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深度解析:三线法 PT100 温度采集电路的精妙方案

出处:网络整理 发布于:2025-08-04 15:51:04 | 507 次阅读


该电路的采集精度标称可达 ±1℃,重复性为 ±0.5℃ 。从电路图中可以看到,电路中使用的电阻均为 1% 精度的电阻,不过从专业角度来看,若选用 0.1% 精度的电阻,有望进一步提高采集精度。


此电路采用形式进行温度采集。基准源选用了 的低温漂电压基准芯片 ADR381ARTZ - REEL7,其输出电压为 2.5V,价格约 4 元左右。该芯片在温漂和精度方面表现优异,能够为电路提供稳定的基准电压,确保采集数据的可靠性。


ADC芯片采用的是 的 MCP3421A0T - E/CH。尽管其采样率不算高,但对于 PT100 的温度采集而言已经足够。该芯片具有 18bit 的高精度,采用 sot23 - 6 封装,体积小巧,采用 I2C 通讯,并且内置了基准源和 PGA,使用起来十分便捷,价格约 6 元左右。


在电路图中,R17、R19、R18 与外置的 PT100 组成一个电桥。ADC 只需采集电桥输出的电压,即可计算出相应的 PT100 的电阻阻值,进而推算出温度。在假定 Rwire1 等于 Rwire2 的情况下,该电路可以抵消线阻带来的大部分 PT100 采集误差,但由于 PT100 的阻值会发生变化,所以并不能完全消除误差。Vp 和 Vn 的计算公式大致如下:
Vn = Vr18 + Vrwire2 + Vrwire3;
Vp = Vpt100 + Vrwire1 + Vwire3。
Vp - Vn ≈ Vr18 - Vpt100。
进一步推导时,会发现如同一个方程两个未知数,难以完全消掉线阻影响。最终的 Pt100 的公式大致可以通过以下图片进行推导:




根据上述公式反推 Pt100 的阻值,大致呈线性关系,但会存在一定误差,且误差会随着线阻的增大而增大。例如,当线阻为 1Ω 时进行仿真:



而当线阻增大到 5 欧姆时,误差明显变大,最大误差达到了 0.48Ω,此时误差已超过 1℃:


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