3-Solució de mesura de fil per a PT100 (Rtd) Sensor

Simulació LTSpice d'un esquema de mesura de 3 fils per a PT100 (Rtd) sensor: Pt100 és un sensor de temperatura de resistència tèrmica, el nom complet és resistència de platí 100 ohms. Està fet de platí pur, i el seu valor de resistència augmenta linealment en una certa proporció quan canvia la temperatura.

PT100, El nom complet de la resistència tèrmica de platí, és un sensor de temperatura resistent fet de platí (Pt), i el seu valor de resistència canvia amb la temperatura. El 100 Després de PT significa que el seu valor de resistència és 100 Ohms a 0 ℃, i el seu valor de resistència és aproximadament 138.5 Ohms a 100 ℃. Té les característiques d'alta precisió, bona estabilitat, forta capacitat anti-interferència, i la relació entre la seva resistència i el canvi de temperatura és: R=R0(1+αT), on α = 0,00392, Ro és 100Ω (valor de resistència a 0 ℃), i T és la temperatura Celsius.

Taula de canvi corresponent a la resistència a la temperatura PT100

2. Importa la resistència pt100
Com que no hi ha cap pt100 a la biblioteca de components LTspice, hem d'importar pt100 manualment. Com que el fitxer spice de pt100 no es troba, aquí importem la resistència lliscant com a substitut. Per importar la resistència lliscant, heu d'afegir els tres fitxers següents al directori d'instal·lació de LTspice. Copieu els tres fitxers (asc, asy i lib) per separat, crear fitxers per a cadascun, i finalment col·loqueu-los a la ubicació corresponent de la instal·lació de LTSpice. Posa asc amb altres esquemes, posar asy en sym sota lib, i posa lib a sub sota lib. Després d'afegir, podeu veure el potenciòmetre al component a LTSpice. Aquest potenciòmetre és la resistència lliscant necessària.

prova_potenciòmetre.asc

Versió 4
FULL 1 880 680
FIL 272 48 0 48
FIL 528 48 272 48
FIL 272 80 272 48
FIL 528 80 528 48
FIL 0 96 0 48
FIL 0 192 0 176
FIL 272 208 272 176
FIL 528 208 528 176
BANDERA 272 208 0
BANDERA 0 192 0
BANDERA 320 128 fora 1
BANDERA 528 208 0
BANDERA 576 128 fora 2
SÍMBOL tensió 0 80 R0
SYMATTR InstName V1
Valor SYMATTR 10
SÍMBOL potenciòmetre 272 176 M0
SYMATTR InstName U1
Esborrador SYMATTR SpiceLine2 = 0,2
SÍMBOL potenciòmetre 528 176 M0
SYMATTR InstName U2
SYMATTR SpiceLine R=1
Esborrador SYMATTR SpiceLine2 = 0,8
TEXT 140 228 Esquerra 2 !.op

potenciòmetre.asy

Versió 4
SímbolTipus BLOC
LÍNIA Normal 16 -31 -15 -16
LÍNIA Normal -16 -48 16 -31
LÍNIA Normal 16 -64 -16 -48
LÍNIA Normal 1 -9 -15 -16
LÍNIA Normal 1 0 1 -9
LÍNIA Normal 1 -94 1 -87
LÍNIA Normal -24 -56 -16 -48
LÍNIA Normal -24 -40 -15 -48
LÍNIA Normal -47 -48 -15 -48
LÍNIA Normal -16 -80 16 -64
LÍNIA Normal 1 -87 -16 -80
FINESTRA 0 30 -90 Esquerra 2
FINESTRA 39 30 -50 Esquerra 2
FINESTRA 40 31 -23 Esquerra 2
SYMATTR Prefix X
SYMATTR ModelFile potentiometer.lib
SYMATTR SpiceLine R=1k
Esborrador SYMATTR SpiceLine2 = 0,5
Potenciòmetre SYMATTR Value2
PIN 0 -96 CAP 8
PINATTR PinName 1
PINATTR Spice Order 1
PIN 0 0 CAP 8
PINATTR PinName 2
PINATTR Spice Order 2
PIN -48 -48 CAP 8
PINATTR PinName 3
PINATTR Spice Order 3

potenciòmetre.lib

* Aquest és el potenciòmetre
* _____
* 1–|_____|–2
* |
* 3
*
.Potenciòmetre SUBCKT 1 2 3
.param w=límit(eixugaparabrises,1m,.999)
R0 1 3 {R*(1-w)}
R1 3 2 {R*(w)}
.ACABA

3. Pont de Wheatstone per mesurar la resistència PT100

Model de connexió del pont de Wheatstone i de simulació LTSPICE

Pont d'un sol braç o circuit de Wheatstone

Model de connexió del pont de Wheatstone i de simulació LTSPICE:
Quan el pont està equilibrat, el valor de mesura del voltatge eq?%5CbigtriangleupU=0

I1*Rt=I2*R2

I1*R3=I2*R4

A partir d'això, es pot deduir que: Rt/R3=R2/R4

És a dir: Rt*R4=R2*R3

El resultat de la mesura de la resistència d'aquesta manera no té res a veure amb la precisió del mesurador de tensió, la precisió de la resistència, i la força electromotriu. Evita l'error provocat pel canvi de la font d'alimentació al llarg del temps, i evita el problema de la divisió de tensió de l'amperímetre, derivació del mesurador de tensió, i massa divisió de voltatge del cable.

