Linear TechnologiesのLTC2983は、独自のライブ アット ゼロ入力バッファを備えた3つの24ビット、低ノイズ、自己較正デルタ シグマADCを使用して、熱電対を高精度で測定するという設計上の課題を解決します。使い方は簡単で、E、J、K、N、T、S、Rタイプのダイオード、サーミスタ、RTDをデジタル化するように汎用的に構成できます。
最も一般的に測定される物理現象の1つは温度です。温度の関数として電子信号を生成できるセンサーは、多くのアプリケーションで温度を正確にデジタル化するために広く使用されています。そのようなセンサーの1つがRTDです。
RTDは温度に応じて抵抗が変化するデバイスです。RTDは2線式、3線式、または4線式接続として構成でき、温度係数や0 ℃ での公称抵抗値など、いくつかの標準があります。
RTDの抵抗は、既知のセンス抵抗器と直列に接続されたRTDに励起電流を流すことによって決定されます。このタイプの測定はレシオメトリックであり、ADCリファレンスまたは励起電流の絶対値に依存しません。
RTDの温度による抵抗の変化は非常に小さくなる場合があります。たとえば、PT100 RTDは、10分の1度Cごとに約0.03オーム変化します。外部入力保護およびフィルタ回路、リード抵抗、および寄生熱電対効果によって低下する可能性があります。RTD測定を対象とするデバイスは、2線式、3線式、4線式の構成に対応し、高い入力インピーダンスを必要とし、障害レポートと励起電流源を備えている必要があります。
センス抵抗器は高価になる可能性があります。電圧出力フィルタリング回路と寄生リード抵抗は、ADCのリファレンス入力とインターフェースするのが困難です。LTC2983は、3つの低ノイズ、継続的に自己較正される24ビット デルタ シグマADCと、高入力インピーダンスのゼロ バッファ アンプと数百のスイッチを備えた励起電流DACを組み合わせて、必要な測定を自動的に実行することで、これらの設計上の課題を解決します。
2つのADCがセンス抵抗とRTD間の電圧降下を同時に測定し、ADCリファレンス入力でRsenseを測定する従来の問題を排除します。LTC2983はRTD抵抗を計算し、障害検出を実行して報告し、その結果を摂氏または華氏度で、RTD抵抗をオーム単位で出力します。
デバイスの性能を評価するために、LTC2983と専用のRTDデモ回路が、対応するデモ ソフトウェア、オイル バス、およびRTDキャリブレータとともに使用されます。LTC2983デモ ボードはLinduinoまたはDC590 USBボードとインターフェイスし、専用のRTDボードに接続します。デモ システムは、LTC2983のRTDパフォーマンスと機能を評価するのに役立ちます。
これには、LTC2983の電流源励起反転を実証するための寄生熱電対を備えた100オームの抵抗器であるシミュレートされたRTDが含まれています。また、3線式または4線式RTDとして接続するためのジャンパー付きのPT100 RTDと、RTD範囲と障害レポートをデモンストレーションするための10kポットも含まれています。すべてのセンサーはLTC2983のRsense共有機能を活用します。
実際のセンサーで温度を測定する正確な方法は、温度制御されたオイルバスです。この場合、4線式のPT100 RTDが100度Cに設定されたオイル バスに挿入されます。ご覧のとおり、デモ システムはLTC2983出力を収集しており、正確には100度Cを読み取っています。対応するRsense抵抗器はチャネル1と2の間に接続され、その値はLTC2983に保存されます。
2kオームのセンス抵抗器は、デモ ボード上の3つのセンサーすべてで共有されます。LTC2983には多くの障害報告メカニズムが含まれています。可変抵抗器RTDシミュレーターを調整することで、ソフト障害 (RTD範囲を超えるセンサー温度またはRTD範囲を下回るセンサー温度) やハード障害 (RTDの短絡または開放、Rsenseの短絡または開放) を作成できます。
ソフト障害は計算された温度を報告しますが、ハード障害は -999度を報告し、無効な読み取り値を示します。専用のRTDボードには、0 ℃ でRTDとして使用される固定100オームの抵抗器が含まれており、RTDとLTC2983間の接続に寄生熱電対が挿入されています。RTD測定の精度に影響を与える物理現象の1つは、RTDへのワイヤ接続から生じる寄生熱電対です。
これらの影響により、温度誤差やドリフトが発生します。このデモ回路はヒートガンとともに、寄生熱電対の実際の影響をシミュレートします。これらの影響を打ち消すために、LTC2983は自動電流励起回転を実行できます。回転をオンにすると、寄生熱電対誤差が結果から継続的に除去されます。
このサーキットは2日間にわたって実行され、最初の日は回転がオフ (青い曲線) で、2日目は回転がオン (赤い曲線) になりました。自動回転により、室内の冷暖房による影響がキャンセルされます。自動回転を可能にするすべてのスイッチと電流源はLTC2983に組み込まれており、ソフトウェアで簡単に有効化および無効化できます。
RTD温度範囲全体を1度未満の精度で測定するには、温度キャリブレータが必要です。この場合、校正器の温度は、PT100タイプのRTDで100度Cずつ手動で上げられます。結果は1/20度Cの精度に十分収まりました。これは、RTDタイプごとに実行できます。キャリブレータを使用すると、ソフトウェア制御により、すべての温度とRTDタイプを自動的にスキャンすることもできます。
ここに示されているのは、誤差が1/20度C以内のPT100タイプのRTDを使用したLTC2983のパフォーマンスです。RTDのデジタル化に加えて、LTC2983は熱電対やサーミスタの温度も測定できます。LTC2983 20入力はソフトウェアで構成でき、これらのタイプのセンサーのいずれかをデジタル化できます。これにより、1つのハードウェア設計を多くの種類のセンサー間で共有できるようになります。
ユニバーサル デモンストレーション ボードには、RTD、熱電対、サーミスタに直接接続するための端子ブロックが含まれています。LTC2983は、標準RTDに加えて、カスタム テーブル駆動RTDもデジタル化できます。LTC2983は、高精度で使いやすい温度測定システムです。RTDに直接インターフェースし、励起電流を適用し、RTDとセンス抵抗器を同時に測定し、結果を摂氏または華氏で報告します。
外部リファレンス、バッファ、レベル シフト回路は必要なく、PT10、PT50、PT100、PT200、PT500、PT1000、NI120タイプのRTDのほか、熱電対、ダイオード、サーミスタをデジタル化するように汎用的に構成できます。熱電対やサーミスタと比較したLTC2983の独自の機能の詳細については、このシリーズの他のビデオを参照してください。