CN216160041U - 一种高精度rtd采集系统 - Google Patents
一种高精度rtd采集系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN216160041U CN216160041U CN202122097929.9U CN202122097929U CN216160041U CN 216160041 U CN216160041 U CN 216160041U CN 202122097929 U CN202122097929 U CN 202122097929U CN 216160041 U CN216160041 U CN 216160041U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- low
- chip
- rtd
- temperature drift
- resistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
本实用新型涉及高精度温度信号采集技术领域，目的是提供一种高精度RTD采集系统，包括测量电阻R1、低温漂参考电阻Rref、AD芯片、MCU控制器、通讯模块；测量电阻R1一侧与低温漂参考电阻Rref一侧串联，测量电阻R1另一侧连接恒流源，低温漂参考电阻Rref另一侧接地；测量电阻R1以及低温漂参考电阻Rref分别与AD芯片串联，AD芯片与MCU控制器串联，MCU控制器与通讯模块串联；通过此种设计解决在工业现场应用过程中温度变化对测量精度的影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及高精度温度信号采集技术领域，具体涉及一种高精度RTD采集系统。
背景技术
铂电阻温度检测器(RTD)是最精确的传感器之一，可用来测量–200°C至+850°C之间的温度，这种RTD的校准精度能够达到±0.02°C或更好。然而，为获得最高的精度，需要精确的信号调理、模数转换、线性化和校准。
RTD采集的线性化，校准补偿以及宽温测量稳定性等因素对温度测量的精度影响非常大，针对工业现场应用环境，现场环境温度高且变化大，RTD采集属于弱小信号的采集和处理，元器件随着温度的变化会对精度产生影响，本发明专利采用低温漂参考技术进行温度测量，有效的解决了宽温环境下的高精度测量问题，同时采用现场工业RS485总线将RTD测量值进行远程传输到上位机，进行远程数据监测。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高精度RTD采集系统，能够解决在工业现场应用过程中温度变化对测量精度的影响。
通过以下技术方案来实现的：
一种高精度RTD采集系统，包括测量电阻R1、低温漂参考电阻Rref、AD芯片、MCU控制器、通讯模块；
所述测量电阻R1一侧与低温漂参考电阻Rref一侧串联，所述测量电阻R1另一侧连接恒流源，所述低温漂参考电阻Rref另一侧接地；
所述测量电阻R1以及低温漂参考电阻Rref分别与AD芯片串联，所述AD芯片与MCU控制器串联，所述MCU控制器与通讯模块串联；
所述AD芯片用于对测量电阻R1以及低温漂参考电阻Rref产生的两路电压信号进行同时采样；
所述MCU控制器用于AD芯片初始化以及对AD芯片采样的电压信号进行读取。
进一步的，所述低温漂参考电阻Rref采用低温漂±1ppm的高精密电阻。
进一步的，所述恒流源采用低电流1uA设计。
进一步的，所述AD芯片采用高精度24bit分辨率AD。
进一步的，所述通讯模块采用RS485通讯模块。
进一步的，所述测量电阻R1采用PT100热电阻。
进一步的，所述RS485通讯模块包括RS485 A端、RS485 B端，所述RS485 A端、RS485B端分别与MCU控制器连接。
进一步的，还包括串联接口，所述串连接口设置于RS485 A端与RS485 B端之间。
本实用新型的有益效果是：
（1）本实用新型的低温漂参考电阻Rref采用低温漂±1ppm的高精密电阻，可以实现在0-60℃宽温范围变化过程中，电阻误差精度变化率低于万分之0.6，有效的提升了参考电压的稳定性。
（2）本实用新型的恒流源采用低功耗设计，恒流源采用低电流1uA设计，降低长时间电流通过电阻产生的热量增长，从而提升温度。
（3）本实用新型采用三端隔离技术，恒流源，AD芯片，通信模块三者之间实现1500VDC隔离，有效抑制了串扰，提升了系统的稳定性和可靠性。
附图说明
图1为本实用新型的系统图；
图2为本实用新型的MCU控制器系统图；
图3为本实用新型的原理图。
具体实施方式
下面结合本实用新型的附图1-3，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“逆时针”、“顺时针”“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
