3-Draadmetingsoplossing vir PT100 (RTD) Sensor

LTSpice simulasie van 3-draad meting skema vir PT100 (RTD) sensor: Pt100 is 'n termiese weerstand temperatuursensor, die volle naam is platinum resistor 100 ohm. Dit is gemaak van suiwer platinum, en die weerstandswaarde daarvan styg lineêr in 'n sekere verhouding wanneer die temperatuur verander.

PT100, die volle naam van platinum termiese weerstand, is 'n weerstandstemperatuursensor wat van platinum gemaak is (Pt), en die weerstandswaarde daarvan verander met temperatuur. Die 100 na PT beteken dat sy weerstandswaarde is 100 ohm by 0℃, en sy weerstandswaarde is ongeveer 138.5 ohm by 100 ℃. Dit het die eienskappe van hoë akkuraatheid, goeie stabiliteit, sterk anti-inmenging vermoë, en die verband tussen sy weerstand en temperatuurverandering is: R=R0(1+αT), waar α =0,00392, Ro is 100Ω (weerstandswaarde by 0 ℃), en T is Celsius temperatuur.

PT100 temperatuur weerstand ooreenstemmende verandering tabel

2. Voer pt100-weerstand in
Aangesien daar geen pt100 in die LTspice komponent biblioteek is nie, ons moet pt100 handmatig invoer. Aangesien die speserylêer van pt100 nie gevind word nie, ons voer die glyweerstand hierheen in as 'n plaasvervanger. Om die glyweerstand in te voer, jy moet die volgende drie lêers in die LTspice-installasiegids byvoeg. Kopieer die drie lêers (asc, asy en lib) afsonderlik, skep lêers vir elkeen, en plaas dit uiteindelik op die ooreenstemmende plek van die LTSpice-installasie. Plaas asc met ander skemas, sit asy in sym onder lib, en plaas lib in sub onder lib. Na byvoeging, jy kan potensiometer in die komponent in LTSpice sien. Hierdie potensiometer is die vereiste glyweerstand.

potensiometer_toets.asc

Weergawe 4
BLAD 1 880 680
DRAAD 272 48 0 48
DRAAD 528 48 272 48
DRAAD 272 80 272 48
DRAAD 528 80 528 48
DRAAD 0 96 0 48
DRAAD 0 192 0 176
DRAAD 272 208 272 176
DRAAD 528 208 528 176
VLAG 272 208 0
VLAG 0 192 0
VLAG 320 128 uit 1
VLAG 528 208 0
VLAG 576 128 uit 2
SIMBOOL spanning 0 80 R0
SYMATTR InstName V1
SYMATTR Waarde 10
SIMBOOL potensiometer 272 176 M0
SYMATTR InstName U1
SYMATTR SpiceLine2-veër=0.2
SIMBOOL potensiometer 528 176 M0
SYMATTR InstName U2
SYMATTR SpiceLine R=1
SYMATTR SpiceLine2-veër=0.8
TEKS 140 228 Links 2 !.op

potensiometer.asy

Weergawe 4
Simbooltipe BLOK
LINE Normaal 16 -31 -15 -16
LINE Normaal -16 -48 16 -31
LINE Normaal 16 -64 -16 -48
LINE Normaal 1 -9 -15 -16
LINE Normaal 1 0 1 -9
LINE Normaal 1 -94 1 -87
LINE Normaal -24 -56 -16 -48
LINE Normaal -24 -40 -15 -48
LINE Normaal -47 -48 -15 -48
LINE Normaal -16 -80 16 -64
LINE Normaal 1 -87 -16 -80
VENSTER 0 30 -90 Links 2
VENSTER 39 30 -50 Links 2
VENSTER 40 31 -23 Links 2
SYMATTR Voorvoegsel X
SYMATTR ModelLêer potensiometer.lib
SYMATTR SpiceLine R=1k
SYMATTR SpiceLine2-veër=0.5
SYMATTR Waarde2 potensiometer
PIN 0 -96 GEEN 8
PINATTR PinName 1
PINATTR SpiceOrder 1
PIN 0 0 GEEN 8
PINATTR PinName 2
PINATTR SpiceOrder 2
PIN -48 -48 GEEN 8
PINATTR PinName 3
PINATTR SpiceOrder 3

potensiometer.lib

* Dit is die potensiometer
* _____
* 1–|_____|–2
* |
* 3
*
.SUBCKT potensiometer 1 2 3
.param w=limiet(veër,1m,.999)
R0 1 3 {R*(1-w)}
R1 3 2 {R*(w)}
.EINDIG

3. Wheatstone-brug om PT100-weerstand te meet

Wheatstone-brugverbinding en LTspice-simulasiemodel

Enkelarmbrug of Wheatstone-baan

Wheatstone-brugverbinding en LTspice-simulasiemodel:
Wanneer die brug gebalanseer is, die spanningsmeter meetwaarde vgl?%5CbigtriangleupU=0

I1*Rt=I2*R2

I1*R3=I2*R4

Hieruit, dit kan afgelei word dat: Rt/R3=R2/R4

Dit is: Rt*R4=R2*R3

Die weerstandsmetingsresultaat op hierdie manier het niks te doen met die akkuraatheid van die spanningsmeter nie, die akkuraatheid van die weerstand, en die elektromotoriese krag. Dit vermy die fout wat veroorsaak word deur die verandering van die kragtoevoer oor tyd, en vermy die probleem van ammeterspanningsverdeling, spanning meter shunt, en te veel draadspanningsverdeling.

