浅谈电阻温度检测器（RTD）传感器电阻测量

电阻温度检测器（RTD）传感器的电阻是通过施加精密电流源并测量产生的电压来测量的。这种方法通常需要一个精密的电压基准来创建电流源，然后是一个高质量的模数转换器（ADC）以测量电压。

在室温下达到这一目标并不困难，但是当您认为测量系统的温度可以在-40至+55 C°的范围内时，任务将变得更加艰巨。

解决此问题的蛮力方法是使用昂贵的温度稳定电压基准，ADC和其他组件，并结合软件校准来补偿参数的温度漂移。这种方法很复杂，将无法实现限制传感器精度的高精度。

发现一种更好的方法是使用精度为0.1％的5 ppm /°C超稳定电阻作为RTD测量的参考。这种方法需要两个板载超稳定电阻进行校准（1k和2k），以实现高RTD精度。这些电阻器用于校准RTD读数并补偿温度漂移误差。

该设计将Q1-Q3晶体管与R1电阻结合使用，以形成一个恒流源，该源使用2.5V ADC基准电压源提供约1mA的电流（见图）。当相应的GPIO引脚被驱动为低电平时，校准电阻R4和R5以及RT1和RT2 RTD传感器可以吸收该电流。不用时，GPIO引脚为三态。在ADC输出端测量电压。

Q1-Q3晶体管和R1电阻形成一个恒流源，使用2.5V ADC基准电压源可提供约1mA的电流

为了进行校准，我们将需要读取两个电阻并计算恒流源值和组合误差，我们将其称为V Offset。校准后的I cc和V Offset值用于转换RTD温度读数。

校准结果（请参见上表）使用以下公式计算：

哪里：

R RTD是测得的RTD电阻。

V ADC是ADC电压读数。

I CC是某种恒定电流源。

V Offset是累积误差的电压偏移。请注意，此变量是多个误差电压源的组合。因此，将其拆分成多个组件以获得更好的精度可能是有益的（尽管不是必需的）。

要计算V Offset和I CC， 我们需要做一些假设以得出以下公式：

第一个假设：校准电阻是理想的，其阻值分别为1，000-和2，000-Ω。

第二个假设： I CC电流源在测量期间保持稳定。

第三个假设： ADC转换结果完美。

根据这些假设，我们可以这样写：

在公式2中，VCAL 1K和VCAL 2K表示施加I CC电流时在校准电阻上产生的电压。

通过求解I CC和V Offset的 等式，我们得到以下等式：

实验装置测量

实验设置有两个校准电阻和两个RTD安装在不同的位置。我们使用了具有10位分辨率的ADC和在室温下额定1k的表面贴装RTD。注意，上表中样品2和3之间的板温度变化时，校准值如何变化。

为了收集数据，软件遵循以下步骤：

1. 读取校准电阻和RTD上的ADC电压电平。

2. 使用公式3 计算V 偏移。

3. 用公式4 计算ICC。

4. 利用公式1确定RTD电阻。

5. 通过查表和分段插值将RTD电阻值转换为温度。
编辑：hfy