一种高精度RTD采集系统，包括测量电阻R1、低温漂参考电阻Rref、AD芯片、MCU控制器、通讯模块；
所述测量电阻R1一侧与低温漂参考电阻Rref一侧串联，所述测量电阻R1另一侧连接恒流源，所述低温漂参考电阻Rref另一侧接地；
所述测量电阻R1以及低温漂参考电阻Rref分别与AD芯片串联，所述AD芯片与MCU控制器串联，所述MCU控制器与通讯模块串联；
所述AD芯片用于对测量电阻R1以及低温漂参考电阻Rref产生的两路电压信号进行同时采样；
所述MCU控制器用于AD芯片初始化以及对AD芯片采样的电压信号进行读取。
进一步的，所述低温漂参考电阻Rref采用低温漂±1ppm的高精密电阻。
进一步的，所述恒流源采用低电流1uA设计。
进一步的，所述AD芯片采用高精度24bit分辨率AD。
进一步的，所述通讯模块采用RS485通讯模块。
进一步的，所述测量电阻R1采用PT100热电阻。
进一步的，所述RS485通讯模块包括RS485 A端、RS485 B端，所述RS485 A端、RS485B端分别与MCU控制器连接。
进一步的，还包括串联接口，所述串连接口设置于RS485 A端与RS485 B端之间，所述并联接口仅用于多设备工作，单一设备工作可将此接口悬空；多设备工作时，将此接口短接以并入120Ω电阻，用户可根据需要选择连接方式。
实施例：
本方案采用恒流源对输入四线制RTD100进行供电，在测量电阻R1和参考电阻Rref上均产生电压信号，分别为V1和Vref，实现了R-V转换。同时将两路电压信号输入到高精度24位AD芯片中进行同时采样，根据电路定律：
V1/R1=Vref/Rref;
为了提升V1的精度和稳定性，本方案从以下几个角度出发来进行电路设计。
Vref采用低温漂±1ppm的高精密电阻，可以实现在0-60℃宽温范围变化过程中，电阻误差精度变化率低于万分之0.6，有效的提升了参考电压的稳定性；
采用低功耗设计，恒流源采用低电流1uA设计，降低长时间电流通过电阻产生的热量增长，从而提升温度；
采用三端隔离技术，电源电源，AD，通信输出三者之间实现1500VDC隔离，有效抑制了串扰，提升了系统的稳定性和可靠性；
采用高精度24bit分辨率AD，实现万分之五级小信号测量精度。
RTD采集系统选用的是五个直插接口，用来引出采集卡相关的输入输出信号，所有接插件均选用相同压线式接线柱，连接时可将导线接入已经插好的公头插座对应接线孔，通过旋转螺钉固定。也可先将导线与公头插座连接好后，再插入母头插座；
内部MCU作为系统主控单元，负责AD芯片初始化，数据读取，数据修正，通信接口传输等工作，是RTD采集模块的核心单元。该单元具有几个工作模式，分别是正常模式，校准模式，空闲模式以及异常模式，分别介绍如下：
正常模式
正常工作模式指的是RTD温度信号正常采集，测试数据修正并通过RS485向上位机进行测量值的广播发送。
校准模式
校准模式指的是通过MCU控制AD进行零点采集，通过采集FLUKE标准RTD信号源给出的0欧姆和100欧姆两个校准点，得到测量值与标准校准点的误差，然后生成修正系数，并存储记录到模块中非易失性介质中。当校准模式切换到正常模式化，主控单元读取校准后的系数对测量值进行实时在线修正。
异常模式
当实时工作过程中AD初始化或者数据读出过程中出现校验位错误，会自动切入到异常模式，并上传异常代码，通知上位机进行检查，提示硬件可能故障。
空闲模式
空闲模式属于低功耗工作模式，当上位机不需要数据采集时，通过命令通知RTD采集模块暂停数据采集和计算，低功耗待定。
Claims (8)
1.一种高精度RTD采集系统，其特征在于，包括测量电阻R1、低温漂参考电阻Rref、AD芯片、MCU控制器、通讯模块；
所述测量电阻R1一侧与低温漂参考电阻Rref一侧串联，所述测量电阻R1另一侧连接恒流源，所述低温漂参考电阻Rref另一侧接地；
所述测量电阻R1以及低温漂参考电阻Rref分别与AD芯片串联，所述AD芯片与MCU控制器串联，所述MCU控制器与通讯模块串联；
所述AD芯片用于对测量电阻R1以及低温漂参考电阻Rref产生的两路电压信号进行同时采样；
所述MCU控制器用于AD芯片初始化以及对AD芯片采样的电压信号进行读取。
2.根据权利要求1所述的一种高精度RTD采集系统，其特征在于，所述低温漂参考电阻Rref采用低温漂±1ppm的高精密电阻。
3.根据权利要求1所述的一种高精度RTD采集系统，其特征在于，所述恒流源采用低电流1uA设计。
4.根据权利要求1所述的一种高精度RTD采集系统，其特征在于，所述AD芯片采用高精度24bit分辨率AD。
5.根据权利要求1所述的一种高精度RTD采集系统，其特征在于，所述通讯模块采用RS485通讯模块。
6.根据权利要求1所述的一种高精度RTD采集系统，其特征在于，所述测量电阻R1采用PT100热电阻。
