3-Rešenje za merenje žice za PT100 (RTD) Senzor

LTSpice simulacija 3-žične mjerne šeme za PT100 (RTD) senzor: Pt100 je temperaturni senzor termičkog otpornika, puni naziv je platinasti otpornik 100 ohms. Napravljen je od čiste platine, a njegova vrijednost otpora raste linearno u određenom omjeru kada se temperatura promijeni.

PT100, puni naziv platinskog termalnog otpornika, je otporni temperaturni senzor napravljen od platine (Pt), a njegova vrijednost otpora se mijenja sa temperaturom. The 100 nakon PT znači da je njegova vrijednost otpora 100 oma na 0℃, a njegova vrijednost otpora je oko 138.5 oma na 100℃. Ima karakteristike visoke preciznosti, dobra stabilnost, jaka sposobnost protiv smetnji, a odnos između njegovog otpora i promjene temperature je: R=R0(1+αT), gdje je α =0,00392, Ro je 100Ω (vrijednost otpora na 0℃), a T je temperatura Celzijusa.

PT100 temperaturna otpornost odgovarajuća tabela promjena

2. Uvezite otpornik pt100
Pošto nema pt100 u biblioteci komponenti LTspice, moramo ručno uvesti pt100. Pošto začinska datoteka pt100 nije pronađena, ovdje uvozimo klizni otpornik kao zamjenu. Za uvoz kliznog otpornika, morate dodati sljedeće tri datoteke u LTspice instalacijski direktorij. Kopirajte tri fajla (asc, asy i lib) odvojeno, kreirajte fajlove za svaki, i konačno ih stavite na odgovarajuću lokaciju LTSpice instalacije. Stavite asc sa drugim šemama, stavi asy u sym pod lib, i stavite lib u sub pod lib. Nakon dodavanja, možete vidjeti potenciometar u komponenti u LTSpice. Ovaj potenciometar je potreban klizni otpornik.

potenciometer_test.asc

Verzija 4
SHEET 1 880 680
WIRE 272 48 0 48
WIRE 528 48 272 48
WIRE 272 80 272 48
WIRE 528 80 528 48
WIRE 0 96 0 48
WIRE 0 192 0 176
WIRE 272 208 272 176
WIRE 528 208 528 176
ZASTAVA 272 208 0
ZASTAVA 0 192 0
ZASTAVA 320 128 out1
ZASTAVA 528 208 0
ZASTAVA 576 128 out2
SIMBOL napon 0 80 R0
SYMATTR InstName V1
SYMATTR vrijednost 10
SYMBOL potenciometar 272 176 M0
SYMATTR InstName U1
SYMATTR SpiceLine2 brisač=0.2
SYMBOL potenciometar 528 176 M0
SYMATTR InstName U2
SYMATTR SpiceLine R=1
SYMATTR SpiceLine2 brisač=0.8
TEKST 140 228 lijevo 2 !.op

potenciometer.asy

Verzija 4
SymbolType BLOCK
LINE Normalno 16 -31 -15 -16
LINE Normalno -16 -48 16 -31
LINE Normalno 16 -64 -16 -48
LINE Normalno 1 -9 -15 -16
LINE Normalno 1 0 1 -9
LINE Normalno 1 -94 1 -87
LINE Normalno -24 -56 -16 -48
LINE Normalno -24 -40 -15 -48
LINE Normalno -47 -48 -15 -48
LINE Normalno -16 -80 16 -64
LINE Normalno 1 -87 -16 -80
PROZOR 0 30 -90 lijevo 2
PROZOR 39 30 -50 lijevo 2
PROZOR 40 31 -23 lijevo 2
SYMATTR prefiks X
SYMATTR ModelFile potentiometer.lib
SYMATTR SpiceLine R=1k
SYMATTR SpiceLine2 brisač=0,5
Potenciometar SYMATTR Value2
PIN 0 -96 NONE 8
PINATTR PinName 1
PINATTR SpiceOrder 1
PIN 0 0 NONE 8
PINATTR PinName 2
PINATTR SpiceOrder 2
PIN -48 -48 NONE 8
PINATTR PinName 3
PINATTR SpiceOrder 3

potenciometer.lib

* Ovo je potenciometar
* _____
* 1–|_____|–2
* |
* 3
*
.SUBCKT potenciometar 1 2 3
.param w=limit(brisač,1m,.999)
R0 1 3 {R*(1-w)}
R1 3 2 {R*(w)}
.ENDS

3. Wheatstone most za mjerenje otpora PT100

Povezivanje Wheatstoneovog mosta i LTspice simulacijski model

Jednokraki most ili Wheatstone kolo

Povezivanje Wheatstoneovog mosta i LTspice simulacijski model:
Kada je most izbalansiran, mjerna vrijednost mjerača napona ekv?%5CbigtrougaoupU=0

I1*Rt=I2*R2

I1*R3=I2*R4

Od ovoga, može se zaključiti da: Rt/R3=R2/R4

To je: Rt*R4=R2*R3

Rezultat mjerenja otpora na ovaj način nema nikakve veze sa preciznošću mjerača napona, tačnost otpora, i elektromotorna sila. Time se izbjegavaju greške uzrokovane promjenom napajanja tokom vremena, i izbjegava problem podjele napona ampermetra, šant mjerača napona, i previše žičane podjele napona.

