3-Juhtmemõõtmislahendus PT100 jaoks (RTD) Andur

PT100 3-juhtmelise mõõtmisskeemi LTSpice simulatsioon (RTD) andur: Pt100 on termotakisti temperatuuriandur, täisnimi on plaatinatakisti 100 oomi. See on valmistatud puhtast plaatinast, ja selle takistuse väärtus tõuseb lineaarselt teatud proportsioonis temperatuuri muutumisel.

PT100, plaatina termotakisti täisnimi, on plaatinast valmistatud takistuslik temperatuuriandur (Pt), ja selle takistuse väärtus muutub temperatuuriga. The 100 pärast PT tähendab, et selle takistuse väärtus on 100 oomi 0 ℃ juures, ja selle takistuse väärtus on umbes 138.5 oomi 100 ℃ juures. Sellel on kõrge täpsuse omadused, hea stabiilsus, tugev häiretevastane võime, ning selle takistuse ja temperatuurimuutuse vaheline seos on: R = R0(1+αT), kus α = 0,00392, Ro on 100Ω (takistuse väärtus 0 ℃ juures), ja T on Celsiuse temperatuur.

PT100 temperatuurikindluse vastav muutmistabel

2. Impordi takisti pt100
Kuna LTspice'i komponentide teegis pole pt100, peame pt100 käsitsi importima. Kuna pt100 vürtsifaili ei leitud, impordime siia libiseva takisti asendusena. Liugtakisti importimiseks, peate LTspice'i installikataloogi lisama järgmised kolm faili. Kopeerige kolm faili (asc, asy ja lib) eraldi, luua faile igaühe jaoks, ja lõpuks asetage need LTSpice'i installi vastavasse kohta. Pange asc koos teiste skeemidega, pane asy in sym alla lib, ja pane lib lib all olevasse sub sisse. Pärast lisamist, näete LTSpice'i komponendis potentsiomeetrit. See potentsiomeeter on vajalik libisev takisti.

potentsiometer_test.asc

Versioon 4
LEHT 1 880 680
TRAAT 272 48 0 48
TRAAT 528 48 272 48
TRAAT 272 80 272 48
TRAAT 528 80 528 48
TRAAT 0 96 0 48
TRAAT 0 192 0 176
TRAAT 272 208 272 176
TRAAT 528 208 528 176
LIPP 272 208 0
LIPP 0 192 0
LIPP 320 128 välja1
LIPP 528 208 0
LIPP 576 128 välja2
SYMBOL pinge 0 80 R0
SYMATTR InstName V1
SYMATTR väärtus 10
SYMBOL potentsiomeeter 272 176 M0
SYMATTR InstName U1
SYMATTR SpiceLine2 klaasipuhasti = 0,2
SYMBOL potentsiomeeter 528 176 M0
SYMATTR InstName U2
SYMATTR SpiceLine R=1
SYMATTR SpiceLine2 klaasipuhasti = 0,8
TEKST 140 228 Vasakule 2 !.op

potentsiomeeter.asy

Versioon 4
Sümbolitüüp PLOK
LINE Tavaline 16 -31 -15 -16
LINE Tavaline -16 -48 16 -31
LINE Tavaline 16 -64 -16 -48
LINE Tavaline 1 -9 -15 -16
LINE Tavaline 1 0 1 -9
LINE Tavaline 1 -94 1 -87
LINE Tavaline -24 -56 -16 -48
LINE Tavaline -24 -40 -15 -48
LINE Tavaline -47 -48 -15 -48
LINE Tavaline -16 -80 16 -64
LINE Tavaline 1 -87 -16 -80
AKEN 0 30 -90 Vasakule 2
AKEN 39 30 -50 Vasakule 2
AKEN 40 31 -23 Vasakule 2
SYMATTRi eesliide X
SYMATTR ModelFile potentsiometer.lib
SYMATTR SpiceLine R=1k
SYMATTR SpiceLine2 klaasipuhasti = 0,5
SYMATTR Value2 potentsiomeeter
PIN-kood 0 -96 MITTE ÜKSKI 8
PINATTR PinName 1
PINATTR SpiceOrder 1
PIN-kood 0 0 MITTE ÜKSKI 8
PINATTR PinName 2
PINATTR SpiceOrder 2
PIN-kood -48 -48 MITTE ÜKSKI 8
PINATTR PinName 3
PINATTR SpiceOrder 3

potentsiomeeter.lib

* See on potentsiomeeter
* _____
* 1–|_____|–2
* |
* 3
*
.SUBCKT potentsiomeeter 1 2 3
.param w=piirang(klaasipuhasti,1m,.999)
R0 1 3 {R*(1-w)}
R1 3 2 {R*(w)}
.LÕPPED

3. Wheatstone'i sild PT100 takistuse mõõtmiseks

Wheatstone'i sillaühendus ja LTspice'i simulatsioonimudel

Ühe käega sild või Wheatstone'i ringrada

Wheatstone'i sillaühendus ja LTspice'i simulatsioonimudel:
Kui sild on tasakaalus, pingemõõturi mõõteväärtus ekv?%5CbigtriangleupU=0

I1*Rt=I2*R2

I1*R3=I2*R4

Sellest, sellest võib järeldada: Rt/R3=R2/R4

See on: Rt*R4=R2*R3

Sellisel viisil saadud takistuse mõõtmise tulemusel pole pingemõõturi täpsusega mingit pistmist, takistuse täpsus, ja elektromotoorjõud. See väldib tõrkeid, mis on põhjustatud toiteallika muutumisest aja jooksul, ja väldib ampermeetri pingejaotuse probleemi, pingemõõturi šunt, ja liiga palju juhtmete pingejaotust.

