Точные, недорогие и проверенные временем платиновые резистивные датчики температуры (platinum resistance temperature detectors, PRTD) с рабочим диапазоном от криогенной температуры до температуры горения являются золотым (нет, платиновым!) стандартом измерения температуры.
Аналогично, аналоговая токовая петля 4-20 мА – это очень старый, но по-прежнему популярный метод подключения, устойчивый к помехам и сопротивлению проводов, с хорошими встроенными функциями обнаружения неисправностей и «фантомного питания» передатчика.
На Рисунке 1 они объединены в простой, дешевый и симпатичный датчик температуры, содержащий всего восемь общедоступных компонентов, включая PRTD.
 |
|
| Рисунок 1. | Передатчик токовой петли для PRTD с постоянным током возбуждения IX = 500 мкА. |
На этом рисунке
сопротивление PRTD
резисторы R1 и R2 имеют допуски 0.1% (в идеале).
Вот как это работает.
Ключом к точности измерений является микросхема LM4040x25 шунтового источника опорного напряжения 2.50 В, доступная с суффиксами класса точности 0.1% (x = A), 0.2% (B), 0.5% (C) и 1% (D). Класс «B» соответствует (едва-едва) точности измерения температуры ±0.5 °C.
R1 и R2 должны иметь одинаковую точность.
Резистор R2 регулирует напряжение 2.5 В, обеспечивая ток возбуждения T1
Поскольку усилитель A1 непрерывно поддерживает выходной ток IO таким, чтобы напряжения на его выводах 3 и 4 были равны напряжению на аноде LM4040, на R2 поддерживается постоянное напряжение 2.5 В, и, следовательно, ток IX также постоянен.
Таким образом, напряжение на выходном измерительном резисторе R1 принудительно устанавливается на уровне VR1 = IX(RPRTD) и
Отсюда
и
для
Завязываем на всем этом бантик:
Обратите внимание, что адаптация схемы к различным диапазонам сопротивления PRTD (и, следовательно, температуры) заключается в простом выборе различных значений R1 и/или R2.
Преобразование измеренного тока IO в RPRTD – простая программная задача, и переход от него к температуре не намного сложнее благодаря математике Каллендара-Ван Дузена [1].
Купить LM4040 на РадиоЛоцман.Цены
