3-راه حل اندازه گیری سیم برای PT100 (RTD) سنسور

شبیه سازی LTSpice طرح اندازه گیری 3 سیم برای PT100 (RTD) سنسور: Pt100 یک سنسور دمای مقاومت حرارتی است, نام کامل مقاومت پلاتینیوم است 100 اهم. از پلاتین خالص ساخته شده است, و مقدار مقاومت آن در هنگام تغییر دما به صورت خطی به نسبت معینی افزایش می یابد.

PT100, نام کامل مقاومت حرارتی پلاتینیوم, یک سنسور دمای مقاومتی است که از پلاتین ساخته شده است (Pt), و مقدار مقاومت آن با دما تغییر می کند. در 100 بعد از PT به این معنی است که مقدار مقاومت آن است 100 اهم در 0℃, و مقدار مقاومت آن در حدود است 138.5 اهم در 100 ℃. دارای ویژگی های دقت بالا است, ثبات خوب, توانایی ضد تداخل قوی, و رابطه بین مقاومت آن و تغییر دما است: R=R0(1+αT), که در آن α = 0.00392, Ro 100Ω است (مقدار مقاومت در 0℃), و T درجه سانتیگراد است.

جدول تغییر مربوطه مقاومت در برابر درجه حرارت PT100

2. مقاومت pt100 را وارد کنید
از آنجایی که هیچ pt100 در کتابخانه مؤلفه LTspice وجود ندارد, ما باید pt100 را به صورت دستی وارد کنیم. از آنجایی که فایل spice pt100 یافت نشد, ما مقاومت کشویی را به عنوان جایگزین در اینجا وارد می کنیم. برای وارد کردن مقاومت کشویی, شما باید سه فایل زیر را در دایرکتوری نصب LTspice اضافه کنید. سه فایل را کپی کنید (صعودی, asy و lib) به طور جداگانه, برای هر کدام فایل ایجاد کنید, و در نهایت آنها را در محل مربوط به نصب LTSpice قرار دهید. asc را با سایر شماتیک ها قرار دهید, asy را در sym در زیر lib قرار دهید, و lib را در زیر زیر lib قرار دهید. پس از افزودن, شما می توانید پتانسیومتر را در کامپوننت در LTSpice ببینید. این پتانسیومتر مقاومت کشویی مورد نیاز است.

potentiometer_test.asc

نسخه 4
ورق 1 880 680
سیم 272 48 0 48
سیم 528 48 272 48
سیم 272 80 272 48
سیم 528 80 528 48
سیم 0 96 0 48
سیم 0 192 0 176
سیم 272 208 272 176
سیم 528 208 528 176
پرچم 272 208 0
پرچم 0 192 0
پرچم 320 128 خارج 1
پرچم 528 208 0
پرچم 576 128 خارج 2
ولتاژ SYMBOL 0 80 R0
SYMATTR InstName V1
مقدار SYMATTR 10
پتانسیومتر SYMBOL 272 176 M0
SYMATTR InstName U1
برف پاک کن SYMATTR SpiceLine2=0.2
پتانسیومتر SYMBOL 528 176 M0
SYMATTR InstName U2
SYMATTR SpiceLine R=1
برف پاک کن SYMATTR SpiceLine2=0.8
متن 140 228 سمت چپ 2 !.op

پتانسیومتر.asy

نسخه 4
SymbolType BLOCK
خط عادی 16 -31 -15 -16
خط عادی -16 -48 16 -31
خط عادی 16 -64 -16 -48
خط عادی 1 -9 -15 -16
خط عادی 1 0 1 -9
خط عادی 1 -94 1 -87
خط عادی -24 -56 -16 -48
خط عادی -24 -40 -15 -48
خط عادی -47 -48 -15 -48
خط عادی -16 -80 16 -64
خط عادی 1 -87 -16 -80
پنجره 0 30 -90 سمت چپ 2
پنجره 39 30 -50 سمت چپ 2
پنجره 40 31 -23 سمت چپ 2
پیشوند SYMATTR X
SYMATTR ModelFile potentiometer.lib
SYMATTR SpiceLine R=1k
برف پاک کن SYMATTR SpiceLine2=0.5
پتانسیومتر SYMATTR Value2
پین 0 -96 هیچکدام 8
PINATTR PinName 1
PINATTR Spice Order 1
پین 0 0 هیچکدام 8
PINATTR PinName 2
PINATTR Spice Order 2
پین -48 -48 هیچکدام 8
PINATTR PinName 3
PINATTR Spice Order 3

پتانسیومتر.lib

* این پتانسیومتر است
* _____
* 1–|_____|–2
* |
* 3
*
.پتانسیومتر SUBCKT 1 2 3
.param w=limit(برف پاک کن,1متر,.999)
R0 1 3 {R*(1-w)}
R1 3 2 {R*(w)}
.به پایان می رسد

3. پل وتستون برای اندازه گیری مقاومت PT100

اتصال پل وتستون و مدل شبیه سازی LTspice

پل تک بازویی یا مدار وتستون

اتصال پل وتستون و مدل شبیه سازی LTspice:
وقتی پل متعادل است, مقدار اندازه گیری ولتاژ متر معادله?%5CbigtriangleupU=0

I1*Rt=I2*R2

I1*R3=I2*R4

از این, می توان استنباط کرد که: Rt/R3=R2/R4

این است: Rt*R4=R2*R3

نتیجه اندازه گیری مقاومت در این روش ربطی به دقت ولتاژ متر ندارد, دقت مقاومت, و نیروی محرکه الکتریکی. از خطای ناشی از تغییر منبع تغذیه در طول زمان جلوگیری می کند, و از مشکل تقسیم ولتاژ آمپرمتر جلوگیری می کند, شنت متر ولتاژ, و تقسیم بیش از حد ولتاژ سیم.

