Roztok obvodu teploty PT100/PT1000

1. Tabulka změny odolnosti teploty PT100 a PT1000
Kovové tepelné rezistory, jako je nikl, Nedodržené rezistory mědi a platinových rezistorů mají pozitivní korelaci se změnou odporu s teplotou. Platina má nejstabilnější fyzikální a chemické vlastnosti a je nejrozšířenější. Rozsah měření teploty běžně používaného platinového rezistoru PT100 je -200 ～ 850 ℃. Navíc, rozsahy měření teploty PT500, PT1000, atd. jsou postupně sníženy. PT1000, Rozsah měření teploty -200 ～ 420 ℃. Podle mezinárodního standardu IEC751, Teplotní charakteristiky platinového rezistoru PT1000 splňuje následující požadavky:

Křivka charakteristiky teploty PT1000

Podle teplotní charakteristické křivky teploty PT1000, Sklon charakteristické křivky odporu mění v normálním provozní teplotě jen málo (Jak je znázorněno na obrázku 1). Přes lineární montáž, přibližný vztah mezi odporem a teplotou je:

1.1 Tabulka změny odolnosti teploty PT100

Tabulka změny odolnosti teploty PT100

1.2 Tabulka změny teploty PT1000

Tabulka změny teploty PT1000

2. Běžně používaná řešení obvodů získávání

2.1 Výstup dělení napětí rezistoru 0 ~ 3,3V/3V Analogové napětí

Jednorázová přímá akvizice
Výstupní rozsah napětí měření teploty je 0 ~ 3,3 V, PT1000 (Hodnota odporu PT1000 se výrazně změní, Citlivost měření teploty je vyšší než PT100; PT100 je vhodnější pro měření teploty ve velkém měřítku).

Výstupy děliče napětí rezistoru 0 ~ 3,3 V 3V Analogové napětí

Nejjednodušším způsobem je použití metody dělení napětí. Napětí je referenční zdroj napětí 4V generovaný referenčním zdrojem napětí TL431, nebo REF3140 lze použít ke generování 4,096V jako referenčního zdroje. Čipy z referenčního zdroje zahrnují také REF3120, 3125, 3130, 3133, a 3140. Čip používá balíček SOT-32 a 5V vstupní napětí. Výstupní napětí lze vybrat podle požadovaného referenčního napětí. Samozřejmě, Podle normálního vstupního rozsahu napětí AD Port MCU, nesmí překročit 3V/3,3 V.

2.2 Výstup dělení napětí rezistoru 0 ~ 5V Analogové napětí MCU AD Port Přímé získávání.
Samozřejmě, Některé obvody používají napájecí zdroj 5V MCU, a maximální provozní proud PT1000 je 0,5 mA, K zajištění normálního provozu komponent by tedy měla být použita vhodná hodnota odporu.
Například, 3,3 V ve výše uvedeném schématu dělení napětí je nahrazen 5V. Výhodou je, že dělení 5V napětí je citlivější než 3,3 V, A akvizice je přesnější. Pamatujte, Teoretické vypočítané výstupní napětí nesmí překročit +5V. Jinak, způsobí to poškození MCU.

2.3 Nejčastěji používané měření mostu
R11, R12, R13 a PT1000 se používají k vytvoření měřicího mostu, kde R11 = R13 = 10k, R12 = 1000R Precision Resions. Pokud se hodnota odporu PT1000 nerovná hodnotě odporu R12, Most vyloží diferenční signál napětí na úrovni MV. Tento signál rozdílu napětí je zesílen obvodem zesilovače přístroje a vydává požadovaný napěťový signál. Tento signál může být přímo připojen k čipu konverze reklamy nebo reklamním portem mikrokontroléru.

R11, R12, R13 a PT1000 se používají k vytvoření měřicího mostu

Princip měření odporu tohoto obvodu:
1) PT1000 je termistor. Jak se teplota mění, Odpor se v podstatě mění lineárně.
2) Na 0 stupně, Odpor PT1000 je 1 kΩ, pak jsou UB a UA stejné, to je, Uba = ub – Do = 0.
3) Za předpokladu, že při určité teplotě, Odpor PT1000 je 1,5 kΩ, pak UB a UA nejsou stejné. Podle principu dělení napětí, Můžeme zjistit, že uba = ub – Dělat > 0.
4) OP07 je operační zesilovač, a jeho zisk napětí A závisí na externím obvodu, kde a = r2/r1 = 17.5.
5) Výstupní napětí UO OP07 = UBA * A. Pokud tedy použijeme voltmetr k měření výstupního napětí OP07, Můžeme odvodit hodnotu UAB. Protože UA je známá hodnota, Můžeme dále vypočítat hodnotu UB. Pak, pomocí principu dělení napětí, Můžeme vypočítat specifickou hodnotu odporu PT1000. Tohoto procesu lze dosáhnout pomocí výpočtu softwaru.
6) Pokud známe hodnotu odporu PT1000 při jakékoli teplotě, Musíme jen vyhledat stůl na základě hodnoty odporu, abychom znali aktuální teplotu.

