在±0.05℃的精度世界里，溫度從未被如此精確地捕捉。
在工業(yè)自動化、醫(yī)療設備和科研領域，溫度測量的精度和穩(wěn)定性直接關系到產(chǎn)品質量與實驗結果。傳統(tǒng)測溫方案常面臨精度不足、抗干擾能力差、校準復雜等痛點。
針對這些挑戰(zhàn)，曠岳半導體（KEYSEMI）的KY1220高精度24位ADC芯片與鉑電阻溫度傳感器（PT100/PT1000）的組合方案，正在重新定義溫度測量精度的邊界。
鉑電阻溫度傳感器（RTD）作為溫度測量領域的黃金標準，其核心價值在于卓越的線性度、寬溫度范圍和出色的長期穩(wěn)定性。PT100（0℃時100Ω）和PT1000（0℃時1000Ω）是其中最常用的兩種類型。
PT1000由于具有更高的基礎電阻值，在相同溫度變化下產(chǎn)生更大的電阻變化量，使系統(tǒng)能夠更靈敏地捕捉微小溫度波動。實驗數(shù)據(jù)表明，在同等電路條件下，PT1000的信號幅度是PT100的10倍，為高精度測量提供了基礎。
鉑電阻的電阻-溫度關系遵循國際標準曲線，可用公式表達為：
Rt = R?(1 + αt + βt² + γt³)
其中R?為0℃時的標稱電阻（100Ω或1000Ω），α、β、γ為鉑電阻的溫度系數(shù)。這種高度可預測的數(shù)學關系為精確溫度計算提供了理論基礎。
作為專為傳感器設計的高精度ADC，KY1220集成了多項技術創(chuàng)新，使其成為溫度測量應用的理想選擇：
比例測量法是KY1220實現(xiàn)高精度的核心技術。該方法使傳感器信號（RTD兩端電壓）和ADC參考電壓來自同一個激勵源，溫度漂移或噪聲產(chǎn)生的誤差因此被抵消。
系統(tǒng)精度最終僅取決于參考電阻（RREF）的精度和穩(wěn)定性，大大簡化了系統(tǒng)設計。
KY1220的工作電壓范圍為2.7V至5.5V，推薦采用3.3V低噪聲線性穩(wěn)壓電源。電源設計需考慮：
工業(yè)現(xiàn)場普遍采用三線制PT100/PT1000，KY1220提供優(yōu)雅的解決方案：
當引線電阻匹配且IDAC1與IDAC2精確匹配時，引線電阻造成的測量誤差被自動抵消，這是三線制測量的關鍵技術突破。
參考電阻RREF是系統(tǒng)精度的決定性因素，需滿足：
通過配置四個寄存器，可靈活設置ADC工作模式：
void KY1220_Init(void) {
uint8_t config_0 = 0x60; // PT1000采集1倍增益
// uint8_t config_0 = 0x66; // PT100采集8倍增益
uint8_t config_1 = 0x04; // 數(shù)據(jù)速率20SPS
uint8_t config_2 = 0x55; // 參考電壓內部緩沖啟用
uint8_t config_3 = 0x72; // IDAC輸出100μA
KY1220WriteRegister(0x00, 1, &config_0);
KY1220WriteRegister(0x01, 1, &config_1);
KY1220WriteRegister(0x02, 1, &config_2);
KY1220WriteRegister(0x03, 1, &config_3);}
關鍵參數(shù)：增益設置（PGA）和數(shù)據(jù)速率需根據(jù)PT型號調整。PT1000信號幅度大，通常用1倍增益；PT100信號小，需8倍或更高增益。
PT電阻-溫度轉換需分段處理：
double Calculate_Temperature(float resistance) {
if (resistance >= 1000) { // t >= 0℃
// 二次方程求解
double A = 3.9083e-3;
double B = -5.775e-7;
double C = (resistance/1000 - 1);
double discriminant = A*A - 4*B*C;
return (-A + sqrt(discriminant)) / (2*B);
} else { // t < 0℃
// 牛頓迭代法求解三次方程
double C = -4.183e-12;
double t = -10; // 初始值
for (int i = 0; i < 100; i++) {
double Rt_calc = 1000 * (1 + A*t + B*t*t + C*(t-100)*t*t*t);
double error = resistance - Rt_calc;
if (fabs(error) < 0.001) break;
double derivative = 1000 * (A + 2*B*t + 3*C*(t-100)*t*t + C*t*t*t);
t += error / derivative;
}
return t;
}}
分段處理：0℃以上使用二次方程直接求解，0℃以下采用牛頓迭代法處理更復雜的三次方程關系。
高精度系統(tǒng)采用兩種創(chuàng)新校準技術：
這些技術使系統(tǒng)能夠達到免現(xiàn)場校準仍保持±0.05℃精度的優(yōu)異表現(xiàn)。
在恒溫水槽中與一級標準水銀溫度計對比測試，系統(tǒng)表現(xiàn)如下：
針對部分用戶反饋的溫度響應緩慢問題，可進行以下優(yōu)化：
該方案已在多個高要求領域成功應用：
某制藥企業(yè)采用此方案后，其滅菌工藝的溫度控制精度提升至±0.1℃，產(chǎn)品合格率提高了2.3個百分點，年節(jié)省成本超過百萬元。
在實際應用中，PT100和PT1000各有優(yōu)勢場景：
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特性 |
PT100 |
PT1000 |
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基礎電阻 |
100Ω (0℃) |
1000Ω (0℃) |
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信號幅度 |
小 (0.385Ω/℃) |
大 (3.85Ω/℃) |
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導線電阻影響 |
敏感 |
較不敏感 |
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適用增益 |
高增益(8x-32x) |
低增益(1x-2x) |
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自熱效應 |
較明顯 |
較輕微 |
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成本 |
略低 |
略高 |
選型建議：對于長導線傳輸?shù)墓I(yè)現(xiàn)場，推薦PT1000；對于空間受限的小型設備，PT100的緊湊型探頭可能更合適。
相比傳統(tǒng)的分壓法或電橋方案，基于KY1220的比例法測量實現(xiàn)了多項突破：
電源系統(tǒng)優(yōu)化：對于多外設系統(tǒng)，推薦采用高效率、低噪聲的電源芯片如TPS7A47或TPS62360，它們可提供500mA以上輸出電流，輸入電壓范圍4-28V，滿足工業(yè)現(xiàn)場復雜電源環(huán)境的需求。
基于KY1220的PT100/PT1000溫度采集方案代表了當前工業(yè)溫度測量技術的先進水平。該方案結合了高精度ADC的性能優(yōu)勢和鉑電阻傳感器的穩(wěn)定性，通過創(chuàng)新的比例測量方法和優(yōu)化的軟件算法，實現(xiàn)了±0.05℃的測量精度和0.001℃的分辨率。
隨著工業(yè)4.0和精密制造的發(fā)展，對溫度測量精度的要求不斷提高。這一方案已在醫(yī)療滅菌、鋰電池生產(chǎn)、半導體制造等高精尖領域得到驗證，為提升產(chǎn)品質量、降低能耗、確保工藝安全提供了可靠的技術保障。
溫度測量的精度革命已經(jīng)到來——在每一度都至關重要的工業(yè)世界，KY1220方案正成為溫度測量領域的新基準。
