PT100讀取有很多種方案,常用的惠斯通電橋,和專用IC??max31865 。
電阻溫度檢測器(RTD)是一種阻值隨溫度變化的電阻。鉑是最常見、精度最高的測溫金屬絲材料。鉑RTD稱為PT-RTD,鎳、銅和其它金屬亦可用來制造RTD。RTD具有較寬的測溫范圍,最高達+800°C,具有較高精度和較好的可重復性,線性度適中。
為測量RTD阻值,接入參考電阻(Rref),該電阻與RTD串聯,偏置電壓作用在Rref上端,3線制典型應用電路如下圖所示,
參考電阻的電流同樣流過RTD。參考電阻兩端的電壓為ADC基準電壓。RTD電壓連接至ADC差分輸入(RTDIN+和RTDIN-)。所以ADC產生的數字輸出等于RTD電阻與參考電阻的比值。對于鉑電阻RTD,選擇阻值等于RTD?0°C阻值的4倍的參考電阻最為合適。因此,針對PT100選用400Ω參考電阻(實際電路中選擇的是450歐姆的);針對PT1000則選用4kΩ參考電阻。
MAX31865芯片的優點:
MAX31865是簡單易用的熱敏電阻至數字輸出 轉換器,優化用于鉑電阻溫度檢測器(RTD)。外部 電阻設置RTD靈敏度,高精度Δ- Σ ADC將RTD電阻與基準電阻之比轉換為數字輸出。MAX31865輸入具有高達±45V的過壓保護,提供可配置的RTD及電纜開路、短路條件檢測。
(1)集成更低系統功耗,簡化設計,減少設計周 期:
簡便的RTD鉑電阻之數字轉換器;
支持100Ω至1kΩ (0°C時)鉑電阻RTD (PT100至PT1000);
兼容于2線、3線和4線傳感器連接;
SPI兼容接口;
20引腳TQFN和SSOP封裝;
(2)高精度設備滿足誤差預算:
15位ADC分辨率,標稱溫度分辨率為 0.03125°C (隨RTD非線性變化);
整個工作條件下,總精度保持在0.5°C (0.05% 滿量程);
全差分VREF輸入;
轉換時間:21ms (最大值);
(3)集成故障檢測,增加系統穩定性:
±45V輸入保護;
故障檢測(RTD開路、RTD短路到量程范圍以外的電壓或RTD元件短路)
<1>二線制和三線制的連接:
PT100溫度傳感器 圖中的兩個紅線中的任意一個和藍線之間即為 PT100電阻,二線制時只需要將兩根紅線中的一根和 藍線接入到電路即可,三線制時需要將三根線都接入電路。
<2>DRDY作用是一個數據轉換結果以及讀寄存器的反饋提示,直接不用接。
<3>關于寄存器:
MAX31865 通過 8 個 8 位寄存器實現轉換、狀態和配置數據功能。
存取寄存器時,地址 0Xh 為讀操作,地址 8Xh 為寫操作。
配置寄存器,想讀就讀0x00,想寫就寫0x80。
<4>一般PT100選400歐姆參考電阻,但是板子上給的是4300,也就是430Ω。程序里需要設置參考電阻為430,PT1000選擇4300Ω。
<5>轉化后的RTD數值存放于0x01和0x02這2個8位寄存器。
<6>可以設置錯誤報警門限上限和下限,通俗來說,比如一個PT100能測溫范圍是-200℃到420℃,用戶想設置下限報警值為-180℃,上限報警值為400℃,那么當max31865轉換RTD后,會將0x01和0x02寄存器結果與上限值和下限值比較,如果不在設置的范圍,就會產生錯誤標志。 錯誤標志存在0x07寄存器中。
<7>讀取溫度過程:
(--1--)讀取0x07寄存器,看是不是等于0x00,即是說無錯誤標志。有錯誤標志時,0x07寄存器里面某個值就是1。
錯誤標志可以手動清除,但如果沒實際解決問題,下次檢測這個標志還是會被模塊拉起。
(--2--)如果能過錯誤檢測,就開始下面的過程。向0x80寫入配置,這里寫入的是說進行一次轉換(One_Shot_Conversion ),然后等待DRDY 引腳變成低電平(意味轉換結束)。然后讀取0x01和0x02這2個8位寄存器,0x02的最低位裝的是錯沒錯的標志,沒錯的話就可以利用0x01和0x02這2個8位寄存器合成電阻數值。
(--3--)PT100電阻變成溫度 這個就各顯神通了,有各種各樣的轉換公式。
<8>當前市面MAX31865模塊(或叫pt100數據采集模塊)有兩種,一種是普遍常用的
另一種是電路畫的更認真點的 MAX31865模塊。但是兩者使用起來沒有區別(區別點下文粗體)
以上均可從某寶采購到。因為經費充裕,所以直接選擇了下面的高精度板子。
環境準備(2,3,4線有不同的接線方式):