3-Λύση μέτρησης σύρματος για PT100 (RTD) Αισθητήρας

Προσομοίωση LTSpice σχεδίου μέτρησης 3 συρμάτων για PT100 (RTD) αισθητήρας: Το Pt100 είναι ένας αισθητήρας θερμοκρασίας θερμικής αντίστασης, το πλήρες όνομα είναι αντίσταση πλατίνας 100 ωμ. Είναι κατασκευασμένο από καθαρή πλατίνα, και η τιμή αντίστασής του αυξάνεται γραμμικά σε μια ορισμένη αναλογία όταν αλλάζει η θερμοκρασία.

PT100, το πλήρες όνομα της θερμικής αντίστασης πλατίνας, είναι ένας αισθητήρας θερμοκρασίας με αντίσταση από πλατίνα (Pt), και η τιμή αντίστασής του αλλάζει με τη θερμοκρασία. Ο 100 μετά το PT σημαίνει ότι η τιμή αντίστασής του είναι 100 Ωμ στους 0℃, και η τιμή αντίστασής του είναι περίπου 138.5 ohms στους 100℃. Έχει τα χαρακτηριστικά της υψηλής ακρίβειας, καλή σταθερότητα, ισχυρή ικανότητα κατά των παρεμβολών, και η σχέση μεταξύ της αντίστασής του και της μεταβολής της θερμοκρασίας είναι: R=R0(1+αT), όπου α =0,00392, Το Ro είναι 100Ω (τιμή αντίστασης στο 0℃), και T είναι η θερμοκρασία Κελσίου.

PT100 αντίσταση θερμοκρασίας αντίστοιχος πίνακας αλλαγών

2. Εισαγωγή αντίστασης pt100
Δεδομένου ότι δεν υπάρχει pt100 στη βιβλιοθήκη στοιχείων LTspice, πρέπει να εισάγουμε το pt100 με μη αυτόματο τρόπο. Δεδομένου ότι το αρχείο μπαχαρικών του pt100 δεν βρέθηκε, εισάγουμε εδώ την συρόμενη αντίσταση ως υποκατάστατο. Για εισαγωγή της συρόμενης αντίστασης, πρέπει να προσθέσετε τα ακόλουθα τρία αρχεία στον κατάλογο εγκατάστασης LTspice. Αντιγράψτε τα τρία αρχεία (αυξ, asy και lib) χωριστά, δημιουργήστε αρχεία για το καθένα, και τέλος τοποθετήστε τα στην αντίστοιχη θέση της εγκατάστασης LTSpice. Βάλτε asc με άλλα σχηματικά, βάλε asy στο sym κάτω από lib, και βάλε το lib στο sub κάτω από το lib. Μετά την προσθήκη, μπορείτε να δείτε το ποτενσιόμετρο στο εξάρτημα στο LTSpice. Αυτό το ποτενσιόμετρο είναι η απαιτούμενη αντίσταση ολίσθησης.

potentiometer_test.asc

Εκδοχή 4
ΣΕΝΤΟΝΙ 1 880 680
ΣΥΡΜΑ 272 48 0 48
ΣΥΡΜΑ 528 48 272 48
ΣΥΡΜΑ 272 80 272 48
ΣΥΡΜΑ 528 80 528 48
ΣΥΡΜΑ 0 96 0 48
ΣΥΡΜΑ 0 192 0 176
ΣΥΡΜΑ 272 208 272 176
ΣΥΡΜΑ 528 208 528 176
ΣΗΜΑΙΑ 272 208 0
ΣΗΜΑΙΑ 0 192 0
ΣΗΜΑΙΑ 320 128 έξω1
ΣΗΜΑΙΑ 528 208 0
ΣΗΜΑΙΑ 576 128 έξω2
ΣΥΜΒΟΛΟ τάση 0 80 R0
SYMATTR InstName V1
Αξία SYMATTR 10
ΣΥΜΒΟΛΟ ποτενσιόμετρο 272 176 Μ0
SYMATTR InstName U1
Υαλοκαθαριστήρας SYMATTR SpiceLine2=0,2
ΣΥΜΒΟΛΟ ποτενσιόμετρο 528 176 Μ0
SYMATTR InstName U2
SYMATTR SpiceLine R=1
Υαλοκαθαριστήρας SYMATTR SpiceLine2=0,8
ΚΕΙΜΕΝΟ 140 228 Αριστερά 2 !.όπ

