Metallilämpövastusanturin PT100 ja PT1000 vastukset ja piirit

PT100- tai PT1000-anturin lämpötilan mittauspiiri koostuu tyypillisesti vakaasta virtalähteestä anturin virittämiseksi, erittäin tarkka resistanssin mittauspiiri, joka havaitsee resistanssin muutoksen lämpötilan mukaan, ja analogia-digitaali-muunnin (ADC) muuntaa mitattu jännite digitaaliseksi signaaliksi, joka voidaan käsitellä mikro-ohjaimella tai tiedonkeruujärjestelmällä; avainero PT100- ja PT1000-piirin välillä on vastusarvojen asteikko, koska Pt100:n nimellisvastus on 100 ohmia 0 °C:ssa, kun taas Pt1000:ssa on 1000 ohmia 0°C:ssa, vaatii usein säätöjä mittauspiirissä halutun tarkkuuden ja sovelluksen mukaan.

Artikkeli esittelee PT100 ja PT1000 metallisten lämpövastusantureiden resistanssin muutoksen eri lämpötiloissa, sekä erilaisia ​​lämpötilan mittauspiiriratkaisuja. Sisältää vastusjännitteen jaon, sillan mittaus, vakiovirtalähde ja AD623, AD620 hankintapiiri. Häiriöiden estämiseksi, erityisesti sähkömagneettiset häiriöt ilmailualalla, ehdotetaan ilmassa olevan PT1000 lämpötila-anturin hankintapiirin suunnittelua, sisältää T-tyypin suodattimen suodatukseen ja mittaustarkkuuden parantamiseen.
CSDN:n älykkään teknologian avulla luoma tiivistelmä

PT100 Lämpötilakaapelin anturi tarkkaan lämpötilan mittaukseen säiliöissä, säiliöt ja putket

Lämpötila-anturin T100 korkean lämpötilan -50～260 kaapeli

PT100 platinavastuslämpötila-anturi lähettimen pintalämpötilaan

PT100/PT1000 lämpötilan mittauspiiriratkaisu
1. PT100- ja PT1000-anturien lämpötilavastuksen muutostaulukko
Metalliset lämpövastukset, kuten nikkeli, kupari- ja platinavastuksilla on positiivinen korrelaatio lämpötilan muutoksen kanssa. Platinalla on vakaimmat fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet ja sitä käytetään laajimmin. Yleisesti käytettyjen platinaresistanssin Pt100-anturien lämpötilan mittausalue on -200～850 ℃, ja lämpötilan mittausalueet Pt500, Pt1000 anturit, jne. vähennetään peräkkäin. Pt1000, lämpötilan mittausalue on -200 ～ 420 ℃. Kansainvälisen IEC751 standardin mukaan, platinavastuksen Pt1000 lämpötilaominaisuudet täyttävät seuraavat vaatimukset:

PT1000 Lämpötilaominaisuuskäyrä

PT1000 -lämpötilaominaisuuskäyrän mukaan, resistanssin ominaiskäyrän kaltevuus muuttuu hieman normaalin käyttölämpötila-alueen sisällä (Kuten kuvassa on esitetty 1). Likimääräinen resistanssin ja lämpötilan välinen suhde voidaan saada lineaarisovituksella:

PT100 Lämpötilankestävyystaulukko 1

2. Yleisesti käytetyt hankintapiiriratkaisut

2. 1 Vastusjännitejakajan lähtö 0~3,3V/3V analoginen jännite yhden sirun AD-portin suora hankinta
Lämpötilan mittauspiirin jännitteen lähtöalue on 0 ~ 3,3 V, PT1000 (PT1000 -vastusarvo muuttuu suuresti, ja lämpötilan mittausherkkyys on suurempi kuin PT100; PT100 sopii paremmin suurten lämpötilan mittaamiseen).

Yksinkertaisin tapa on käyttää jännitteen jakamismenetelmää. Jännitteen tuottaa TL431-jännitteen referenssilähdesiru, joka on 4V jännitteen vertailulähde. Vaihtoehtoisesti, REF3140:tä voidaan käyttää 4,096 V:n tuottamiseen referenssilähteenä. Viitelähdepiirit sisältävät myös REF3120:n, 3125, 3130, 3133, ja 3140. Siru käyttää SOT-32-pakettia ja 5V tulojännitettä. Lähtöjännite voidaan valita vaaditun vertailujännitteen mukaisesti. Tietenkin, mikro-ohjaimen AD-portin normaalin jännitetuloalueen mukaan, Se ei voi ylittää 3 V/3,3 V.