Diferents mètodes de mesura de PT100:

Diversos mètodes principals de resistència tèrmica P

Quan el punt de temperatura que s'ha de mesurar in situ està lluny de l'instrument, cal connectar la resistència tèrmica amb un cable conductor. La resistència del plom és r. El sistema de dos cables no pot evitar l'error causat per la resistència del cable durant el càlcul, i el valor de resistència real mesurat serà més petit.

La resistència de la resistència tèrmica més el cable conductor és r

Per compensar l'error, s'introdueix una connexió de quatre fils. Quan Rt augmenta en 2r, R2 també augmenta en 2r. No importa quant de llarg sigui el cable, el pont es pot equilibrar. S'han de dibuixar quatre cables. Com que les tensions als punts p i q són iguals, poden ser equivalents a un punt, que és el mètode de connexió de tres fils, és a dir, el mètode de connexió de tres fils simulat en aquest experiment. A la pràctica, També s'utilitza principalment tres fils, tenint en compte tant l'economia com la precisió.

4. Mesurament a tres fils Simulació LTSpice

3-mesura de fil, i connecteu el circuit de l'amplificador operacional a la sortida

Aquest experiment utilitza mesurament de tres fils, i connecta el circuit de l'amplificador operacional a la part de sortida per amplificar el senyal de sortida per facilitar la mesura.
Uo= (V1-V2)*(R17/R15)=20*(V1-V2)

És a dir, V1=(Uo+20*V2)/20

Segons la divisió de tensió de la resistència:

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

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

La tensió d'entrada d'aquesta simulació és de 3V. Després del càlcul, V2≈108,434mV
V1=(Uo+2168,68)/20
V1=Rt/(R7+Rpt) *3000
Així que: Rt=2000V1/(3000-V1)
Rt és el valor de resistència corresponent de PT100. El valor de temperatura corresponent es pot obtenir consultant la taula.
Estableix la resistència del reòstat lliscant (Rt) a 130.6 ohms per a la temperatura de 78 graus Celsius, llegir V1, V2, i Uo per calcular Rt.

Rt és el valor de resistència corresponent de PT100, valor de temperatura corresponent

V1 és d'uns 182,82 mV, V2 és d'uns 118,46 mV, i U0 és d'uns 1,39 V. El Rpt calculat és d'uns 129,78 V. La taula mostra que la temperatura llegida és 76 graus Celsius, que està a prop.

Estableix la resistència del reòstat lliscant (Rt) a 200.05 ohms per a la temperatura de 266.5 graus Celsius, llegir V1, V2, i Uo per calcular Rt.

V1 és d'uns 270,45 mV, V2 és d'uns 118,46 mV, i U0 és d'uns 3,0257 V. La Rpt calculada és d'uns 198,16 V, i el valor d'error és d'aproximadament 1%. La taula mostra que la temperatura llegida és 261.3 graus Celsius, amb un error d'aproximadament 1%.

El principi de mesura de la temperatura del PT100 de tres fils es basa principalment en el mètode del pont. El circuit de mesura sol ser un pont desequilibrat, i el PT100 s'utilitza com a resistència del braç del pont del pont. Quan el corrent passa pel PT100, el canvi en el seu valor de resistència provocarà el canvi en la tensió de sortida del pont. Mitjançant la mesura d'aquesta tensió de sortida, es pot calcular el valor de resistència del PT100, i llavors es pot obtenir la temperatura mesurada.
Per tal d'eliminar la influència de la resistència del plom, el PT100 de tres fils adopta un disseny especial, connectant un cable a l'extrem de la font d'alimentació del pont, i els altres dos cables estan connectats al braç del pont on es troba el PT100 i al braç del pont adjacent.. D'aquesta manera, ambdós braços del pont introdueixen resistències de plom del mateix valor de resistència, perquè el pont estigui en un estat equilibrat. Per tant, el canvi en la resistència del plom no té cap efecte en el resultat de la mesura. No obstant això, encara hi haurà influències com ara dispositius en mesura real. El valor de resistència mesurat no és precís. Per tal d'eliminar aquest error, es pot afegir alguna compensació en llegir.