Različite metode mjerenja PT100:

Nekoliko vodećih metoda P termičkog otpornika

Kada je tačka temperature koja se meri na licu mesta daleko od instrumenta, potrebno je termički otpornik spojiti olovnom žicom. Otpor elektrode je r. Dvožični sistem ne može izbjeći grešku uzrokovanu otporom žice tokom proračuna, a stvarna izmjerena vrijednost otpora će biti manja.

Otpor termičkog otpornika plus olovne žice je r

Da bi se otklonila greška, uvodi se četverožična veza. Kada se Rt poveća za 2r, R2 se takođe povećava za 2r. Bez obzira koliko je duga žica, most se može izbalansirati. Potrebno je izvući četiri žice. Pošto su naponi u tačkama p i q jednaki, mogu biti ekvivalentne jednoj tački, što je trožični način povezivanja, to jest, metoda trožilnog povezivanja simulirana u ovom eksperimentu. U praksi, trožični se također najčešće koristi, uzimajući u obzir i ekonomičnost i tačnost.

4. Trožilno mjerenje LTSpice simulacija

3-merenje žice, i spojite krug op-amp na izlaz

Ovaj eksperiment koristi trožilno mjerenje, i povezuje krug operacijskog pojačala na izlazni dio kako bi pojačao izlazni signal radi lakšeg mjerenja.
Uo= (V1-V2)*(R17/R15)=20*(V1-V2)

To je, V1=(Uo+20*V2)/20

Prema podjeli napona otpornika:

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

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

Ulazni napon ove simulacije je 3V. Nakon obračuna, V2≈108,434mV
V1=(Uo+2168.68)/20
V1=Rt/(R7+Rpt) *3000
Dakle: Rt=2000V1/(3000-V1)
Rt je odgovarajuća vrijednost otpora PT100. Odgovarajuća vrijednost temperature može se dobiti pregledom tabele.
Podesite otpor kliznog reostata (Rt) to 130.6 oma za temperaturu od 78 stepeni Celzijusa, pročitaj V1, V2, i Uo za izračunavanje Rt.

Rt je odgovarajuća vrijednost otpora PT100, odgovarajuća vrednost temperature

V1 je oko 182,82mV, V2 je oko 118,46 mV, a U0 je oko 1.39V. Izračunati Rpt je oko 129,78V. Tabela pokazuje da je očitana temperatura 76 stepeni Celzijusa, što je blizu.

Podesite otpor kliznog reostata (Rt) to 200.05 oma za temperaturu od 266.5 stepeni Celzijusa, pročitaj V1, V2, i Uo za izračunavanje Rt.

V1 je oko 270,45 mV, V2 je oko 118,46 mV, a U0 je oko 3,0257V. Izračunati Rpt je oko 198,16V, a vrijednost greške je oko 1%. Tabela pokazuje da je očitana temperatura 261.3 stepeni Celzijusa, sa greškom od oko 1%.

Princip mjerenja temperature trožilnog PT100 uglavnom se zasniva na metodi mosta. Mjerni krug je obično neuravnotežen most, a PT100 se koristi kao otpornik za krak mosta. Kada struja prođe kroz PT100, promjena njegove vrijednosti otpora će uzrokovati promjenu izlaznog napona mosta. Mjerenjem ovog izlaznog napona, vrijednost otpora PT100 može se izračunati, a zatim se može dobiti izmjerena temperatura.
Da bi se eliminisao uticaj otpornosti olova, trožični PT100 ima poseban dizajn, povezivanje jedne žice na kraj za napajanje mosta, a druge dvije žice su spojene na krak mosta gdje se nalazi PT100 i krak mosta koji se nalazi pored njega. Na ovaj način, oba kraka mosta uvode otpore elektroda iste vrijednosti otpora, tako da je most u balansiranom stanju. Stoga, promjena otpora elektrode nema utjecaja na rezultat mjerenja. Međutim, i dalje će biti uticaja kao što su uređaji u stvarnom merenju. Izmjerena vrijednost otpora nije tačna. U cilju otklanjanja ove greške, neka kompenzacija se može dodati prilikom čitanja.