ποτενσιόμετρο.ασυ

Εκδοχή 4
SymbolType BLOCK
ΓΡΑΜΜΗ Κανονική 16 -31 -15 -16
ΓΡΑΜΜΗ Κανονική -16 -48 16 -31
ΓΡΑΜΜΗ Κανονική 16 -64 -16 -48
ΓΡΑΜΜΗ Κανονική 1 -9 -15 -16
ΓΡΑΜΜΗ Κανονική 1 0 1 -9
ΓΡΑΜΜΗ Κανονική 1 -94 1 -87
ΓΡΑΜΜΗ Κανονική -24 -56 -16 -48
ΓΡΑΜΜΗ Κανονική -24 -40 -15 -48
ΓΡΑΜΜΗ Κανονική -47 -48 -15 -48
ΓΡΑΜΜΗ Κανονική -16 -80 16 -64
ΓΡΑΜΜΗ Κανονική 1 -87 -16 -80
ΠΑΡΑΘΥΡΟ 0 30 -90 Αριστερά 2
ΠΑΡΑΘΥΡΟ 39 30 -50 Αριστερά 2
ΠΑΡΑΘΥΡΟ 40 31 -23 Αριστερά 2
SYMATTR Πρόθεμα X
SYMATTR ModelFile potentiometer.lib
SYMATTR SpiceLine R=1k
Υαλοκαθαριστήρας SYMATTR SpiceLine2=0,5
Ποτενσιόμετρο SYMATTR Value2
ΚΑΡΦΙΤΣΑ 0 -96 ΚΑΝΕΝΑΣ 8
PINATTR PinName 1
Παραγγελία Spice PINATTR 1
ΚΑΡΦΙΤΣΑ 0 0 ΚΑΝΕΝΑΣ 8
PINATTR PinName 2
Παραγγελία Spice PINATTR 2
ΚΑΡΦΙΤΣΑ -48 -48 ΚΑΝΕΝΑΣ 8
PINATTR PinName 3
Παραγγελία Spice PINATTR 3

ποτενσιόμετρο.lib

* Αυτό είναι το ποτενσιόμετρο
* _____
* 1–|_____|–2
* |
* 3
*
.Ποτενσιόμετρο SUBCKT 1 2 3
.παράμ w=όριο(καθαριστής,1m,.999)
R0 1 3 {R*(1-w)}
R1 3 2 {R*(w)}
.ΤΕΛΕΙΩΝΕΙ

3. Γέφυρα Wheatstone για μέτρηση της αντίστασης PT100

Σύνδεση γέφυρας Wheatstone και μοντέλο προσομοίωσης LTspice

Γέφυρα ενός βραχίονα ή κύκλωμα Wheatstone

Σύνδεση γέφυρας Wheatstone και μοντέλο προσομοίωσης LTspice:
Όταν η γέφυρα είναι ισορροπημένη, η τιμή μέτρησης του μετρητή τάσης εξ?%5CbigtriangleupU=0

I1*Rt=I2*R2

I1*R3=I2*R4

Από αυτό, μπορεί να συναχθεί ότι: Rt/R3=R2/R4

Ήτοι: Rt*R4=R2*R3

Το αποτέλεσμα της μέτρησης αντίστασης με αυτόν τον τρόπο δεν έχει καμία σχέση με την ακρίβεια του μετρητή τάσης, την ακρίβεια της αντίστασης, και η ηλεκτροκινητική δύναμη. Αποφεύγει το σφάλμα που προκαλείται από την αλλαγή του τροφοδοτικού με την πάροδο του χρόνου, και αποφεύγει το πρόβλημα της διαίρεσης τάσης αμπερόμετρου, διακλάδωση μετρητή τάσης, και πάρα πολλή διαίρεση τάσης καλωδίων.

Διαφορετικές μέθοδοι μέτρησης του PT100:

Διάφορες κύριες μέθοδοι θερμικής αντίστασης P

Όταν το σημείο θερμοκρασίας που πρέπει να μετρηθεί επί τόπου είναι πολύ μακριά από το όργανο, είναι απαραίτητο να συνδέσετε τη θερμική αντίσταση με ένα καλώδιο μολύβδου. Η αντίσταση μολύβδου είναι r. Το σύστημα δύο καλωδίων δεν μπορεί να αποφύγει το σφάλμα που προκαλείται από την αντίσταση του καλωδίου κατά τον υπολογισμό, και η πραγματική τιμή αντίστασης που μετρήθηκε θα είναι μικρότερη.

