3-Solución de medición de cables para PT100 (IDT) Sensor

Simulación LTSpice del esquema de medición de 3 cables para PT100 (IDT) sensor: Pt100 es un sensor de temperatura de resistencia térmica, el nombre completo es resistencia de platino 100 ohmios. Está hecho de platino puro., y su valor de resistencia aumenta linealmente en una cierta proporción cuando la temperatura cambia.

PT100, el nombre completo de la resistencia térmica de platino, Es un sensor de temperatura resistivo hecho de platino. (punto), y su valor de resistencia cambia con la temperatura. El 100 después de PT significa que su valor de resistencia es 100 ohmios a 0 ℃, y su valor de resistencia es aproximadamente 138.5 ohmios a 100 ℃. Tiene las características de alta precisión., buena estabilidad, fuerte capacidad antiinterferencia, y la relación entre su resistencia y el cambio de temperatura es: R=R0(1+αT), donde α =0.00392, Ro es 100Ω (valor de resistencia a 0 ℃), y T es la temperatura Celsius.

Tabla de cambios correspondiente a la resistencia a la temperatura PT100

2. Importar resistencia pt100
Dado que no hay pt100 en la biblioteca de componentes de LTspice, Necesitamos importar pt100 manualmente.. Dado que no se encuentra el archivo de especias de pt100, importamos la resistencia deslizante aquí como sustituto. Para importar la resistencia deslizante, debe agregar los siguientes tres archivos en el directorio de instalación de LTspice. Copia los tres archivos. (asc, asy y lib) por separado, crear archivos para cada, y finalmente ponerlos en la ubicación correspondiente de la instalación de LTSpice. Poner asc con otros esquemas, poner asy en sym bajo lib, y poner lib en sub debajo de lib. Después de agregar, puedes ver el potenciómetro en el componente en LTSpice. Este potenciómetro es la resistencia deslizante requerida..

potenciómetro_test.asc

Versión 4
HOJA 1 880 680
CABLE 272 48 0 48
CABLE 528 48 272 48
CABLE 272 80 272 48
CABLE 528 80 528 48
CABLE 0 96 0 48
CABLE 0 192 0 176
CABLE 272 208 272 176
CABLE 528 208 528 176
BANDERA 272 208 0
BANDERA 0 192 0
BANDERA 320 128 fuera1
BANDERA 528 208 0
BANDERA 576 128 fuera2
voltaje del SÍMBOLO 0 80 R0
SYMATTR Nombre de institución V1
Valor SYMATTR 10
Potenciómetro SÍMBOLO 272 176 M0
SYMATTR Nombre de institución U1
Limpiador SYMATTR SpiceLine2 = 0,2
Potenciómetro SÍMBOLO 528 176 M0
SYMATTR Nombre de institución U2
SYMATTR Línea especia R=1
Limpiador SYMATTR SpiceLine2=0,8
TEXTO 140 228 Izquierda 2 !.op

potenciómetro.asy

Versión 4
Tipo de símbolo BLOQUE
LÍNEA normal 16 -31 -15 -16
LÍNEA normal -16 -48 16 -31
LÍNEA normal 16 -64 -16 -48
LÍNEA normal 1 -9 -15 -16
LÍNEA normal 1 0 1 -9
LÍNEA normal 1 -94 1 -87
LÍNEA normal -24 -56 -16 -48
LÍNEA normal -24 -40 -15 -48
LÍNEA normal -47 -48 -15 -48
LÍNEA normal -16 -80 16 -64
LÍNEA normal 1 -87 -16 -80
VENTANA 0 30 -90 Izquierda 2
VENTANA 39 30 -50 Izquierda 2
VENTANA 40 31 -23 Izquierda 2
Prefijo X de SYMATTR
SYMATTR ModelFile potenciómetro.lib
SYMATTR SpiceLine R=1k
Limpiador SYMATTR SpiceLine2=0,5
Potenciómetro SYMATTR Value2
ALFILER 0 -96 NINGUNO 8
PINATTR Nombre del pin 1
Orden de especias PINATTR 1
ALFILER 0 0 NINGUNO 8
PINATTR Nombre del pin 2
Orden de especias PINATTR 2
ALFILER -48 -48 NINGUNO 8
PINATTR Nombre del pin 3
Orden de especias PINATTR 3

potenciómetro.lib

* este es el potenciometro
* _____
* 1–|_____|–2
* |
* 3
*
.Potenciómetro SUBCKT 1 2 3
.parámetro w=límite(limpiaparabrisas,1metro,.999)
R0 1 3 {R*(1-w)}
R1 3 2 {R*(w)}
.TERMINA