PT100 yhden sirun AD-porttipiirin suora hankinta

2.2 Vastusjännitejakolähtö 0~5V analoginen jännite, ja mikro-ohjaimen AD-portti kerää sen suoraan.
Tietenkin, Jotkut piirit saavat virtansa 5 V:n mikrokontrollerista, ja PT1000:n suurin käyttövirta on 0,5 mA, joten asianmukaista vastusarvoa on käytettävä komponentin normaalin toiminnan varmistamiseksi.
Esimerkiksi, yllä olevassa jännitteenjakokaaviossa oleva 3,3 V korvataan 5 V:lla. Tämän etuna on, että 5V jännitejako on herkempi kuin 3,3V jännite, ja kokoelma on tarkempi. Muistaa, Teoreettinen laskettu lähtöjännite ei voi ylittää +5 V. Muuten, mikro-ohjain vaurioituu.

2.3 Yleisimmin käytetty sillanmittaus

PT100:n jännitteenjakajapiiri tuottaa 0–5 V analogista jännitettä

Käytä R11, R12, R13 ja Pt1000 muodostavat mittasillan, missä R11 = R13 = 10K, R12 = 1000R tarkkuusvastus. Kun PT1000: n vastusarvo ei ole yhtä suuri kuin R12: n vastusarvo, silta antaa mV-tason jännite-erosignaalin. Tätä jänniteerossignaalia vahvistaa instrumenttivahvistinpiirillä ja lähettää halutun jännitesignaalin, joka voidaan liittää suoraan AD-muunnospiiriin tai mikro-ohjaimen AD-porttiin.

Tämän piirin vastusmittauksen periaate:

1) PT1000 on termistori, ja sen vastus muuttuu periaatteessa lineaarisesti lämpötilan muutoksen myötä.

2) At 0 astetta, PT1000: n vastus on 1 kΩ, sitten UB ja UA ovat yhtä suuret, eli, Uba = ub – Tehdä 0.
3) Olettaen, että tietyssä lämpötilassa, PT1000: n vastus on 1,5 kΩ, silloin UB ja UA eivät ole yhtä suuria. Jännitteenjakajaperiaatteen mukaan, voimme löytää Uba = Ub – Tehdä > 0.
4) OP07 on operatiivinen vahvistin, ja sen jännitteen vahvistuskerroin A riippuu ulkoisesta piiristä, missä a = r2/r1 = 17.5.
5) OP07 = UBA: n lähtöjännite UO * A. Joten jos käytämme volttimittaria OP07: n lähtöjännitteen mittaamiseen, Voimme päätellä UAB: n arvon. Koska UA on tunnettu arvo, Voimme edelleen laskea UB: n arvon. Sitten, käyttämällä jännitteenjakajaperiaatetta, Voimme laskea PT1000: n spesifisen vastusarvon. Tämä prosessi voidaan saavuttaa ohjelmistolaskelmalla.
6) Jos tiedämme PT1000: n vastusarvon missä tahansa lämpötilassa, meidän tarvitsee vain etsiä taulukko resistanssiarvon mukaan tietääksemme nykyisen lämpötilan.

2.4 Vakiovirtalähde
Lämpövastuksen itsekämmittävän vaikutuksen vuoksi, on tarpeen varmistaa, että vastuksen läpi kulkeva virta on mahdollisimman pieni, ja yleensä virran odotetaan olevan alle 10 mA. On varmistettu 1 mW aiheuttaa lämpötilan muutoksen 0.02 0,75 ℃ asti, joten platinavastuksen PT100 virran vähentäminen voi myös vähentää sen lämpötilan muutosta. kuitenkin, Jos virta on liian pieni, se on alttiita meluhäiriöille, joten se otetaan yleensä klo 0.5 kohtaan 2 mA, Joten vakiovirran lähdevirta valitaan 1 mA: n vakiovirtalähteenä.

Valittu siru on vakiojännitelähdepiiri TL431, ja sitten nykyistä negatiivista takaisinkytkentää käytetään muuttamaan se vakiovirtalähteeksi. Piiri on esitetty kuvassa:

Vastuksen PT100 piirin hankintakaavion vakiovirtalähde

Operaation vahvistinta CA3140 käytetään parantamaan virtalähteen kuormituskapasiteettia, ja lähtövirran laskentakaava on:
Lisää kuvan kuvaus tähän Vastuksen tulee olla a 0.1% tarkastusvastus. Lopullinen lähtövirta on 0,996 mA, eli, tarkkuus on 0.4%.
Vakiovirran lähdepiirissä tulisi olla seuraavat ominaisuudet:
Lämpötilan vakaus: Koska lämpötilan mittausympäristömme on 0-100 ℃, Nykyisen lähteen lähtö ei saisi olla herkkä lämpötilaan. Ja TL431:llä on erittäin alhainen lämpötilakerroin ja alhainen lämpötilapoikkeama.

