Resistors and Circuits of PT100 and PT1000 Metal Thermal Resistor Sensor Probes

A temperature acquisition circuit for a PT100 or PT1000 sensor probe typically consists of a stable current source to excite the sensor, a high-precision resistance measurement circuit to detect the change in resistance with temperature, and an analog-to-digital converter (এডিসি) to convert the measured voltage into a digital signal that can be processed by a microcontroller or data acquisition system; the key difference between a PT100 and PT1000 circuit is the scale of resistance values due to the Pt100 having a nominal resistance of 100 ohms at 0°C while a Pt1000 has 1000 0°C এ ohms, often requiring adjustments in the measurement circuit depending on the desired accuracy and application.

The article introduces the resistance change of PT100 and PT1000 metal thermal resistor sensor probes at different temperatures, as well as a variety of temperature acquisition circuit solutions. Including resistance voltage division, bridge measurement, constant current source and AD623, AD620 acquisition circuit. In order to resist interference, especially electromagnetic interference in the aerospace field, an airborne PT1000 temperature sensor acquisition circuit design is proposed, including a T-type filter for filtering and improving measurement accuracy.
Abstract generated by CSDN through intelligent technology

PT100 Temperature cable sensor for Precise temperature measurement in containers, tanks and pipes

Temperature sensor probe T100 high temperature -50～260 cable

PT100 platinum resistance temperature sensor for transmitter surface temperature

PT100/PT1000 তাপমাত্রা অধিগ্রহণ সার্কিট সমাধান
1. Temperature resistance change table of PT100 and PT1000 sensors
ধাতব তাপ প্রতিরোধক যেমন নিকেল, copper and platinum resistors have a positive correlation with the change of temperature. প্ল্যাটিনামের সবচেয়ে স্থিতিশীল শারীরিক এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং এটি সর্বাধিক ব্যবহৃত হয়. The temperature measurement range of the commonly used platinum resistance Pt100 sensor probes is -200～850℃, and the temperature measurement ranges of Pt500, Pt1000 sensor probes, ইত্যাদি. পর্যায়ক্রমে হ্রাস করা হয়. Pt1000, temperature measurement range is -200～420℃. IEC751 আন্তর্জাতিক মান অনুযায়ী, প্ল্যাটিনাম প্রতিরোধক Pt1000 এর তাপমাত্রা বৈশিষ্ট্য নিম্নলিখিত প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে:

Pt1000 তাপমাত্রা বৈশিষ্ট্যগত বক্ররেখা

Pt1000 তাপমাত্রা বৈশিষ্ট্যগত বক্ররেখা অনুযায়ী, the slope of the resistance characteristic curve changes slightly within the normal operating temperature range (চিত্রে দেখানো হয়েছে 1). The approximate relationship between resistance and temperature can be obtained through linear fitting:

PT100 তাপমাত্রা প্রতিরোধের পরিবর্তন টেবিল 1

2. সাধারণত ব্যবহৃত অধিগ্রহণ সার্কিট সমাধান

2. 1 Resistor voltage divider output 0~3.3V/3V analog voltage single chip AD port direct acquisition
তাপমাত্রা পরিমাপ সার্কিট ভোল্টেজ আউটপুট পরিসীমা হল 0~3.3V, PT1000 (PT1000 প্রতিরোধের মান ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হয়, and the temperature measurement sensitivity is higher than PT100; PT100 বড় আকারের তাপমাত্রা পরিমাপের জন্য আরও উপযুক্ত).

সবচেয়ে সহজ উপায় হল ভোল্টেজ বিভাজন পদ্ধতি ব্যবহার করা. The voltage is generated by the TL431 voltage reference source chip, which is a 4V voltage reference source. বিকল্পভাবে, REF3140 can be used to generate 4.096V as a reference source. Reference source chips also include REF3120, 3125, 3130, 3133, এবং 3140. The chip uses a SOT-32 package and a 5V input voltage. আউটপুট ভোল্টেজ প্রয়োজনীয় রেফারেন্স ভোল্টেজ অনুযায়ী নির্বাচন করা যেতে পারে. অবশ্যই, according to the normal voltage input range of the AD port of the microcontroller, এটি 3V/3.3V অতিক্রম করতে পারে না.

