放到MCU！
當(dāng)時(shí)的電路如下圖，為了得到環(huán)境的實(shí)際溫度數(shù)據(jù)，我們利用之前批量時(shí)采購(gòu)的PT100溫度變送器模塊所測(cè)的溫度做對(duì)比，將兩個(gè)PT100的探頭用紙膠帶纏在一起進(jìn)行測(cè)試！經(jīng)過(guò)測(cè)試之后發(fā)現(xiàn)MCU讀到的ADC值跟實(shí)際值偏差較大，于是自然而然的將注意力轉(zhuǎn)移到了恒流源電路和比例運(yùn)放上！?
所以接下來(lái)需要確認(rèn)三點(diǎn)：1、恒流源的電流值到底是多少？2、放大倍數(shù)到底是多少？3、關(guān)于失調(diào)電壓和環(huán)境溫度不同帶來(lái)的影響？
---------------------------測(cè)試---------------------------------------------
具體測(cè)試方案如下：1）首先將PT100替換成標(biāo)準(zhǔn)的100R電阻（精度當(dāng)然越高越好，但是手頭上只有1%的，所以先驗(yàn)證一下）；
2）其次根據(jù)100R電阻兩端的電壓測(cè)出恒流源輸出的實(shí)際電流值；
3）然后通過(guò)測(cè)量100R電阻兩端電壓經(jīng)過(guò)比例運(yùn)放后輸出的電壓值，就可以得出具體的放大倍數(shù)；
4）最后在將100R電阻拆掉換成PT100，通過(guò)上面測(cè)到的恒流源的電流值和放大倍數(shù)，在結(jié)合MCU采到的電壓，計(jì)算出相應(yīng)的溫度，將結(jié)果和變送器測(cè)得的PT100溫度進(jìn)行對(duì)比；
當(dāng)時(shí)這個(gè)方案制定的時(shí)候，就想起之前查資料的時(shí)候在論壇里看到的一篇帖子，名字是：6路PT100測(cè)量電路；（原帖子在此）
最開始搜集資料的時(shí)候，看到了這個(gè)帖子，不過(guò)當(dāng)時(shí)沒(méi)有深究，因?yàn)榈谝桓杏X(jué)是：好麻煩??！還用模擬開關(guān)切換來(lái)切換去，每次采樣的時(shí)候先進(jìn)行一波啪啪啪的開關(guān)操作并記錄采樣值！
現(xiàn)在想起來(lái)這個(gè)電路的思路基本上和這個(gè)測(cè)試方案的思路差不多，而且那篇帖子里更好的是，多進(jìn)行了一步采樣，這樣的話根據(jù)PT100三線制的接法直接將線阻問(wèn)題也抵消了！
所以有些事兒，光用眼睛看是不行的，還得動(dòng)手，只有動(dòng)手經(jīng)歷過(guò)才有發(fā)言權(quán)，不過(guò)暫時(shí)還沒(méi)有時(shí)間按照那個(gè)電路圖去搭建電路進(jìn)行測(cè)試，不過(guò)這個(gè)思路是非常認(rèn)同的！
--------------------------結(jié)果-----------------------------------------------
當(dāng)時(shí)焊接了兩塊硬件：
一款用示波器看的波形，具體如下圖，焊接100歐姆電阻時(shí)，兩端電壓：U100R=121mV；運(yùn)放輸出：UA100R=1.3V；
?所以大致測(cè)得恒流源電流為：1.21mA；放大倍數(shù)為：10.7438；
在去掉100R電阻，接上PT100，此時(shí)PT100的電壓是：1.436V，按照溫度變化一度，阻值0.385計(jì)算，溫度大概為：27度；
這個(gè)溫度值是接近變送器的溫度的，不過(guò)當(dāng)時(shí)趕著排查原因就變送器的溫度值是直接在demo程序里進(jìn)DEBUG讀出來(lái)的，所以就沒(méi)有拍照；
第二款焊接之后主要是對(duì)第一款的猜想再一次進(jìn)行驗(yàn)證，這一次是將變送器的值輸出到一款斷碼屏上，而且沒(méi)有在掛示波器，直接用的萬(wàn)用表測(cè)量的，因?yàn)楸緛?lái)就是要均值就行的！具體如下圖，焊接100歐姆電阻時(shí)，兩端電壓：U100R=116mV；運(yùn)放輸出：UA100R=1.289V；
?所以大致測(cè)得恒流源電流為：1.16mA；放大倍數(shù)為：11.112；在去掉100R電阻，接上PT100，此時(shí)PT100的電壓是：1.418V，按照溫度變化一度，阻值0.385計(jì)算，溫度大概為：25.99度；此時(shí)變送器上的PT100讀出來(lái)的溫度：25.7度；基本上是能準(zhǔn)確測(cè)出來(lái)溫度的！
?--------------------------寫在后面-----------------------------------------這一次的測(cè)試是在室溫下測(cè)試的，而且樣品數(shù)量較少，也沒(méi)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試，主要是對(duì)問(wèn)題的排查和驗(yàn)證，所以暫時(shí)沒(méi)有暴露出來(lái)失調(diào)電壓和環(huán)境溫度帶來(lái)的影響！而且精度不高，所以目前的樣品處理方式是，進(jìn)行一次標(biāo)定將電流值和放大倍數(shù)帶來(lái)的誤差給消除掉！果然理論是指引你要朝那個(gè)方向走，實(shí)踐是看你具體能走到哪一步，你所走的地方是不是達(dá)到你心里想要到達(dá)的位置！二者缺一不可！
而且之前搜集資料的時(shí)候就發(fā)現(xiàn)吧，不管是討論各種理論計(jì)算的，還是求教各種應(yīng)用場(chǎng)景的，其實(shí)同一件事兒不同的人總會(huì)有不同的看法！走好自己的路就好了，就像莎士比亞說(shuō)的：There are a thousand Hamlets in a thousand people's eyes.
所以漫漫硬件路還是：多看，多聽，少說(shuō)，多做再加靜坐常思己過(guò)！哈哈哈------
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