3-Roztok měření drátu pro PT100 (RTD) Senzor

LTSpice simulace 3-vodičového schématu měření pro PT100 (RTD) senzor: Pt100 je tepelný odporový snímač teploty, celý název je platinový rezistor 100 ohmy. Je vyrobena z čisté platiny, a jeho hodnota odporu roste lineárně v určitém poměru při změně teploty.

PT100, celý název platinového tepelného odporu, je odporový snímač teploty vyrobený z platiny (Pt), a jeho hodnota odporu se mění s teplotou. The 100 za PT znamená, že jeho hodnota odporu je 100 ohmech při 0 ℃, a jeho hodnota odporu je asi 138.5 ohmech při 100 ℃. Má vlastnosti vysoké přesnosti, dobrá stabilita, silná schopnost proti rušení, a vztah mezi jeho odporem a změnou teploty je: R=RO(1+αT), kde a = 0,00392, Ro je 100Ω (hodnota odporu při 0 ℃), a T je teplota ve stupních Celsia.

Teplotní odolnost PT100 odpovídající tabulka změn

2. Import rezistoru pt100
Protože v knihovně komponent LTspice není žádný pt100, musíme importovat pt100 ručně. Protože soubor koření pt100 nebyl nalezen, kluzný odpor sem dovážíme jako náhradu. Chcete-li importovat posuvný odpor, musíte přidat následující tři soubory do instalačního adresáře LTspice. Zkopírujte tři soubory (asc, asy a lib) odděleně, vytvořit soubory pro každého, a nakonec je vložte do odpovídajícího umístění instalace LTSpice. Vložte asc s jinými schématy, dát asy do sym pod lib, a vložte lib do sub pod lib. Po přidání, můžete vidět potenciometr v komponentě v LTSpice. Tento potenciometr je požadovaný posuvný odpor.

potenciometr_test.asc

Verze 4
LIST 1 880 680
DRÁT 272 48 0 48
DRÁT 528 48 272 48
DRÁT 272 80 272 48
DRÁT 528 80 528 48
DRÁT 0 96 0 48
DRÁT 0 192 0 176
DRÁT 272 208 272 176
DRÁT 528 208 528 176
VLAJKA 272 208 0
VLAJKA 0 192 0
VLAJKA 320 128 out1
VLAJKA 528 208 0
VLAJKA 576 128 ven2
SYMBOL napětí 0 80 R0
SYMATTR InstName V1
Hodnota SYMATTR 10
Potenciometr SYMBOL 272 176 M0
SYMATTR InstName U1
Stěrka SYMATTR SpiceLine2=0,2
Potenciometr SYMBOL 528 176 M0
SYMATTR InstName U2
SYMATTR SpiceLine R=1
Stěrka SYMATTR SpiceLine2=0,8
TEXT 140 228 Vlevo 2 !.op

potenciometr.asy

Verze 4
Typ symbolu BLOCK
LINE Normální 16 -31 -15 -16
LINE Normální -16 -48 16 -31
LINE Normální 16 -64 -16 -48
LINE Normální 1 -9 -15 -16
LINE Normální 1 0 1 -9
LINE Normální 1 -94 1 -87
LINE Normální -24 -56 -16 -48
LINE Normální -24 -40 -15 -48
LINE Normální -47 -48 -15 -48
LINE Normální -16 -80 16 -64
LINE Normální 1 -87 -16 -80
OKNO 0 30 -90 Vlevo 2
OKNO 39 30 -50 Vlevo 2
OKNO 40 31 -23 Vlevo 2
SYMATTR Prefix X
Potenciometr SYMATTR ModelFile.lib
SYMATTR SpiceLine R=1k
Stěrka SYMATTR SpiceLine2=0,5
Potenciometr SYMATTR Value2
KOLÍK 0 -96 ŽÁDNÝ 8
PINATTR PinName 1
Objednávka koření PINATTR 1
KOLÍK 0 0 ŽÁDNÝ 8
PINATTR PinName 2
Objednávka koření PINATTR 2
KOLÍK -48 -48 ŽÁDNÝ 8
PINATTR PinName 3
Objednávka koření PINATTR 3

potenciometr.lib

* Toto je potenciometr
* _____
* 1–|_____|–2
* |
* 3
*
.Potenciometr SUBCKT 1 2 3
.parametr w=limit(stěrač,1m,.999)
R0 1 3 {R*(1-w)}
R1 3 2 {R*(w)}
.KONČÍ