Η αντίσταση της θερμικής αντίστασης συν το καλώδιο μολύβδου είναι r

Προκειμένου να αντισταθμιστεί το σφάλμα, εισάγεται μια σύνδεση τεσσάρων καλωδίων. Όταν το Rt αυξάνεται κατά 2r, Το R2 αυξάνεται επίσης κατά 2r. Δεν έχει σημασία πόσο μακρύ είναι το καλώδιο, η γέφυρα μπορεί να ισορροπήσει. Πρέπει να τραβηχτούν τέσσερα καλώδια. Αφού οι τάσεις στα σημεία p και q είναι ίσες, μπορούν να ισοδυναμούν με ένα σημείο, που είναι η μέθοδος σύνδεσης τριών καλωδίων, ήτοι, η μέθοδος σύνδεσης τριών συρμάτων που προσομοιώθηκε σε αυτό το πείραμα. Στην πράξη, Χρησιμοποιείται επίσης περισσότερο από τρία σύρματα, λαμβάνοντας υπόψη τόσο την οικονομία όσο και την ακρίβεια.

4. Μέτρηση τριών συρμάτων Προσομοίωση LTSpice

3-μέτρηση σύρματος, και συνδέστε το κύκλωμα ενισχυτή λειτουργίας στην έξοδο

Αυτό το πείραμα χρησιμοποιεί μέτρηση τριών συρμάτων, και συνδέει το κύκλωμα ενισχυτή op στο τμήμα εξόδου για να ενισχύσει το σήμα εξόδου για εύκολη μέτρηση.
Uo= (V1-V2)*(R17/R15)=20*(V1-V2)

Ήτοι, V1=(Uo+20*V2)/20

Σύμφωνα με τη διαίρεση τάσης της αντίστασης:

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

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

Η τάση εισόδου αυτής της προσομοίωσης είναι 3V. Μετά τον υπολογισμό, V2≈108.434mV
V1=(Uo+2168,68)/20
V1=Rt/(R7+Rpt) *3000
Ετσι: Rt=2000V1/(3000-V1)
Το Rt είναι η αντίστοιχη τιμή αντίστασης του PT100. Η αντίστοιχη τιμή θερμοκρασίας μπορεί να ληφθεί αναζητώντας τον πίνακα.
Ρυθμίστε την αντίσταση του συρόμενου ρεοστάτη (Rt) να 130.6 ohms για τη θερμοκρασία του 78 βαθμούς Κελσίου, διαβάστε το V1, V2, και Uo για τον υπολογισμό Rt.

Το Rt είναι η αντίστοιχη τιμή αντίστασης του PT100, αντίστοιχη τιμή θερμοκρασίας

V1 is about 182.82mV, V2 is about 118.46mV, and U0 is about 1.39V. The calculated Rpt is about 129.78V. The table shows that the temperature read is 76 βαθμούς Κελσίου, which is close.

Ρυθμίστε την αντίσταση του συρόμενου ρεοστάτη (Rt) να 200.05 ohms για τη θερμοκρασία του 266.5 βαθμούς Κελσίου, διαβάστε το V1, V2, και Uo για τον υπολογισμό Rt.

V1 is about 270.45mV, V2 is about 118.46mV, and U0 is about 3.0257V. The calculated Rpt is about 198.16V, and the error value is about 1%. The table shows that the temperature read is 261.3 βαθμούς Κελσίου, with an error of about 1%.

The temperature measurement principle of the three-wire PT100 is mainly based on the bridge method. The measurement circuit is usually an unbalanced bridge, and the PT100 is used as a bridge arm resistor of the bridge. When current passes through the PT100, the change in its resistance value will cause the change in the output voltage of the bridge. By measuring this output voltage, the resistance value of the PT100 can be calculated, and then the measured temperature can be obtained.
In order to eliminate the influence of lead resistance, the three-wire PT100 adopts a special design, connecting one wire to the power supply end of the bridge, and the other two wires are connected to the bridge arm where the PT100 is located and the bridge arm adjacent to it. Τοιουτοτροπώς, both bridge arms introduce lead resistances of the same resistance value, so that the bridge is in a balanced state. Επομένως, the change in lead resistance has no effect on the measurement result. Ωστόσο, there will still be influences such as devices in actual measurement. The measured resistance value is not accurate. In order to eliminate this error, some compensation can be added when reading.