2.4 Konstantní zdroj proudu
Kvůli samohněčnému účinku tepelného rezistoru, proud protékající rezistorem by měl být co nejmenší. Obvykle, Očekává se, že proud bude menší než 10 mA. Bylo ověřeno, že samohryje se pt100 1 MW způsobí změnu teploty 0,02-0,75 ℃. Proto, Snížení proudu platinového rezistoru PT100 může také snížit jeho změnu teploty. Však, Pokud je proud příliš malý, je náchylný k zásahu do hluku, Hodnota je tedy obecně 0.5-2 Ma, Zdrojový proud s konstantním proudem je tedy vybrán jako zdroj konstantního proudu 1MA.

Čip je vybrán jako čip konstantního zdroje napětí TL431, a poté přeměněni na zdroj s konstantním proudem pomocí aktuální negativní zpětné vazby. Obvod je zobrazen na obrázku

Mezi nimi, Operační zesilovač CA3140 se používá ke zlepšení nákladové kapacity aktuálního zdroje, a vzorec výpočtu pro výstupní proud je:

Odpor by měl být a 0.1% přesný odpor. Konečný výstupní proud je 0,996 mA, to je, přesnost je 0.4%.

Zdrojový obvod s konstantním proudem by měl mít následující vlastnosti

Vyberte zdroj konstantního napětí čip TL431

Stabilita teploty: Protože naše prostředí měření teploty je 0-100 ℃, Výstup aktuálního zdroje by neměl být citlivý na teplotu. TL431 má extrémně nízký teplotní koeficient a drift nízké teploty.

Regulace dobré zatížení: Pokud je aktuální zvlnění příliš velké, způsobí to chyby čtení. Podle teoretické analýzy, Protože vstupní napětí se pohybuje mezi 100-138,5 mV, a rozsah měření teploty je 0-100 ℃, Přesnost měření teploty je ± 1 stupně Celsia, Výstupní napětí by se tedy mělo změnit o 38,5/100 = 0,385 mV pro každý 1 ℃ zvýšení teploty okolního okolí. Aby bylo zajištěno, že současná fluktuace neovlivňuje přesnost, Zvažte nejextrémnější případ, na 100 stupně Celsia, Hodnota odporu PT100 by měla být 138,5R. Pak by mělo být aktuální zvlnění menší než 0,385/138,5 = 0,000278ma, to je, Aktuální změna během změny zatížení by měla být menší než 0,000278ma. Ve skutečné simulaci, Aktuální zdroj zůstává v podstatě nezměněn.
3. Řešení obvodu AD623

Obvodový roztok AD623 Akvizice PT1000

Princip se může vztahovat na výše uvedený princip měření mostu.
Získání nízké teploty:

Získání vysoké teploty

4. Řešení obvodu AD620

Řešení akvizice AD620 PT100

AD620 PT100 Akviziční roztok Vysoká teplota (150°):

Nízké teploty AD620 PT100 (-40°):

AD620 PT100 Akviziční řešení pokojová teplota (20°):

5. Analýza filtrování PT100 a PT1000

Získání teploty v nějakém komplexu, Tvrdá nebo zvláštní prostředí budou podléhat velkému rušení, hlavně včetně EMI a REI.

Například, Při aplikaci získávání teploty motoru, Řízení motoru a vysokorychlostní rotace motoru způsobuje vysokofrekvenční poruchy.

Uvnitř leteckých a leteckých vozidel je také velké množství scénářů kontroly teploty, které měří a řídí energetický systém a systém kontroly životního prostředí. Jádrem kontroly teploty je měření teploty. Protože odpor termistoru se může lineárně měnit s teplotou, Použití odolnosti vůči platině k měření teploty je účinnou metodou měření teploty s vysokou přesností. Hlavní problémy jsou následující:
1. Snadno se zavede odpor na olověném drátu, což ovlivňuje přesnost měření senzoru;
2. V některých silných elektromagnetických interferenčních prostředích, Interference může být převedeno na výstup DC po opravě pomocí zesilovače přístroje
Chyba offsetu, ovlivňující přesnost měření.
5.1 Akviziční obvod Aerospace Airborne

Akviziční obvod Aerospace Airborne

Naleznete v návrhu akvizičního obvodu vzduchu PT1000 pro anti-elektromagnetické rušení v určitém letectví.

