一種專為熱電阻PT1000設計傳感器處理電路設計

概 述

隨著物聯網時代的發展，作為其重要組成部分的傳感器也具有了廣闊的發展前景，在各個行業中發揮的作用也變得越來越重要，而溫度傳感器作為一種測量溫度的裝置，廣泛應用于船舶、兵器、航空航天等領域。隨著當前工業自動化的不斷推進，對于溫度控制檢測的要求也越來越高，精確地溫度檢測能夠對儀器設備的應用狀態進行實時精確的監測以便于精準的調節，能夠有效提高能源的利用效率，減小能源消耗。

由抗腐蝕能力強以及化學特性穩定的貴金屬鉑材料制成的鉑熱電阻溫度傳感器，具有高精度、穩定性好、線性特性好、測量范圍廣、靈敏度高與可靠性高的特點以能夠長期穩定且可靠的工作于惡劣環境下進行高精度、失真低的測量溫度。鉑熱電阻傳感器能夠廣泛適用于醫療、電機、工業、溫度計算、衛星、氣象、阻值計算等高精度設備，應用范圍非常廣泛。鉑熱電阻一般應用其在0℃下的典型電阻值來命名，比如典型的鉑熱電阻PT1000其意為在0℃的環境溫度下，電阻的典型值為1000Ω。在產品應用領域中，通常都采用三線制接法，相比于普通的二線制的接法，三線制接法具有更好的抗電阻線路引入干擾的能力，能夠提高測量的準確度。

航晶公司結合當前發展與市場供應需求，現推出一款專為三線制熱電阻PT1000溫度測量采集處理電路HJPT1000，能夠將不同溫度環境下的PT1000的電阻值轉換為對應的電流值輸出。

HJPT1000是采用符合GJB2438B要求的厚膜集成工藝、采用F14-02陶瓷表貼封裝設計的專為測量鉑熱電阻PT1000設計的兩線制電流環變送器，可根據客戶的測量溫度區間要求進行定制化設計。內置高精度電流源以對熱電阻PT1000提供電流激勵，電流信號激勵的形式使得在一定長度的輸入連接線內具有足夠的抗干擾能力，能夠提高熱電阻的采集精度。器件HJPT1000具有高精度、低功耗、兩線制電流輸出和電源范圍廣的特點，滿足直接航空電壓供電的要求，電流輸出的特性也使得器件具有長線傳輸和抗干擾噪聲能力強的特點，能夠承受極端的環境應力和惡劣的電磁環境，應用范圍更廣泛，具體特征如下：

可兼容三線制RTD的采集處理

能做到兩線制的4～20mA電流輸出

電源電壓滿足18～36V直接供電

可以長線輸出，抗干擾能力強

電原理框圖

封裝形式及引出端功能

器件采用F14-02陶瓷表貼封裝，封裝尺寸圖如下：

電特性

除非另有說明，+VS=+28V，TA=25℃

典型應用圖

HJPT1000三線制應用典型應用圖

注：

1.要注意HJPT1000的4腳的地FGND為整個系統的浮地而不是電源電壓+VS的地，電流輸出IOUT應對電源電壓的地接采樣電阻。

2.電阻R1、R2、RSET1與RSET2都應選用精度0.1%的電阻以滿足整個系統的采集精度，圖中的外圍元件應用參數滿足熱電阻在-55℃～+200℃的環境溫度下器件能夠輸出4～20mA。

3.在高端電流應用例如20mA電流輸出時，整個器件的熱功耗將會變得較高，可以通過在遠端外接正電源與器件14腳之間加一電阻RP以使得器件上的壓差降低以減小功耗。但在應用時要注意電阻阻值不能太大，電阻太大將會使得器件內部三極管集電極上與發射極上的壓差降低，使得三極管可能會工作在飽和態。這時輸出電流會隨著電源電壓的變化而變化，不再能夠保持穩定。

4.經過長線傳輸后對輸出電流進行采集處理時，推薦客戶參考典型應用圖在終端電阻RO上并聯一個1μF的電容CO，這個電容能夠有效地減小工頻信號干擾以平滑電流信號的輸出。要注意電容的選值越大輸出電流信號噪聲會越小但是RO、CO構成的網絡其τ值也將增大使得輸出信號的建立時間也將越長。器件實際應用時用戶應根據自身的信號噪聲要求和建立時間需求合理的進行電容選擇。

5.受到器件結溫特性的限制，器件HJPT1000不能置于TA≥140℃的環境溫度下工作。

6.盡管該器件的供電與輸出能夠適應長線傳輸，但其輸入并不能夠接受長線信號，因此建議用戶在使用時，PT1000到器件輸入端的傳輸線不能超過50cm。

審核編輯：劉清