PT100 erinevad mõõtmismeetodid:

Mitmed juhtivad P-termotakisti meetodid

Kui kohapeal mõõdetav temperatuuripunkt on instrumendist kaugel, termotakisti on vaja ühendada juhtmega. Plii takistus on r. Kahejuhtmeline süsteem ei saa vältida traadi takistusest tingitud viga arvutamise ajal, ja tegelik mõõdetud takistuse väärtus on väiksem.

Soojustakisti pluss juhe takistus on r

Vea korvamiseks, võetakse kasutusele neljajuhtmeline ühendus. Kui Rt suureneb 2r võrra, R2 suureneb samuti 2r võrra. Ükskõik kui pikk juhe on, silda saab tasakaalustada. Tuleb tõmmata neli juhet. Kuna pinged punktides p ja q on võrdsed, need võivad olla samaväärsed ühe punktiga, mis on kolmejuhtmeline ühendusviis, see tähendab, selles katses simuleeritud kolmejuhtmeline ühendusmeetod. Praktikas, enamasti kasutatakse ka kolmejuhtmelist, võttes arvesse nii ökonoomsust kui ka täpsust.

4. Kolme juhtmega mõõtmise LTSpice simulatsioon

3-traadi mõõtmine, ja ühendage operatsioonivõimendi vooluahel väljundisse

Selles katses kasutatakse kolme juhtmega mõõtmist, ja ühendab operatsioonivõimendi vooluringi väljundosaga, et võimendada väljundsignaali hõlpsaks mõõtmiseks.
Uo= (V1-V2)*(R17/R15)=20*(V1-V2)

See on, V1=(Uo+20*V2)/20

Vastavalt takisti pingejaotusele:

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

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

Selle simulatsiooni sisendpinge on 3 V. Pärast arvutamist, V2≈108,434 mV
V1=(Uo+2168,68)/20
V1=Rt/(R7+Rpt) *3000
Niisiis: Rt=2000V1/(3000-V1)
Rt on PT100 vastav takistuse väärtus. Vastava temperatuuri väärtuse saab tabelist üles otsides.
Seadistage libiseva reostaadi takistus (Rt) juurde 130.6 oomi temperatuuri jaoks 78 kraadi Celsiuse järgi, loe V1, V2, ja Uo Rt arvutamiseks.

Rt on PT100 vastav takistuse väärtus, vastav temperatuuri väärtus

V1 on umbes 182,82 mV, V2 on umbes 118,46 mV, ja U0 on umbes 1,39 V. Arvutatud Rpt on umbes 129,78 V. Tabelis on näidatud, et loetud temperatuur on 76 kraadi Celsiuse järgi, mis on lähedal.

Seadistage libiseva reostaadi takistus (Rt) juurde 200.05 oomi temperatuuri jaoks 266.5 kraadi Celsiuse järgi, loe V1, V2, ja Uo Rt arvutamiseks.

V1 on umbes 270,45 mV, V2 on umbes 118,46 mV, ja U0 on umbes 3,0257 V. Arvutatud Rpt on umbes 198,16 V, ja vea väärtus on umbes 1%. Tabelis on näidatud, et loetud temperatuur on 261.3 kraadi Celsiuse järgi, veaga umbes 1%.

Kolmejuhtmelise PT100 temperatuuri mõõtmise põhimõte põhineb peamiselt sillameetodil. Mõõteahel on tavaliselt tasakaalustamata sild, ja PT100 kasutatakse silla silla takistina. Kui vool läbib PT100, selle takistuse väärtuse muutus põhjustab muutuse silla väljundpinges. Seda väljundpinget mõõtes, saab arvutada PT100 takistuse väärtuse, ja siis saab mõõdetud temperatuuri saada.
Plii takistuse mõju kõrvaldamiseks, kolme juhtmega PT100 on spetsiaalse disainiga, ühe juhtme ühendamine silla toiteallika otsaga, ja ülejäänud kaks juhet on ühendatud sillaharuga, kus PT100 asub, ja sellega külgneva sillaharuga. Sel viisil, mõlemad sillaharud tekitavad sama takistuse väärtusega pliitakistusi, et sild oleks tasakaalus. Seetõttu, plii takistuse muutus ei mõjuta mõõtmistulemust. Siiski, tegelikul mõõtmisel on endiselt mõjusid, näiteks seadmed. Mõõdetud takistuse väärtus ei ole täpne. Selle vea kõrvaldamiseks, lugemisel saab lisada mingi kompensatsiooni.