一種專為熱電阻PT1000設(shè)計(jì)傳感器處理電路設(shè)計(jì)

概 述

隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的發(fā)展，作為其重要組成部分的傳感器也具有了廣闊的發(fā)展前景，在各個(gè)行業(yè)中發(fā)揮的作用也變得越來(lái)越重要，而溫度傳感器作為一種測(cè)量溫度的裝置，廣泛應(yīng)用于船舶、兵器、航空航天等領(lǐng)域。隨著當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化的不斷推進(jìn)，對(duì)于溫度控制檢測(cè)的要求也越來(lái)越高，精確地溫度檢測(cè)能夠?qū)x器設(shè)備的應(yīng)用狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)精確的監(jiān)測(cè)以便于精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)，能夠有效提高能源的利用效率，減小能源消耗。

由抗腐蝕能力強(qiáng)以及化學(xué)特性穩(wěn)定的貴金屬鉑材料制成的鉑熱電阻溫度傳感器，具有高精度、穩(wěn)定性好、線性特性好、測(cè)量范圍廣、靈敏度高與可靠性高的特點(diǎn)以能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定且可靠的工作于惡劣環(huán)境下進(jìn)行高精度、失真低的測(cè)量溫度。鉑熱電阻傳感器能夠廣泛適用于醫(yī)療、電機(jī)、工業(yè)、溫度計(jì)算、衛(wèi)星、氣象、阻值計(jì)算等高精度設(shè)備，應(yīng)用范圍非常廣泛。鉑熱電阻一般應(yīng)用其在0℃下的典型電阻值來(lái)命名，比如典型的鉑熱電阻PT1000其意為在0℃的環(huán)境溫度下，電阻的典型值為1000Ω。在產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域中，通常都采用三線制接法，相比于普通的二線制的接法，三線制接法具有更好的抗電阻線路引入干擾的能力，能夠提高測(cè)量的準(zhǔn)確度。

航晶公司結(jié)合當(dāng)前發(fā)展與市場(chǎng)供應(yīng)需求，現(xiàn)推出一款專為三線制熱電阻PT1000溫度測(cè)量采集處理電路HJPT1000，能夠?qū)⒉煌瑴囟拳h(huán)境下的PT1000的電阻值轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電流值輸出。

HJPT1000是采用符合GJB2438B要求的厚膜集成工藝、采用F14-02陶瓷表貼封裝設(shè)計(jì)的專為測(cè)量鉑熱電阻PT1000設(shè)計(jì)的兩線制電流環(huán)變送器，可根據(jù)客戶的測(cè)量溫度區(qū)間要求進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)。內(nèi)置高精度電流源以對(duì)熱電阻PT1000提供電流激勵(lì)，電流信號(hào)激勵(lì)的形式使得在一定長(zhǎng)度的輸入連接線內(nèi)具有足夠的抗干擾能力，能夠提高熱電阻的采集精度。器件HJPT1000具有高精度、低功耗、兩線制電流輸出和電源范圍廣的特點(diǎn)，滿足直接航空電壓供電的要求，電流輸出的特性也使得器件具有長(zhǎng)線傳輸和抗干擾噪聲能力強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠承受極端的環(huán)境應(yīng)力和惡劣的電磁環(huán)境，應(yīng)用范圍更廣泛，具體特征如下：

可兼容三線制RTD的采集處理

能做到兩線制的4～20mA電流輸出

電源電壓滿足18～36V直接供電

可以長(zhǎng)線輸出，抗干擾能力強(qiáng)

電原理框圖

封裝形式及引出端功能

器件采用F14-02陶瓷表貼封裝，封裝尺寸圖如下：

電特性

除非另有說(shuō)明，+VS=+28V，TA=25℃

典型應(yīng)用圖

HJPT1000三線制應(yīng)用典型應(yīng)用圖

注：

1.要注意HJPT1000的4腳的地FGND為整個(gè)系統(tǒng)的浮地而不是電源電壓+VS的地，電流輸出IOUT應(yīng)對(duì)電源電壓的地接采樣電阻。

2.電阻R1、R2、RSET1與RSET2都應(yīng)選用精度0.1%的電阻以滿足整個(gè)系統(tǒng)的采集精度，圖中的外圍元件應(yīng)用參數(shù)滿足熱電阻在-55℃～+200℃的環(huán)境溫度下器件能夠輸出4～20mA。

3.在高端電流應(yīng)用例如20mA電流輸出時(shí)，整個(gè)器件的熱功耗將會(huì)變得較高，可以通過(guò)在遠(yuǎn)端外接正電源與器件14腳之間加一電阻RP以使得器件上的壓差降低以減小功耗。但在應(yīng)用時(shí)要注意電阻阻值不能太大，電阻太大將會(huì)使得器件內(nèi)部三極管集電極上與發(fā)射極上的壓差降低，使得三極管可能會(huì)工作在飽和態(tài)。這時(shí)輸出電流會(huì)隨著電源電壓的變化而變化，不再能夠保持穩(wěn)定。

4.經(jīng)過(guò)長(zhǎng)線傳輸后對(duì)輸出電流進(jìn)行采集處理時(shí)，推薦客戶參考典型應(yīng)用圖在終端電阻RO上并聯(lián)一個(gè)1μF的電容CO，這個(gè)電容能夠有效地減小工頻信號(hào)干擾以平滑電流信號(hào)的輸出。要注意電容的選值越大輸出電流信號(hào)噪聲會(huì)越小但是RO、CO構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)其τ值也將增大使得輸出信號(hào)的建立時(shí)間也將越長(zhǎng)。器件實(shí)際應(yīng)用時(shí)用戶應(yīng)根據(jù)自身的信號(hào)噪聲要求和建立時(shí)間需求合理的進(jìn)行電容選擇。

5.受到器件結(jié)溫特性的限制，器件HJPT1000不能置于TA≥140℃的環(huán)境溫度下工作。

6.盡管該器件的供電與輸出能夠適應(yīng)長(zhǎng)線傳輸，但其輸入并不能夠接受長(zhǎng)線信號(hào)，因此建議用戶在使用時(shí)，PT1000到器件輸入端的傳輸線不能超過(guò)50cm。

審核編輯：劉清