3. Wheatstoneův můstek pro měření odporu PT100

Spojení Wheatstoneovým můstkem a simulační model LTspice

Jednoramenný můstek nebo Wheatstoneův okruh

Spojení Wheatstoneovým můstkem a simulační model LTspice:
Když je most vyvážený, naměřená hodnota měřiče napětí ekv?%5Cvelký trojúhelníkupU=0

I1*Rt=I2*R2

I1*R3=I2*R4

Z tohoto, dá se to odvodit: Rt/R3=R2/R4

To je: Rt*R4=R2*R3

Výsledek měření odporu tímto způsobem nemá nic společného s přesností měřiče napětí, přesnost odporu, a elektromotorická síla. Zabraňuje chybám způsobeným změnou napájecího zdroje v průběhu času, a předchází problému dělení napětí ampérmetru, měřič napětí bočník, a příliš mnoho dělení napětí drátu.

Různé metody měření PT100:

Několik hlavních metod tepelného odporu P

When the temperature point to be measured on site is far away from the instrument, it is necessary to connect the thermal resistor with a lead wire. The lead resistance is r. The two-wire system cannot avoid the error caused by the wire resistance during calculation, and the actual resistance value measured will be smaller.

The resistance of the thermal resistor plus the lead wire is r

In order to offset the error, a four-wire connection is introduced. When Rt increases by 2r, R2 also increases by 2r. No matter how long the wire is, the bridge can be balanced. Four wires need to be drawn. Since the voltages at points p and q are equal, they can be equivalent to one point, which is the three-wire connection method, to je, the three-wire connection method simulated in this experiment. In practice, většinou se používá také třívodičový, s ohledem na hospodárnost a přesnost.

4. Třívodičové měření Simulace LTSpice

3-měření drátu, a připojte obvod operačního zesilovače na výstup

Tento experiment využívá třívodičové měření, a připojuje obvod operačního zesilovače k ​​výstupní části pro zesílení výstupního signálu pro snadné měření.
Uo= (V1-V2)*(R17/R15)=20*(V1-V2)

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

Podle rozdělení napětí rezistoru:

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

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

Vstupní napětí této simulace je 3V. Po výpočtu, V2≈108,434 mV
V1=(Uo+2168,68)/20
V1 = Rt/(R7+Rpt) *3000
Tak: Rt=2000V1/(3000-V1)
Rt je odpovídající hodnota odporu PT100. Odpovídající hodnotu teploty lze získat vyhledáním v tabulce.
Nastavte odpor posuvného reostatu (Rt) na 130.6 ohmech pro teplotu 78 stupně Celsia, přečtěte si V1, V2, a Uo pro výpočet Rt.

Rt je odpovídající hodnota odporu PT100, odpovídající hodnota teploty

V1 je asi 182,82 mV, V2 je asi 118,46 mV, a U0 je asi 1,39 V. Vypočtené Rpt je asi 129,78 V. Tabulka ukazuje, že naměřená teplota je 76 stupně Celsia, která je blízko.

Nastavte odpor posuvného reostatu (Rt) na 200.05 ohmech pro teplotu 266.5 stupně Celsia, přečtěte si V1, V2, a Uo pro výpočet Rt.

V1 je asi 270,45 mV, V2 je asi 118,46 mV, a U0 je asi 3,0257 V. Vypočtené Rpt je asi 198,16 V, a chybová hodnota je asi 1%. Tabulka ukazuje, že naměřená teplota je 261.3 stupně Celsia, s chybou asi 1%.

Princip měření teploty třívodičového PT100 je založen především na můstkové metodě. Měřicí obvod je obvykle nesymetrický můstek, a PT100 se používá jako odpor ramena můstku můstku. Když proud prochází PT100, změna jeho hodnoty odporu způsobí změnu výstupního napětí můstku. Měřením tohoto výstupního napětí, lze vypočítat hodnotu odporu PT100, a poté lze získat naměřenou teplotu.
Aby se eliminoval vliv odporu olova, třívodičový PT100 má speciální design, připojení jednoho vodiče k napájecímu konci můstku, a další dva vodiče jsou připojeny k ramenu můstku, kde je umístěn PT100 a k rameni můstku, které k němu přiléhá. Takto, obě ramena můstku zavádějí odpory vedení stejné hodnoty odporu, aby byl most ve vyváženém stavu. Proto, změna odporu vedení nemá žádný vliv na výsledek měření. Však, ve skutečném měření budou stále existovat vlivy, jako jsou zařízení. Naměřená hodnota odporu není přesná. Aby se tato chyba odstranila, při čtení lze přidat nějakou kompenzaci.