Verskillende meetmetodes van PT100:

Verskeie toonaangewende metodes van P termiese weerstand

Wanneer die temperatuurpunt wat op die terrein gemeet moet word, ver van die instrument af is, dit is nodig om die termiese weerstand met 'n looddraad te verbind. Die loodweerstand is r. Die tweedraadstelsel kan nie die fout wat veroorsaak word deur die draadweerstand tydens berekening vermy nie, en die werklike weerstandswaarde wat gemeet word, sal kleiner wees.

Die weerstand van die termiese weerstand plus die looddraad is r

Om die fout te verreken, 'n vierdraadverbinding word ingestel. Wanneer Rt met 2r toeneem, R2 styg ook met 2r. Maak nie saak hoe lank die draad is nie, die brug kan gebalanseer word. Vier drade moet getrek word. Aangesien die spannings by punte p en q gelyk is, hulle kan gelykstaande wees aan een punt, wat die drie-draad verbinding metode is, dit wil sê, die driedraadverbindingsmetode wat in hierdie eksperiment gesimuleer is. In die praktyk, driedraad word ook meestal gebruik, met inagneming van beide ekonomie en akkuraatheid.

4. Drie-draad meting LTSpice simulasie

3-draad meting, en verbind die opversterkerkring by die uitset

Hierdie eksperiment gebruik driedraadmeting, en verbind die opversterkerkring aan die uitsetdeel om die uitsetsein te versterk vir maklike meting.
Uo= (V1-V2)*(R17/R15)=20*(V1-V2)

Dit is, V1=(Uo+20*V2)/20

Volgens die weerstandspanningsafdeling:

V1 = Vs*(Rt/(R2+Rt))

V2 = Vs*(R10/(R9+R10))

Die insetspanning van hierdie simulasie is 3V. Na berekening, V2≈108.434mV
V1=(Uo+2168,68)/20
V1=Rt/(R7+Rpt) *3000
Dus: Rt=2000V1/(3000-V1)
Rt is die ooreenstemmende weerstandswaarde van PT100. Die ooreenstemmende temperatuurwaarde kan verkry word deur die tabel op te soek.
Stel die weerstand van die gly-reostaat in (Rt) na 130.6 ohm vir die temperatuur van 78 grade Celsius, lees V1, V2, en Uo om Rt te bereken.

Rt is die ooreenstemmende weerstandswaarde van PT100, ooreenstemmende temperatuurwaarde

V1 is ongeveer 182.82mV, V2 is ongeveer 118.46mV, en U0 is ongeveer 1.39V. Die berekende Rpt is ongeveer 129.78V. Die tabel toon dat die temperatuur gelees is 76 grade Celsius, wat naby is.

Stel die weerstand van die gly-reostaat in (Rt) na 200.05 ohm vir die temperatuur van 266.5 grade Celsius, lees V1, V2, en Uo om Rt te bereken.

V1 is ongeveer 270.45mV, V2 is ongeveer 118.46mV, en U0 is ongeveer 3,0257V. Die berekende Rpt is ongeveer 198.16V, en die foutwaarde is ongeveer 1%. Die tabel toon dat die temperatuur gelees is 261.3 grade Celsius, met 'n fout van ongeveer 1%.

Die temperatuurmetingsbeginsel van die driedraad PT100 is hoofsaaklik gebaseer op die brugmetode. Die meetkring is gewoonlik 'n ongebalanseerde brug, en die PT100 word as 'n brugarmweerstand van die brug gebruik. Wanneer stroom deur die PT100 gaan, die verandering in sy weerstandswaarde sal die verandering in die uitsetspanning van die brug veroorsaak. Deur hierdie uitsetspanning te meet, die weerstandswaarde van die PT100 kan bereken word, en dan kan die gemete temperatuur verkry word.
Om die invloed van loodweerstand uit te skakel, die driedraad PT100 neem 'n spesiale ontwerp aan, verbind een draad aan die kragtoevoerkant van die brug, en die ander twee drade is gekoppel aan die brugarm waar die PT100 geleë is en die brugarm aangrensend daaraan. Op hierdie manier, beide brugarms stel loodweerstande van dieselfde weerstandswaarde in, sodat die brug in 'n gebalanseerde toestand is. Daarom, die verandering in loodweerstand het geen effek op die meetresultaat nie. Egter, daar sal steeds invloede soos toestelle in werklike meting wees. Die gemete weerstandswaarde is nie akkuraat nie. Om hierdie fout uit te skakel, 'n mate van vergoeding kan bygevoeg word tydens lees.