PT100 single chip AD port circuit direct acquisition

2.2 Resistor voltage division output 0~5V analog voltage, and the AD port of the microcontroller directly collects it.
অবশ্যই, some circuits are powered by a 5V microcontroller, and the maximum operating current of the PT1000 is 0.5mA, so an appropriate resistance value must be used to ensure the normal operation of the component.
যেমন, the 3.3V in the voltage division schematic diagram above is replaced by 5V. The advantage of this is that the 5V voltage division is more sensitive than the 3.3V voltage, and the collection is more accurate. মনে রাখবেন, তাত্ত্বিক গণনাকৃত আউটপুট ভোল্টেজ +5V অতিক্রম করতে পারে না. অন্যথায়, the microcontroller will be damaged.

2.3 সর্বাধিক ব্যবহৃত সেতু পরিমাপ

The voltage divider circuit of PT100 outputs 0~5V analog voltage

Use R11, R12, R13 and Pt1000 to form a measurement bridge, যেখানে R11=R13=10k, R12=1000R precision resistor. যখন Pt1000 এর প্রতিরোধের মান R12 এর প্রতিরোধ মানের সমান নয়, the bridge will output a mV level voltage difference signal. এই ভোল্টেজ ডিফারেন্স সিগন্যালটি ইন্সট্রুমেন্ট এমপ্লিফায়ার সার্কিট দ্বারা প্রশস্ত করা হয় এবং কাঙ্খিত ভোল্টেজ সিগন্যাল আউটপুট করে, which can be directly connected to the AD conversion chip or the AD port of the microcontroller.

এই সার্কিটের প্রতিরোধের পরিমাপের নীতি:

1) PT1000 একটি থার্মিস্টর, and its resistance changes basically linearly with the change of temperature.

2) এ 0 ডিগ্রী, PT1000 এর রেজিস্ট্যান্স হল 1kΩ, তাহলে Ub এবং Ua সমান, যে, উবা = Ub – কর= 0.
3) ধরে নিচ্ছি যে একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায়, PT1000 এর রেজিস্ট্যান্স হল 1.5kΩ, তাহলে Ub এবং Ua সমান নয়. According to the voltage divider principle, we can find Uba = Ub – করবেন > 0.
4) OP07 একটি কর্মক্ষম পরিবর্ধক, and its voltage amplification factor A depends on the external circuit, যেখানে A = R2/R1 = 17.5.
5) OP07 এর আউটপুট ভোল্টেজ Uo = Uba * ক. তাই যদি আমরা OP07 এর আউটপুট ভোল্টেজ পরিমাপ করতে একটি ভোল্টমিটার ব্যবহার করি, আমরা Uab এর মান অনুমান করতে পারি. যেহেতু Ua একটি পরিচিত মান, আমরা Ub এর মান আরও গণনা করতে পারি. তারপর, using the voltage divider principle, আমরা PT1000 এর নির্দিষ্ট প্রতিরোধের মান গণনা করতে পারি. এই প্রক্রিয়াটি সফ্টওয়্যার গণনার মাধ্যমে অর্জন করা যেতে পারে.
6) যদি আমরা যে কোন তাপমাত্রায় PT1000 এর প্রতিরোধের মান জানি, we only need to look up the table according to the resistance value to know the current temperature.

2.4 ধ্রুবক বর্তমান উৎস
তাপ রোধের স্ব-গরম প্রভাবের কারণে, it is necessary to ensure that the current flowing through the resistor is as small as possible, and generally the current is expected to be less than 10mA. এটি যাচাই করা হয়েছে যে প্ল্যাটিনাম রোধ PT100 এর স্ব-গরম 1 mW will cause a temperature change of 0.02 to 0.75℃, so reducing the current of the platinum resistor PT100 can also reduce its temperature change. তবে, যদি কারেন্ট খুব ছোট হয়, এটা শব্দ হস্তক্ষেপ সংবেদনশীল, so it is generally taken at 0.5 থেকে 2 এমএ, তাই ধ্রুবক কারেন্ট সোর্স কারেন্টকে 1mA ধ্রুবক কারেন্ট সোর্স হিসেবে বেছে নেওয়া হয়েছে.

The chip selected is the constant voltage source chip TL431, and then the current negative feedback is used to convert it into a constant current source. চিত্রে সার্কিট দেখানো হয়েছে:

Constant current source of resistor PT100 circuit acquisition scheme

The operational amplifier CA3140 is used to improve the load capacity of the current source, এবং আউটপুট কারেন্টের গণনার সূত্র হল:
Insert picture description here The resistor should be a 0.1% স্পষ্টতা প্রতিরোধক. চূড়ান্ত আউটপুট বর্তমান 0.996mA হয়, যে, নির্ভুলতা হয় 0.4%.
ধ্রুবক বর্তমান উৎস সার্কিট নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্য থাকা উচিত:
তাপমাত্রা স্থিতিশীলতা: যেহেতু আমাদের তাপমাত্রা পরিমাপের পরিবেশ 0-100℃, বর্তমান উৎসের আউটপুট তাপমাত্রার প্রতি সংবেদনশীল হওয়া উচিত নয়. And TL431 has an extremely low temperature coefficient and low temperature drift.

ভাল লোড নিয়ন্ত্রণ: যদি বর্তমান লহর খুব বড় হয়, এটি পড়ার ত্রুটি সৃষ্টি করবে. তাত্ত্বিক বিশ্লেষণ অনুযায়ী. Since the input voltage varies between 100-138.5mV, এবং তাপমাত্রা পরিমাপ পরিসীমা 0-100℃, তাপমাত্রা পরিমাপের সঠিকতা হল ±1 ডিগ্রি সেলসিয়াস, তাই আউটপুট ভোল্টেজ পরিবর্তিত হওয়া উচিত 38.5/100=0.385mV পরিবেষ্টিত তাপমাত্রায় প্রতি 1℃ বৃদ্ধির জন্য. বর্তমান ওঠানামা সঠিকতা প্রভাবিত না তা নিশ্চিত করার জন্য, সবচেয়ে চরম ক্ষেত্রে বিবেচনা করুন, এ 100 ডিগ্রি সেলসিয়াস, PT100 এর প্রতিরোধের মান 138.5R হওয়া উচিত. তাহলে বর্তমান লহরটি 0.385/138.5=0.000278mA এর কম হওয়া উচিত, যে, the change in current during the load change should be less than 0.000278mA. প্রকৃত সিমুলেশনে, বর্তমান উৎস মূলত অপরিবর্তিত থাকে.

3. AD623 অধিগ্রহণ সার্কিট সমাধান
নীতিটি উপরের সেতু পরিমাপের নীতিটি উল্লেখ করতে পারে.
নিম্ন তাপমাত্রা অধিগ্রহণ:

AD620 measures PT100 acquisition solution high temperature (150°)

উচ্চ তাপমাত্রা অধিগ্রহণ
Insert picture description here

4. AD620 অধিগ্রহণ সার্কিট সমাধান
AD620 PT100 acquisition solution for high temperature (150°):

AD620 measures PT100 acquisition solution at low temperature (-40°)

AD620 PT100 acquisition solution for low temperature (-40°):

AD620 measures PT100 acquisition scheme at room temperature (20°)

AD620 PT100 acquisition solution for room temperature (20°):

PT100 sensor high temperature acquisition circuit

5. Anti-interference filtering analysis of PT100 and PT1000 sensors
কিছু জটিল মধ্যে তাপমাত্রা অধিগ্রহণ, কঠোর বা বিশেষ পরিবেশ মহান হস্তক্ষেপ সাপেক্ষে হবে, প্রধানত EMI এবং REI সহ. যেমন, মোটর তাপমাত্রা অধিগ্রহণ আবেদন, high-frequency disturbances caused by motor control and high-speed rotation of the motor.

এভিয়েশন এবং মহাকাশ যানের ভিতরেও প্রচুর পরিমাণে তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণের দৃশ্য রয়েছে, যা শক্তি ব্যবস্থা এবং পরিবেশগত নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা পরিমাপ এবং নিয়ন্ত্রণ করে. তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণের মূল হল তাপমাত্রা পরিমাপ. যেহেতু থার্মিস্টরের প্রতিরোধ তাপমাত্রার সাথে রৈখিকভাবে পরিবর্তিত হতে পারে, তাপমাত্রা পরিমাপের জন্য প্ল্যাটিনাম প্রতিরোধের ব্যবহার একটি কার্যকর উচ্চ-নির্ভুল তাপমাত্রা পরিমাপ পদ্ধতি. প্রধান সমস্যাগুলো নিম্নরূপ:
1. সীসা তারের উপর প্রতিরোধের সহজে চালু করা হয়, এইভাবে সেন্সর পরিমাপ নির্ভুলতা প্রভাবিত;
2. In certain strong electromagnetic interference environments, the interference may be converted into DC output offset error after being rectified by the instrument amplifier, পরিমাপের নির্ভুলতা প্রভাবিত করে.

5.1 মহাকাশ বায়ুবাহিত PT1000 অধিগ্রহণ সার্কিট
একটি নির্দিষ্ট বিমান চালনায় অ্যান্টি-ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপের জন্য একটি বায়ুবাহিত PT1000 অধিগ্রহণ সার্কিটের নকশাটি পড়ুন.

AD623 acquisition circuit scheme for PT100 sensor

অধিগ্রহণ সার্কিটের বাইরের প্রান্তে একটি ফিল্টার সেট করা হয়. The PT1000 acquisition preprocessing circuit is suitable for anti-electromagnetic interference preprocessing of airborne electronic equipment interfaces; the specific circuit is:
+15V ইনপুট ভোল্টেজ একটি ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রকের মাধ্যমে একটি +5V উচ্চ-নির্ভুল ভোল্টেজ উত্সে রূপান্তরিত হয়. The +5V high-precision voltage source is directly connected to the resistor R1, and the other end of the resistor R1 is divided into two paths. One is connected to the in-phase input end of the op amp, and the other is connected to the PT1000 resistor A end through the T-type filter S1. অপ এম্পের আউটপুট একটি ভোল্টেজ ফলোয়ার তৈরি করতে ইনভার্টিং ইনপুটের সাথে সংযুক্ত থাকে, এবং ইনভার্টিং ইনপুটটি ভোল্টেজ রেগুলেটরের গ্রাউন্ড পোর্টের সাথে সংযুক্ত থাকে যাতে ইন-ফেজ ইনপুটে ভোল্টেজ সবসময় শূন্য থাকে।. S2 ফিল্টার মাধ্যমে পাস করার পর, PT1000 রোধের এক প্রান্ত A দুটি পাথে বিভক্ত, one through resistor R4 as the differential voltage input D, এবং একটি রোধ R2 থেকে AGND পর্যন্ত. S3 ফিল্টার মাধ্যমে পাস করার পর, PT1000 রোধের অপর প্রান্ত B দুটি পাথে বিভক্ত, one through resistor R5 as the differential voltage input E, এবং একটি রোধ R3 থেকে AGND এর মাধ্যমে. D এবং E ক্যাপাসিটর C3 এর মাধ্যমে সংযুক্ত, D ক্যাপাসিটর C1 এর মাধ্যমে AGND এর সাথে সংযুক্ত, এবং E ক্যাপাসিটর C2 এর মাধ্যমে AGND এর সাথে সংযুক্ত. The precise resistance value of PT1000 can be calculated by measuring the differential voltage across D and E.

+15V ইনপুট ভোল্টেজ একটি ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রকের মাধ্যমে একটি +5V উচ্চ-নির্ভুল ভোল্টেজ উত্সে রূপান্তরিত হয়. +5V সরাসরি R1 এর সাথে সংযুক্ত. R1 এর অন্য প্রান্তটি দুটি পাথে বিভক্ত, একটি অপ এম্পের ইন-ফেজ ইনপুটের সাথে সংযুক্ত, and the other connected to the A end of the PT1000 resistor through the T-type filter S1. অপ এম্পের আউটপুট একটি ভোল্টেজ ফলোয়ার তৈরি করতে ইনভার্টিং ইনপুটের সাথে সংযুক্ত থাকে, এবং ইনভার্টিং ইনপুটটি ভোল্টেজ রেগুলেটরের গ্রাউন্ড পোর্টের সাথে সংযুক্ত থাকে যাতে ইনভার্টিং ইনপুটে ভোল্টেজ সবসময় শূন্য থাকে।. এই সময়ে, R1 এর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত বর্তমান একটি ধ্রুবক 0.5mA. ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রক AD586TQ/883B ব্যবহার করে, এবং op amp OP467A ব্যবহার করে.

S2 ফিল্টার মাধ্যমে পাস করার পর, PT1000 রোধের এক প্রান্ত A দুটি পাথে বিভক্ত, একটি রোধ R4 এর মাধ্যমে ডিফারেনশিয়াল ভোল্টেজ ইনপুট শেষ D হিসাবে, এবং একটি রোধ R2 থেকে AGND পর্যন্ত. S3 ফিল্টার মাধ্যমে পাস করার পর, PT1000 রোধের অপর প্রান্ত B দুটি পাথে বিভক্ত, একটি রোধ R5 এর মাধ্যমে ডিফারেনশিয়াল ভোল্টেজ ইনপুট শেষ E হিসাবে, এবং একটি রোধ R3 থেকে AGND এর মাধ্যমে. D এবং E ক্যাপাসিটর C3 এর মাধ্যমে সংযুক্ত, D ক্যাপাসিটর C1 এর মাধ্যমে AGND এর সাথে সংযুক্ত, এবং E ক্যাপাসিটর C2 এর মাধ্যমে AGND এর সাথে সংযুক্ত.
R4 এবং R5 এর রোধ হল 4.02k ohms, R1 এবং R2 এর রোধ হল 1M ohms, C1 এবং C2 এর ক্যাপাসিট্যান্স হল 1000pF, এবং C3 এর ক্যাপাসিট্যান্স হল 0.047uF. R4, R5, গ 1, C2, এবং C3 একসাথে একটি RFI ফিল্টার নেটওয়ার্ক গঠন করে. The RFI filter completes the low-pass filtering of the input signal, and the objects filtered out include the differential mode interference and common mode interference carried in the input differential signal. সাধারণ মোড হস্তক্ষেপের ‑3dB কাটঅফ ফ্রিকোয়েন্সি এবং ইনপুট সিগন্যালে বাহিত ডিফারেনশিয়াল মোড হস্তক্ষেপের গণনা সূত্রে দেখানো হয়েছে:

মহাকাশ বায়ুবাহিত PT1000 অধিগ্রহণ সার্কিট

গণনার মধ্যে প্রতিরোধের মান প্রতিস্থাপন করা, সাধারণ মোড কাটঅফ ফ্রিকোয়েন্সি হল 40kHZ, এবং ডিফারেনশিয়াল মোড কাটঅফ ফ্রিকোয়েন্সি হল 2.6KHZ.
শেষ বিন্দু B S4 ফিল্টারের মাধ্যমে AGND এর সাথে সংযুক্ত. তাদের মধ্যে ড, S1 থেকে S4 ফিল্টার গ্রাউন্ড টার্মিনালগুলি সবই বিমানের শিল্ডিং গ্রাউন্ডের সাথে সংযুক্ত. যেহেতু PT1000 এর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত কারেন্ট একটি পরিচিত 0.05mA, D এবং E উভয় প্রান্তে ডিফারেনশিয়াল ভোল্টেজ পরিমাপ করে PT1000 এর সুনির্দিষ্ট প্রতিরোধের মান গণনা করা যেতে পারে.
S1 থেকে S4 টি-টাইপ ফিল্টার ব্যবহার করে, মডেল GTL2012X‑103T801, with a cutoff frequency of M±20%. এই সার্কিটটি বাহ্যিক ইন্টারফেস লাইনে লো-পাস ফিল্টার প্রবর্তন করে এবং ডিফারেনশিয়াল ভোল্টেজে RFI ফিল্টারিং করে. PT1000 এর জন্য একটি প্রিপ্রসেসিং সার্কিট হিসাবে, এটি কার্যকরভাবে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক এবং RFI বিকিরণ হস্তক্ষেপ দূর করে, যা সংগৃহীত মানগুলির নির্ভরযোগ্যতাকে ব্যাপকভাবে উন্নত করে. উপরন্তু, PT1000 প্রতিরোধকের উভয় প্রান্ত থেকে ভোল্টেজ সরাসরি পরিমাপ করা হয়, সীসা প্রতিরোধের দ্বারা সৃষ্ট ত্রুটি দূর করা এবং প্রতিরোধের মানের নির্ভুলতা উন্নত করা.

3-wire Class B high industrial temperature control PT100 platinum thermal resistor temperature sensor

K-E type compression spring thermocouple, pt100 temperature sensor probe

High precision PT100 temperature sensor for transformer temperature measurement

5.2 টি-টাইপ ফিল্টার
Insert picture description here
টি-টাইপ ফিল্টার দুটি ইন্ডাক্টর এবং ক্যাপাসিটার নিয়ে গঠিত. এর উভয় প্রান্তে উচ্চ প্রতিবন্ধকতা রয়েছে, এবং এর সন্নিবেশ ক্ষতি কার্যকারিতা π-টাইপ ফিল্টারের অনুরূপ, কিন্তু এটা প্রবণ নয় “বাজছে” এবং সার্কিট সুইচিং ব্যবহার করা যেতে পারে.