Filtr je nastaven na nejvzdálenějším konci akvizičního obvodu. Obvod předběžného zpracování PT1000 je vhodný pro anti-elektromagnetické rušení předzpracování rozhraní vzdušného elektronického zařízení;
Konkrétní obvod je:
Vstupní napětí +15V je přeměněno na zdroj vysoce přesného napětí +5V prostřednictvím regulátoru napětí, a +5V zdroj napětí je přímo připojen k rezistoru R1.
Druhý konec rezistoru R1 je rozdělen do dvou cest, jeden připojený k vstupu ve fázi OP zesilovače, a druhý připojený k rezistoru PT1000 a konec filtrem typu T S1. Výstup zesilovače OP je připojen k invertujícímu vstupu, aby vytvořil napěťový sledovač, a invertující vstup je připojen k podzemnímu portu regulátoru napětí, aby se zajistilo, že napětí na vstupu v fázi je vždy nula. Po průchodu filtrem S2, Jeden konec rezistoru PT1000 je rozdělen do dvou cest, Jedna cesta se používá jako vstupní terminál diferenciálního napětí D prostřednictvím rezistoru R4, a druhá cesta je spojena s AGND prostřednictvím rezistoru R2. Po průchodu filtrem S3, Druhý konec B rezistoru PT1000 je rozdělen do dvou cest, Jedna cesta se používá jako vstupní terminál diferenciálního napětí E prostřednictvím rezistoru R5, a druhá cesta je spojena s AGND prostřednictvím rezistoru R3. D a E jsou spojeny pomocí kondenzátoru C3, D je připojen k AgND prostřednictvím kondenzátoru C1, a E je připojen k AGND prostřednictvím kondenzátoru C2; Přesná hodnota odporu PT1000 lze vypočítat měřením rozdílného napětí mezi D a E.

Vstupní napětí +15V je přeměněno na zdroj vysoce přesného napětí +5V prostřednictvím regulátoru napětí. +5V je přímo připojeno k R1. Druhý konec R1 je rozdělen do dvou cest, Jeden je připojen k vstupnímu terminálu ve fázi OP zesilovače, a druhý je připojen k rezistoru PT1000 A přes filtr typu T S1. Výstup zesilovače OP je připojen k invertujícímu vstupu, aby vytvořil napěťový sledovač, a invertující vstup je připojen k podzemnímu portu regulátoru napětí, aby se zajistilo, že napětí na invertujícím vstupu je vždy nulové. V tuto chvíli, proud protékající R1 je konstanta 0,5 mA. Regulátor napětí používá AD586TQ/883B, A OP AMP používá OP467A.

Po průchodu filtrem S2, Jeden konec rezistoru PT1000 je rozdělen do dvou cest, jeden přes rezistor R4 jako vstupní konec diferenciálního napětí D, a jeden přes rezistor R2 na Agnd; Po průchodu filtrem S3, Druhý konec B rezistoru PT1000 je rozdělen do dvou cest, jeden přes rezistor R5 jako vstupní konec diferenciálního napětí e, a jeden přes rezistor R3 na Agnd. D a E jsou spojeny pomocí kondenzátoru C3, D je připojen k AgND prostřednictvím kondenzátoru C1, a E je připojen k AGND prostřednictvím kondenzátoru C2.
Odpor R4 a R5 je 4,02 K ohmy, Odpor R1 a R2 je 1m ohm, Kapacita C1 a C2 je 1000pf, a kapacita C3 je 0,047uf. R4, R5, C1, C2, a C3 společně tvoří síť RFI filtru, který dokončuje filtrování vstupního signálu s nízkým průchodem, Mezi objekty, které mají být odfiltrovány. Výpočet mezní frekvence –3DB v rušení běžného režimu a rušení diferenciálního režimu přenášeného ve vstupním signálu je uvedeno ve vzorci:

Nahrazení hodnoty odporu do výpočtu, Frekvence mezní frekvence běžného režimu je 40 kHz, a mezní frekvence diferenciálního režimu je 2,6 kHz.
Koncový bod B je připojen k AGND prostřednictvím filtru S4. Mezi nimi, Filtrační pozemní terminály od S1 do S4 jsou spojeny s půdou pro stínění letadla. Protože proud protékající PT1000 je známý 0,05 mA, Přesná hodnota odporu PT1000 lze vypočítat měřením diferenciálního napětí na obou koncích D a E.
S1 až S4 Použijte filtry typu T, Model GTL2012X - 103T801, s mezní frekvencí 1 m ± 20%. Tento obvod zavádí filtry s nízkým průchodem do linek externího rozhraní a provádí filtrování RFI na diferenciálním napětí. Jako obvod předběžného zpracování pro PT1000, účinně eliminuje elektromagnetické a RFI záření interference, což výrazně zlepšuje spolehlivost shromážděných hodnot. Navíc, Napětí se přímo měří z obou konců odporu PT1000, Eliminace chyby způsobené odporem olova a zlepšením přesnosti hodnoty odporu.

5.2 Filtr typu T.
Filtr typu T se skládá ze dvou induktorů a kondenzátorů. Oba konce mají vysokou impedanci, a jeho ztráta vložení je podobná výkonnosti filtru typu π, ale není to náchylné k “vyzvánění” a lze jej použít při přepínání obvodů.