3. Puente de Wheatstone para medir la resistencia PT100

Conexión del puente de Wheatstone y modelo de simulación LTspice

Puente de un solo brazo o circuito de Wheatstone

Conexión del puente de Wheatstone y modelo de simulación LTspice:
Cuando el puente está equilibrado, el valor de medición del medidor de voltaje eq?%5CbigtriangleupU=0

I1*Rt=I2*R2

I1*R3=I2*R4

De esto, se puede deducir que: Rt/R3=R2/R4

Eso es: Rt*R4=R2*R3

El resultado de la medición de resistencia de esta manera no tiene nada que ver con la precisión del voltímetro., la precisión de la resistencia, y la fuerza electromotriz. Evita el error causado por el cambio de la fuente de alimentación con el tiempo., y evita el problema de la división de voltaje del amperímetro, derivación del medidor de voltaje, y demasiada división de voltaje de cable.

Diferentes métodos de medición del PT100:

Varios métodos líderes de resistencia térmica P

Cuando el punto de temperatura a medir en el sitio está lejos del instrumento, es necesario conectar la resistencia térmica con un cable. La resistencia del plomo es r. El sistema de dos hilos no puede evitar el error causado por la resistencia del cable durante el cálculo., y el valor de resistencia real medido será menor.

La resistencia de la resistencia térmica más el cable es r

Para compensar el error, se introduce una conexión de cuatro cables. Cuando Rt aumenta en 2r, R2 también aumenta en 2r. No importa qué tan largo sea el cable, el puente se puede equilibrar. Es necesario dibujar cuatro cables.. Dado que los voltajes en los puntos p y q son iguales, pueden ser equivalentes a un punto, cual es el metodo de conexion de tres hilos, eso es, El método de conexión de tres cables simulado en este experimento.. En la práctica, tres hilos también se utilizan principalmente, teniendo en cuenta tanto la economía como la precisión.

4. Simulación LTSpice de medición de tres hilos

3-medición de alambre, y conecte el circuito del amplificador operacional en la salida

Este experimento utiliza medición de tres cables., y conecta el circuito del amplificador operacional a la parte de salida para amplificar la señal de salida para facilitar la medición..
uo= (V1-V2)*(R17/R15)=20*(V1-V2)

Eso es, V1=(Uo+20*V2)/20

Según la división de voltaje de la resistencia.:

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

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

El voltaje de entrada de esta simulación es 3V.. Después del cálculo, V2≈108.434mV
V1=(Uo+2168.68)/20
V1=Rt/(R7+Rpt) *3000
Entonces: Rt=2000V1/(3000-V1)
Rt es el valor de resistencia correspondiente de PT100. El valor de temperatura correspondiente se puede obtener consultando la tabla..
Establecer la resistencia del reóstato deslizante. (RT) a 130.6 ohmios para la temperatura de 78 grados Celsius, leer V1, V2, y Uo para calcular Rt.

Rt es el valor de resistencia correspondiente de PT100, valor de temperatura correspondiente

V1 es aproximadamente 182,82 mV, V2 es aproximadamente 118,46 mV, y U0 es aproximadamente 1,39 V. El Rpt calculado es de aproximadamente 129,78 V.. La tabla muestra que la temperatura leída es 76 grados Celsius, que esta cerca.

Establecer la resistencia del reóstato deslizante. (RT) a 200.05 ohmios para la temperatura de 266.5 grados Celsius, leer V1, V2, y Uo para calcular Rt.

V1 es aproximadamente 270,45 mV, V2 es aproximadamente 118,46 mV, y U0 es aproximadamente 3.0257V. El Rpt calculado es de aproximadamente 198,16 V., y el valor del error es aproximadamente 1%. La tabla muestra que la temperatura leída es 261.3 grados Celsius, con un error de aproximadamente 1%.

El principio de medición de temperatura del PT100 de tres hilos se basa principalmente en el método puente. El circuito de medición suele ser un puente desequilibrado., y el PT100 se utiliza como resistencia del brazo del puente. Cuando la corriente pasa por el PT100, el cambio en su valor de resistencia provocará el cambio en el voltaje de salida del puente. Midiendo este voltaje de salida, Se puede calcular el valor de resistencia del PT100., y luego se puede obtener la temperatura medida.
Para eliminar la influencia de la resistencia del plomo., el PT100 de tres hilos adopta un diseño especial, conectando un cable al extremo de la fuente de alimentación del puente, y los otros dos cables están conectados al brazo del puente donde se encuentra el PT100 y el brazo del puente adyacente a él.. De este modo, Ambos brazos del puente introducen resistencias de plomo del mismo valor de resistencia., para que el puente esté en un estado equilibrado. Por lo tanto, el cambio en la resistencia del cable no tiene ningún efecto en el resultado de la medición. Sin embargo, todavía habrá influencias como los dispositivos en la medición real. El valor de resistencia medido no es exacto. Para eliminar este error, Se puede agregar alguna compensación al leer..