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如何采用LTC2983测量18个两线式RTD

采用LTC2983测量18个两线式 RTD

回帖(3)

刘丽菲

2020-12-31 10:39:53
  单个 LTC2983 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 LTC2983 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:LTC2983 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 “Channel Assignment Memory Map” (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 … 等等。
  表 1:CH2 至 CH20 RTD 通道分配字
  
  连接至 CH2 的检测电阻器按表 2 所示进行配置。
  表 2:检测电阻器通道配置字
  
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李文

2020-12-31 10:40:13
  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 100nF,而 RSENSE 为 1k。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 = 1ms。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 100μs。请参阅 LTC2983 产品手册中的“Supplement Information” (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 26.5ms,这对于最多 6 个 PT-1000 器件的稳定来说是足够了 (假设 C = 100nF)。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“Complete System Electrical Characteristics” (完整的系统电特性) 表中给出,其通常为 164ms (包括默认的 MUX 延迟),N 是将要测量的 RTD 数量。tTOTAL 概括于图 4。
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赵羽

2020-12-31 10:40:29
  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。
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