روش های مختلف اندازه گیری PT100:

چند روش پیشرو مقاومت حرارتی P

زمانی که نقطه دمایی که باید در محل اندازه گیری شود از دستگاه دور باشد, لازم است مقاومت حرارتی را با سیم سرب وصل کنید. مقاومت سرب r است. سیستم دو سیم نمی تواند از خطای ناشی از مقاومت سیم در حین محاسبه جلوگیری کند, و مقدار مقاومت واقعی اندازه گیری شده کوچکتر خواهد بود.

مقاومت مقاومت حرارتی به اضافه سیم سرب r است

به منظور جبران خطا, یک اتصال چهار سیم معرفی شده است. هنگامی که Rt 2r افزایش می یابد, R2 نیز 2r افزایش می یابد. طول سیم مهم نیست, پل را می توان متعادل کرد. چهار سیم باید کشیده شود. از آنجایی که ولتاژ در نقاط p و q برابر است, آنها می توانند معادل یک نقطه باشند, که روش اتصال سه سیمه است, این است, روش اتصال سه سیم شبیه سازی شده در این آزمایش. در عمل, سه سیم نیز بیشتر استفاده می شود, با در نظر گرفتن صرفه جویی و دقت.

4. اندازه گیری سه سیم شبیه سازی LTSpice

3-اندازه گیری سیم, و مدار آپ امپ را در خروجی وصل کنید

این آزمایش از اندازه گیری سه سیم استفاده می کند, و مدار آپ امپ را به قسمت خروجی وصل می کند تا سیگنال خروجی را برای اندازه گیری آسان تقویت کند.
Uo= (V1-V2)*(R17/R15)=20*(V1-V2)

این است, V1=(Uo+20*V2)/20

با توجه به تقسیم ولتاژ مقاومت:

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

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

ولتاژ ورودی این شبیه سازی 3 ولت است. بعد از محاسبه, V2≈108.434mV
V1=(Uo+2168.68)/20
V1=Rt/(R7+Rpt) *3000
بنابراین: Rt=2000V1/(3000-V1)
Rt مقدار مقاومت متناظر PT100 است. مقدار دمای مربوطه را می توان با جستجوی جدول به دست آورد.
مقاومت رئوستات کشویی را تنظیم کنید (Rt) به 130.6 اهم برای دمای 78 درجه سانتیگراد, V1 را بخوانید, V2, و Uo برای محاسبه Rt.

Rt مقدار مقاومت متناظر PT100 است, مقدار دمای مربوطه

V1 حدود 182.82 میلی ولت است, V2 حدود 118.46 میلی ولت است, و U0 حدود 1.39 ولت است. Rpt محاسبه شده حدود 129.78 ولت است. جدول نشان می دهد که دمای خوانده شده است 76 درجه سانتیگراد, که نزدیک است.

مقاومت رئوستات کشویی را تنظیم کنید (Rt) به 200.05 اهم برای دمای 266.5 درجه سانتیگراد, V1 را بخوانید, V2, و Uo برای محاسبه Rt.

V1 حدود 270.45mV است, V2 حدود 118.46 میلی ولت است, و U0 حدود 3.0257 ولت است. Rpt محاسبه شده حدود 198.16 ولت است, و مقدار خطا در حدود است 1%. جدول نشان می دهد که دمای خوانده شده است 261.3 درجه سانتیگراد, با خطای حدود 1%.

اصل اندازه گیری دما PT100 سه سیمه عمدتاً بر اساس روش پل است. مدار اندازه گیری معمولاً یک پل نامتعادل است, و PT100 به عنوان مقاومت بازوی پل پل استفاده می شود. هنگامی که جریان از PT100 عبور می کند, تغییر در مقدار مقاومت آن باعث تغییر در ولتاژ خروجی پل می شود. با اندازه گیری این ولتاژ خروجی, مقدار مقاومت PT100 قابل محاسبه است, و سپس دمای اندازه گیری شده را می توان بدست آورد.
به منظور از بین بردن تأثیر مقاومت سرب, PT100 سه سیمه طراحی خاصی دارد, اتصال یک سیم به انتهای منبع تغذیه پل, و دو سیم دیگر به بازوی پل که PT100 در آن قرار دارد و بازوی پل مجاور آن متصل می شوند.. در این روش, هر دو بازوی پل مقاومت های سربی با مقدار مقاومت یکسان را معرفی می کنند, به طوری که پل در حالت متعادل باشد. از این رو, تغییر مقاومت سرب هیچ تاثیری بر نتیجه اندازه گیری ندارد. هر چند, هنوز هم تأثیراتی مانند دستگاه ها در اندازه گیری واقعی وجود خواهد داشت. مقدار مقاومت اندازه گیری شده دقیق نیست. به منظور رفع این خطا, هنگام خواندن می توان مقداری جبران اضافه کرد.