一、前言

溫度變送器的工作原理基于熱電效應和溫度傳感器的特性，常見的溫度傳感器包括熱電偶、熱阻（RTD）和熱敏電阻，這些傳感器能夠檢測溫度變化并生成相應的電信號。變送器則將這些信號轉換為標準信號（如 4-20 mA 或 0-10 V），以便于后續(xù)的處理和分析。此外4-20 mA傳送作為一種成熟的信號傳輸方式，其高抗干擾性、故障檢測能力、易于布線和廣泛的行業(yè)適應性，使其在工業(yè)自動化及過程控制中得到了廣泛應用。下面為大家?guī)硐确e集成的一款芯片—LTS117，以此芯片的信號變送應用為例，講解溫度傳感器的變送。

二、電路設計

溫度變送電路包括三部分，即信號采集（恒流源采集熱敏電阻電壓）、數字處理（將模擬電壓通過MUC數字處理轉化為PWM）、信號變送（將PWM信號轉化為模擬電壓，通過LTS117線性轉換為4—20mA電流變送輸出）

1.信號采集（恒流源采集鉑電阻PT100/PT1000兩端的電壓）

采用基準電源+高性能運放（LTC8552XV8/R6）方案等到兩路對稱的恒流源，其電流大小為：I = ≈ 208uA，通過IOUT1和IOUT2輸出到傳感器模塊進行信號采集。

通常J3與J4會引出外接串聯(lián)一個鉑電阻溫度探頭（PT100/PT1000），用于檢測外界溫度變化，從而引起J3與J4之間串聯(lián)的鉑電阻阻值變化，通過IOUT1和IOUT2兩路恒流源差分采集鉑電阻兩端電壓，通過AIN1_P和AIN_N輸出給MUC進行處理，R4的作用為抬升采集電壓實現(xiàn)精確采集。

2. 數字處理（將模擬電壓通過MUC數字處理轉化為PWM）

將鉑電阻兩端壓降通過AIN1_P和AIN2_N端口輸入MCU進行數字處理，線性轉化為PWM信號輸出，并且進行非線性校正，同時所采集到的溫度數據和電流數據可以通過串口傳輸到PC端（這里通過串口實時反饋數據，我們可以和后面測試環(huán)節(jié)的數據進行校準，看看是否存在出入）。

串口通信電路，采用USB轉串口對MCU通信，對采集到溫度數據和最終變送的電流數據進行監(jiān)測。

3. 信號變送（將PWM信號轉化為模擬電壓，通過LTS117線性變送為4—20mA電流變送輸出）

上半部分DCDC降壓模塊，將輸入9-30V電壓轉化為3.0V給MCU供電，再通過LDO降壓至2.8V給模擬電路供電，MCU輸出的PWM經過反相器反向（修證方向的同時，引來自LTS117的2.5V基準）通過二階RC濾波電路將PWM方波轉化為直流電平（根據PWM波的頻率采用合適的阻值和容值，f=1/(2π×RC)），其中直流電壓大小為：VPWM= REF_2V5×Duty(PWM的占空比)輸入給LS117線性輸出4-20mA用于工業(yè)變送或傳感器信號變送。相比于傳統(tǒng)運放方案來實現(xiàn)V/I轉換，LTS117可以做到，小體積、高集成度、低成本、高性能（輸出電流誤差：< 0.05% 、輸出電流線性度誤差 <0.1%）和高可靠性，同時支持2.5V基準輸出。

LTS117:是一個兩線制V/I轉換器，主要用來匹配運放方案實現(xiàn)的V/I電路，SOIC-8的封裝體積，以及小體積版本的MSOP-8封裝，較運放方案具有極大的成本及面積優(yōu)勢。輸出電流由IIN決定,公式： IOUT = 100×IIN。滿足一些用戶對于4-20mA的低成本、高性能的要求。此外，LTS117還支持2.5V/4.096V基準輸出.

4. PCB+3D圖

5. BOM物料表

BOM中的先積集成芯片：

1. LTS117 *1

2. LTC8552XV8/R6 *2

三、測試擬合溫度電流曲線結果

四、總結

本文，以LTS117為例，講解溫度傳感器的信號變送過程和變送機理，同時展示出LTS117相比于傳統(tǒng)運放變送方案的優(yōu)勢，低成本，高精度，小體積，高可靠性；以理論電路結合實物測試的方式展示溫度傳感器的原理和變送基本流程。

需要此方案全套資料，歡迎聯(lián)系。

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審核編輯 黃宇