7.根据权利要求5所述的一种高精度RTD采集系统，其特征在于，所述RS485通讯模块包括RS485 A端、RS485 B端，所述RS485 A端、RS485 B端分别与MCU控制器连接。
8.根据权利要求7所述的一种高精度RTD采集系统，其特征在于，还包括串联接口，所述串联接口设置于RS485 A端与RS485 B端之间。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202122097929.9U CN216160041U (zh) | 2021-09-01 | 2021-09-01 | 一种高精度rtd采集系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202122097929.9U CN216160041U (zh) | 2021-09-01 | 2021-09-01 | 一种高精度rtd采集系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN216160041U true CN216160041U (zh) | 2022-04-01 |
Family
ID=80841137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202122097929.9U Active CN216160041U (zh) | 2021-09-01 | 2021-09-01 | 一种高精度rtd采集系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN216160041U (zh) |
-
2021
- 2021-09-01 CN CN202122097929.9U patent/CN216160041U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101846644B (zh) | 油气管道在线腐蚀监测仪 | |
| CN102829888B (zh) | 消减三线制热电阻测量误差的方法 | |
| CN201218804Y (zh) | 高压天然气管道电阻法在线腐蚀监测仪 | |
| CN104062025B (zh) | 一种节能自动ad温度采集监控系统 | |
| CN111982329A (zh) | 一种热电偶信号处理系统及其信号处理方法 | |
| CN216160041U (zh) | 一种高精度rtd采集系统 | |
| CN202582775U (zh) | 一种温度测量电路 | |
| CN110567604A (zh) | 一种高精度海冰温度链及其测温方法 | |
| CN102809443A (zh) | 一种温度测量方法及电路 | |
| CN200996875Y (zh) | 一种多通道温度测量记录仪 | |
| CN105624734A (zh) | 具有自校准功能的铝电解槽阳极分布电流精确测量仪 | |
| CN109443599A (zh) | 一种船用柴油机热电阻自动测量系统及测量方法 | |
| CN105587679A (zh) | 一种基于Pt100的矿井通风机温度巡检仪 | |
| CN210719453U (zh) | 一种基于rs485总线的热电阻测温装置 | |
| Wang et al. | Multipoint temperature measurement system of hot pack based on DS18B20 | |
| CN209280171U (zh) | 一种船用柴油机热电阻自动测量系统 | |
| CN113310588A (zh) | 一种基于水银温度计的远程温度检测装置 | |
| CN206038177U (zh) | 三线式铂热电阻pt100 温度检测系统 | |
| CN211527660U (zh) | 一种精准测温电路 | |
| CN210604473U (zh) | 通用型智能温箱自动测试系统的传感器 | |
| CN211373868U (zh) | 一种高精度测温装置 | |
| Panpan et al. | A Multi-Channel Temperature Measurement and Fusion System Based on Cortex-M4 | |
| CN214464105U (zh) | 一种三参数含水率测井仪 | |
| CN217953554U (zh) | 高精度工业级温湿度变送器 | |
| CN213688720U (zh) | 一种用于数控机床的温度测量装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |