এর তাপমাত্রা অধিগ্রহণ 2, 3, এবং 4-ওয়্যার PT100 তাপমাত্রা সেন্সর

নিবন্ধ কিভাবে পরিচয় করিয়ে দেয় 2, 3, এবং 4-তারের PT100 সেন্সরগুলি প্রতিরোধের পরিবর্তনের মাধ্যমে ভোল্টেজ সংকেতে রূপান্তরিত হয়, এবং একটি ধ্রুবক বর্তমান উত্স সেন্সর রক্ষা করতে এবং সংকেত রূপান্তরের সঠিকতা নিশ্চিত করতে ব্যবহৃত হয়. একটি PT100 সেন্সর তার বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের পরিবর্তন পরিমাপ করে তাপমাত্রা অর্জন করে, যা এটি উন্মুক্ত তাপমাত্রার সাথে সরাসরি সম্পর্কযুক্ত; তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে, সেন্সরের মধ্যে প্ল্যাটিনাম উপাদানের প্রতিরোধ ক্ষমতাও বৃদ্ধি পায়, এই প্রতিরোধের পরিবর্তনের উপর ভিত্তি করে তাপমাত্রার একটি সুনির্দিষ্ট গণনা করার অনুমতি দেয়; মূলত, দ “100” PT100-এ বোঝায় যে সেন্সরের একটি প্রতিরোধ ক্ষমতা আছে 100 0°C এ ohms, এবং এই মান তাপমাত্রার ওঠানামার সাথে অনুমানযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয়. সার্কিট ডিজাইনে MCP604 অপারেশনাল এমপ্লিফায়ারের প্রয়োগ এর বৈশিষ্ট্যগুলির প্রভাবকে জোর দেয় যেমন কম ইনপুট অফসেট ভোল্টেজ এবং নির্ভুলতার উপর পক্ষপাতিত্ব. সার্কিট ডিজাইনে নির্ভুলতা উন্নত করতে সফটওয়্যার ক্রমাঙ্কন ব্যবহার করা হয়, শারীরিক সামঞ্জস্যের অসুবিধা এড়ানো. অবশেষে, নিবন্ধটি তাপমাত্রা এবং প্ল্যাটিনাম প্রতিরোধের মানের মধ্যে সম্পর্ক সূত্র দেয়, যা তাপমাত্রার মান গণনা করতে ব্যবহৃত হয়.

2-তারের PT100 তাপমাত্রা সেন্সরের তাপমাত্রা অধিগ্রহণের নকশা

চীন কাস্টম 3-তারের PT100 তাপমাত্রা সেন্সরের তাপমাত্রা অধিগ্রহণ

4-তারের PT100 তাপমাত্রা সেন্সরের তাপমাত্রা অধিগ্রহণ

PT100 তাপমাত্রা অর্জন সম্পর্কে মূল পয়েন্ট:
রেজিস্ট্যান্স টেম্পারেচার ডিটেক্টর (আরটিডি):
PT100 হল এক প্রকার RTD, এর অর্থ এটি বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের পরিবর্তন সনাক্ত করে তাপমাত্রা পরিমাপ করে.
প্লাটিনাম উপাদান:
একটি PT100 এর সেন্সিং উপাদান প্লাটিনাম দিয়ে তৈরি, যা প্রতিরোধ এবং তাপমাত্রার মধ্যে একটি খুব স্থিতিশীল এবং রৈখিক সম্পর্ক প্রদর্শন করে.
পরিমাপ প্রক্রিয়া: সেন্সরটি এমন পরিবেশে স্থাপন করা হয় যেখানে তাপমাত্রা পরিমাপ করা প্রয়োজন.
প্ল্যাটিনাম উপাদানের প্রতিরোধ একটি ডেডিকেটেড ইলেকট্রনিক সার্কিট ব্যবহার করে পরিমাপ করা হয়.
প্ল্যাটিনামের পরিচিত তাপমাত্রা সহগের উপর ভিত্তি করে একটি গাণিতিক সূত্র ব্যবহার করে পরিমাপ করা প্রতিরোধের মানকে তাপমাত্রায় রূপান্তর করা হয়.

PT100 সেন্সরের সুবিধা:
উচ্চ নির্ভুলতা: প্লাটিনামের স্থিতিশীল আচরণের কারণে উপলব্ধ সবচেয়ে সঠিক তাপমাত্রা সেন্সরগুলির মধ্যে একটি হিসাবে বিবেচিত হয়.
বিস্তৃত তাপমাত্রা পরিসীমা:　সেন্সর ডিজাইনের উপর নির্ভর করে -200°C থেকে 850°C পর্যন্ত তাপমাত্রা পরিমাপ করতে পারে.
ভালো রৈখিকতা: প্রতিরোধ এবং তাপমাত্রার মধ্যে সম্পর্ক তুলনামূলকভাবে রৈখিক, তথ্য ব্যাখ্যা সরলীকরণ.

গুরুত্বপূর্ণ বিবেচনা:
ক্রমাঙ্কন: সঠিক পরিমাপ নিশ্চিত করতে, PT100 সেন্সর নিয়মিতভাবে একটি রেফারেন্স স্ট্যান্ডার্ডের বিপরীতে ক্রমাঙ্কিত করা প্রয়োজন.
সীসা তারের প্রতিরোধের: সংযোগকারী তারের প্রতিরোধ পরিমাপের সঠিকতাকে প্রভাবিত করতে পারে, তাই সীসা তারের ক্ষতিপূরণ সঠিক বিবেচনা প্রায়ই প্রয়োজন.
আবেদনের উপযুক্ততা: যদিও অত্যন্ত নির্ভুল, PT100 সেন্সরগুলি অত্যন্ত কঠোর পরিবেশ বা অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য উপযুক্ত নাও হতে পারে যার জন্য খুব দ্রুত প্রতিক্রিয়ার সময় প্রয়োজন.

1. সংকেত অধিগ্রহণের মৌলিক নীতি
PT100 তাপমাত্রা সংকেতকে প্রতিরোধের আউটপুটে রূপান্তর করে, এবং এর প্রতিরোধের মান থেকে রেঞ্জ 0 200Ω থেকে. AD রূপান্তরকারী শুধুমাত্র ভোল্টেজ রূপান্তর করতে পারে এবং সরাসরি তাপমাত্রা সংগ্রহ করতে পারে না. অতএব, একটি 1mA ধ্রুবক কারেন্ট সোর্স প্রয়োজন PT100 কে পাওয়ার এবং প্রতিরোধের পরিবর্তনকে ভোল্টেজ পরিবর্তনে রূপান্তর করতে. একটি ধ্রুবক বর্তমান উত্স ব্যবহার করার সুবিধা হল যে এটি সেন্সরের জীবন প্রসারিত করতে পারে. যেহেতু ইনপুট সিগন্যাল রেঞ্জ 0 200mV থেকে, বৈদ্যুতিক সংকেত তথ্য প্রাপ্ত করার জন্য সংকেত প্রশস্ত করা এবং তারপর AD রূপান্তরিত করা প্রয়োজন.

ধ্রুবক ভোল্টেজ সোর্স ডিজাইন ব্যবহার না করার কারণ:

যদি বিদ্যুৎ সরবরাহের জন্য একটি ধ্রুবক ভোল্টেজ উৎস ব্যবহার করা হয়, এবং তারপর রোধ এবং PT100 সিরিজে সংযুক্ত করা হয়, এবং ভোল্টেজ বিভক্ত, একটি সমস্যা আছে. যখন PT100 এর রেজিস্ট্যান্স খুব ছোট হয়, PT100 এর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত কারেন্ট খুব বড়, একটি সংক্ষিপ্ত সেন্সর জীবন ফলে.

2. অপ এম্প MCP604 ব্যবহার করে
MCP604 বৈশিষ্ট্য:
1) ভোল্টেজ পরিসীমা 2.7~6.0V
2) আউটপুট হল রেল থেকে রেল
3) অপারেটিং তাপমাত্রা পরিসীমা: -40°C থেকে +85°C
4) ইনপুট অফসেট ভোল্টেজ হল ±3mV, সাধারণ মান হল 1mV, উচ্চ সংবেদনশীলতা.
5) ইনপুট বায়াস কারেন্ট হল 1pA, যখন TA = +85°C, I=20pA, অধিগ্রহণের নির্ভুলতা উন্নত করে.
6) লিনিয়ার আউটপুট ভোল্টেজ সুইং: VSS+0.1 ~ VDD–0.1, ইউনিট হল V.

যখন পাওয়ার সাপ্লাই ভোল্টেজ 3.3V হয়, রৈখিক আউটপুট ভোল্টেজ সুইং হল 0.1~3.2V. রৈখিক অঞ্চলে পরিবর্ধিত সংকেত কাজ করে তা নিশ্চিত করার জন্য, যখন VDD=3.3V, আমরা MCP604 আউটপুট ভোল্টেজ সেট করেছি যাতে থাকে: 0.5V ~ 2.5V op amp সার্কিট ডিজাইনের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে.

এনালগ ইলেকট্রনিক্স বইয়ের op amp হল একটি আদর্শ অপারেশনাল এমপ্লিফায়ার, যা প্রকৃত পরিবর্ধক থেকে ভিন্ন. অতএব, এটা বিবেচনা করা প্রয়োজন “ইনপুট অফসেট ভোল্টেজ”, “ইনপুট পক্ষপাত বর্তমান” এবং “লিনিয়ার আউটপুট ভোল্টেজ সুইং” ডিজাইন করার সময়.

3. সার্কিট ডায়াগ্রাম
চিত্রে R11 হল একটি বায়াস সার্কিট যা ডিফারেনশিয়াল অ্যামপ্লিফায়ার আউটপুটের শেষ পর্যায়ে স্যাচুরেশন বিকৃতি থেকে আটকাতে পারে.
1) আউটপুট ত্রুটি কমাতে একটি উপযুক্ত পরিবর্ধন ফ্যাক্টর নির্বাচন করুন. ইনপুট অফসেট ভোল্টেজের অস্তিত্বের কারণে, যখন পরিবর্ধন ফ্যাক্টর বৃদ্ধি পায়, আউটপুট ত্রুটিও বৃদ্ধি পাবে, যা নকশা বিবেচনা করা আবশ্যক.
2) এই সার্কিটের পরিবর্ধন ফ্যাক্টর হল 10. সাধারণ ইনপুট অফসেট ভোল্টেজ ধরে নেওয়া হচ্ছে 3mV, যদি ইনপুট সংকেত 5mV এ পরিবর্তিত হয়, 2mV প্রশস্ত করা হবে না, যা 20mV এর একটি আউটপুট ত্রুটি তৈরি করবে.

MCP604 সার্কিট ডায়াগ্রাম ব্যবহার করে PT100 তাপমাত্রা সনাক্তকারী অপ এম্প

Vo4 = (ভিন ১ – Vref)*10
I=1mA, Vref=Vo3=1.65V
1.7ভি<=ভিন<=1.9V, 1.7ভি<=V02<=1.9
1.8ভি<=Vo1<=2V, নিশ্চিত করুন যে op amp রৈখিক অঞ্চলে কাজ করে, এটা খুবই গুরুত্বপূর্ণ
0.5ভি<=Vo4<=2.5V, নিশ্চিত করুন যে op amp রৈখিক অঞ্চলে কাজ করে, এই কারণেই সিরিজে 50Ω প্রয়োজন.

যখন ইনপুট রোধ 1Ω দ্বারা পরিবর্তিত হয়, Vout 10mV এ পরিবর্তিত হয়. যেহেতু MCP604 এর ইনপুট ক্ষতিপূরণ ভোল্টেজ হল ±3mV, যখন 0.3333Ω এর পরিবর্তন হয়, 3.333mV এর পরিবর্তন হবে, এবং অধিগ্রহণ সংবেদনশীলতা উচ্চ.
যখন 0<=রিন<=200Ω ইনপুট, যেহেতু লুপটি 50Ω এর সাথে সিরিজে সংযুক্ত, 50ওহ<=Rx<=250Ω
ভিন ১ – Vref = Rx*0.001, ইউনিট A

4. সফ্টওয়্যার ক্রমাঙ্কন
নতুন প্রকৌশলীরা সর্বদা প্রতিরোধকের নির্ভুলতা উন্নত করার চেষ্টা করেন, কিন্তু ত্রুটি এখনও বড়. কিছু প্রকৌশলী কেবল ক্রমাগত সামঞ্জস্যযোগ্য প্রতিরোধক ব্যবহার করেন, তাদের প্রতিরোধের মান সামঞ্জস্য করুন, এবং আউটপুট স্থানান্তর সম্পর্ক পূরণ করতে মাল্টিমিটার ব্যবহার করুন. এই নির্ভুলতা উন্নত করা হয়েছে বলে মনে হচ্ছে, কিন্তু এটা উৎপাদনের জন্য সুবিধাজনক নয়, এবং PCB ডিজাইনের অসুবিধাও বৃদ্ধি পায়. এমনকি যদি ডিবাগিং করা হয়, যদি সমন্বয় স্ক্রু হাত দ্বারা স্পর্শ করা হয়, এটি ত্রুটির কারণ হতে পারে. একমাত্র উপায় হল উত্পাদনের জন্য স্থির প্রতিরোধক ব্যবহার করা এবং সঠিক ক্রমাঙ্কন অর্জনে সহায়তা করার জন্য সফ্টওয়্যার ব্যবহার করা.
1) যখন রিন=0, একটি ভোল্টেজ মান পড়ুন এবং এটি V50 হিসাবে রেকর্ড করুন. V50 সংরক্ষণ করুন, এটি PT100 রেজিস্ট্যান্স মানের পরিবর্তনের সাথে পরিবর্তন হবে না কারণ এটি একটি ধ্রুবক বর্তমান উৎস দ্বারা চালিত হয়.
2) নামমাত্র প্রতিরোধক সংযোগ করুন, যাক রুপি = 100Ω, একটি ভোল্টেজ মান পড়ুন এবং এটি V150 হিসাবে রেকর্ড করুন. V150 সংরক্ষণ করুন, তাপমাত্রা যখন ভোল্টেজ মান পড়া হয় 0.
3) বর্তমান পরিবর্ধন ফ্যাক্টর গণনা করুন: আইও = (V150 – V50) / রুপি; আমাকে বাঁচান, এর মানে হল ক্রমাঙ্কন সম্পন্ন হয়েছে.
4) যখন ইনপুট প্রতিরোধের R হয়, ভোল্টেজ রিড হল Vo, তারপর R = (ভো- V50) / আইও
উপরের বর্ণনার মাধ্যমে, সফ্টওয়্যার ক্রমাঙ্কন মহান সুবিধা আছে, না শুধুমাত্র সুবিধাজনক উত্পাদন, কিন্তু উচ্চ নির্ভুলতা. সঠিকতা উন্নত করার জন্য, আউটপুট ভোল্টেজকেও বিভিন্ন ব্যবধানে ভাগ করা যায়, আলাদাভাবে ক্রমাঙ্কিত, এবং বিভিন্ন Io পাওয়া যাবে, যাতে আউটপুট লিনিয়ারিটি আরও ভাল হয়. এই ধারণা আমার নকশা প্রতিফলিত হয়.

OP AMP MCP604 সার্কিট ডিজাইন

5. তাপমাত্রা গণনা করুন
তাপমাত্রা কম হলে 0,
R0*C*t^4 – 100R0*C*t^3 + R0*B*t^2 + R0*A*t + R0 – Rt=0
যখন তাপমাত্রা বেশি বা সমান হয় 0, Rt=R0*(1+A*t+B*t*t)
বর্ণনা:
Rt হল t℃ এ প্ল্যাটিনাম রোধের প্রতিরোধের মান
R0 হল 0℃ 100Ω এ প্ল্যাটিনাম রোধের প্রতিরোধের মান
A=3.9082×10^-3
B=-5.80195×10^-7
C=-4.2735×10^-12

6. Pt100 তাপমাত্রা সেন্সর
Pt100 তাপমাত্রা সেন্সর একটি ইতিবাচক তাপমাত্রা সহগ থার্মিস্টার সেন্সর, এবং এর প্রধান প্রযুক্তিগত পরামিতিগুলি নিম্নরূপ:
1) পরিমাপের তাপমাত্রা পরিসীমা: -200℃ ~ +850℃;
2) অনুমোদিত বিচ্যুতি মান Δ℃: গ্রেড A ±(0.15+0.002|t|), গ্রেড বি ±(0.30+0.005|t|);
3) ন্যূনতম সন্নিবেশ গভীরতা: তাপ রোধের ন্যূনতম সন্নিবেশ গভীরতা হল ≥200mm;
4) অনুমোদিত বর্তমান: < 5এমএ;
5) Pt100 তাপমাত্রা সেন্সরের কম্পন প্রতিরোধের সুবিধাও রয়েছে, ভাল স্থিতিশীলতা, উচ্চ নির্ভুলতা, এবং উচ্চ চাপ. প্ল্যাটিনাম তাপ রোধক ভাল রৈখিকতা আছে. যখন মধ্যে পরিবর্তন 0 এবং 100 ডিগ্রি সেলসিয়াস, সর্বাধিক অরৈখিক বিচ্যুতি 0.5℃ এর কম;
যখন তাপমাত্রা < 0, R0*C*t^4 – 100R0*C*t^3 + R0*B*t^2 + R0*A*t + R0 – Rt=0
যখন তাপমাত্রা ≥ 0, Rt= R0*(1+A*t+B*t*t)
উপরোক্ত সম্পর্ক অনুযায়ী, আনুমানিক প্রতিরোধের পরিসীমা হল: 18Ω~390.3Ω, -197℃ হল 18Ω, 850Ω হল 390.3Ω;
বর্ণনা:
Rt হল t℃ এ প্ল্যাটিনাম রোধের প্রতিরোধের মান, R0 হল 0℃ এ প্ল্যাটিনাম রোধের প্রতিরোধের মান, 100ওহ
A=3.9082×10^-3, B=-5.80195×10^-7, C=-4.2735×10^-12
PT100 প্ল্যাটিনাম ধাতু তাপমাত্রা সেন্সর নির্দেশ ম্যানুয়াল
6) সার্কিট ডিজাইন
7) PT100 তাপমাত্রা এবং প্রতিরোধের মধ্যে সম্পর্ক
PT100 তাপমাত্রা এবং প্রতিরোধ নিম্নলিখিত সমীকরণকে সন্তুষ্ট করে:
যখন তাপমাত্রা ≤0, R0*C*t^4 – 100*R0*C*t^3 + R0*B*t^2 + R0*A*t + R0 – Rt=0
যখন তাপমাত্রা ≥0, R0*B*t^2 + R0*A*t + R0 – Rt = 0

PT100 তাপমাত্রা এবং প্রতিরোধের তুলনা টেবিল

বর্ণনা:
Rt হল t℃ এ প্ল্যাটিনাম রোধের প্রতিরোধের মান, R0 হল 0℃ এ প্ল্যাটিনাম রোধের প্রতিরোধের মান, 100ওহ
A=3.9082×10^-3, B=-5.80195×10^-7, C=-4.2735×10^-12

1. হিসাবের সুবিধার জন্য, যখন তাপমাত্রা ≤0 হয়, যাক:
ডবল a=R0*C*100000=100*(-4.2735×10^-12)*100000=-4.2735/100000
ডবল b=–100*R0*C*100000=-100*100*(-4.2735×10^-12)*100000=4.2735/1000
ডবল c=R0*B*100000=100*(-5.80195×10^-7)*100000=-5.80195
ডবল d=R0*A*100000=100*(3.9082×10^-3)*100000=39082
দ্বিগুণ ই = (100-Rt)*100000
যখন তাপমাত্রা ≤ 0, a*t^4 + b*t^3 + c*t^2 + d*t + e=0
যেখানে x3 হল PT100 এর সমাধান যখন এটি 0℃ এর কম হয়.

2. গণনার সুবিধার জন্য, যখন তাপমাত্রা বেশি বা সমান হয় 0
ডবল a=R0*B*100000=100*(-5.80195×10^-7)*100000=-5.80195
ডবল b=R0*A*100000=100*(3.9082×10^-3)*100000=39082
ডবল গ = (100-Rt)*100000
যখন তাপমাত্রা ≥0 হয়, a*t^2 + b*t + গ =0
t = [ SQRT( b*b – 4*a*c )-খ ] / 2 / ক
19.785Ω -197℃ এর সাথে মিলে যায়, তরল নাইট্রোজেনের তাপমাত্রা
18.486Ω অনুরূপ -200℃
96.085Ω অনুরূপ -10℃
138.505Ω 100℃ এর সাথে মিলে যায়
175.845Ω 200℃ এর সাথে মিলে যায়
247.045Ω 400℃ এর সাথে মিলে যায়