Hyvä kuormitussääntö: Jos nykyinen aaltoilu on liian suuri, Se aiheuttaa virheiden lukemista. Teoreettisen analyysin mukaan. Koska tulojännite vaihtelee välillä 100-138.5mV, ja lämpötilan mittausalue on 0-100 ℃, Lämpötilan mittaustarkkuus on ± 1 aste Celsius, Joten lähtöjännitteen tulisi muuttua 38,5/100 = 0,385MV jokaisesta 1 ℃: n noususta ympäristön lämpötilassa. Varmistaakseen, että nykyinen heilahtelu ei vaikuta tarkkuuteen, Harkitse äärimmäistä tapausta, at 100 celsiusastetta, PT100: n vastusarvon tulisi olla 138,5R. Silloin nykyisen aaltoilun tulisi olla alle 0,385/138,5 = 0,000278mA, eli, virran muutoksen kuormituksen muutoksen aikana tulee olla alle 0,000278 mA. Todellisessa simulaatiossa, Nykyinen lähde pysyy pohjimmiltaan ennallaan.

3. AD623 Hankintapiiriratkaisu
Periaate voi viitata yllä olevaan sillan mittausperiaatteeseen.
Matalan lämpötilan hankinta:

AD620 mittaa PT100-keräysliuoksen korkeaa lämpötilaa (150°)

Korkean lämpötilan hankinta
Lisää kuvan kuvaus tähän

4. AD620 Hankintapiiriratkaisu
AD620 PT100 keräysratkaisu korkeisiin lämpötiloihin (150°):

AD620 mittaa PT100-keräysliuosta alhaisessa lämpötilassa (-40°)

AD620 PT100 -keräysratkaisu matalaan lämpötilaan (-40°):

AD620 mittaa PT100-keräyskaaviota huoneenlämpötilassa (20°)

AD620 PT100 keräysliuos huoneenlämpöön (20°):

PT100 anturin korkean lämpötilan mittauspiiri

5. PT100- ja PT1000-anturien häiriösuodatusanalyysi
Lämpötilan hankinta joissain kompleksissa, ankarat tai erityiset ympäristöt ovat suuria häiriöitä, pääasiassa EMI ja REI. Esimerkiksi, Moottorin lämpötilan hankkimisessa, moottorin ohjauksesta ja moottorin nopeasta pyörimisestä johtuvat suurtaajuiset häiriöt.

Ilmailu- ja ilmailu- ja ilmailu- ja ilmailu- ja ilmailu-, jotka mittaavat ja hallitsevat sähköjärjestelmää ja ympäristönhallintajärjestelmää. Lämpötilan säätelyn ydin on lämpötilan mittaus. Koska termistorin vastus voi muuttua lineaarisesti lämpötilan kanssa, Platinumiresistenssin käyttäminen lämpötilan mittaamiseksi on tehokas korkean tarkkuuden lämpötilan mittausmenetelmä. Pääongelmat ovat seuraavat:
1. Lyijalangan vastus otetaan helposti käyttöön, siten vaikuttavat anturin mittaustarkkuuteen;
2. Tietyissä voimakkaissa sähkömagneettisissa häiriöympäristöissä, häiriö voidaan muuntaa DC-lähdön offset-virheeksi instrumentin vahvistimen korjaamisen jälkeen, Mittaustarkkuuteen.

5.1 Aerospace Airborne PT1000 Hankintapiiri
Katso ilmassa olevan PT1000-hankintapiirin suunnittelusta anti-elektromagneettisiin häiriöihin tietyssä ilmailussa.

AD623-hankintapiirikaavio PT100-anturille

Suodatin asetetaan hankintapiirin uloimpaan päähän. PT1000-hankinnan esikäsittelypiiri soveltuu ilmassa olevien elektronisten laitteiden liitäntöjen sähkömagneettisten häiriöiden vastaiseen esikäsittelyyn; tietty piiri on:
+15 V: n tulojännite muunnetaan +5 V: n korkean tarkkuuden jänniterähteeseen jännitesäätimen kautta. +5V korkean tarkkuuden jännitelähde on kytketty suoraan vastukseen R1, ja vastuksen R1 toinen pää on jaettu kahteen polkuun. Toinen on kytketty operaatiovahvistimen samanvaiheiseen tulopäähän, ja toinen on kytketty PT1000-vastuksen A-päähän T-tyypin suodattimen S1 kautta. OP -vahvistimen lähtö on kytketty käänteiseen tuloon jännitteen seuraajan muodostamiseksi, ja käänteinen tulo on kytketty jännitesäätimen maaporttiin varmistaaksesi, että jännitevaiheessa oleva tulon jännite on aina nolla. Kun S2 -suodatin on kulkenut, PT1000 -vastuksen toinen pää on jaettu kahteen polkuun, yksi vastuksen R4 läpi differentiaalijännitetulona D, ja yksi vastuksen R2 kautta AGND: hen. S3 -suodattimen läpi kulkemisen jälkeen, PT1000 -vastuksen toinen pää B on jaettu kahteen polkuun, yksi vastuksen R5 läpi differentiaalijännitetulona E, ja yksi vastuksen R3 kautta AGND: hen. D ja E on kytketty kondensaattorin C3 kautta, D on kytketty AGND: hen kondensaattorin C1 kautta, ja E on kytketty AGND: hen kondensaattorin C2 kautta. PT1000:n tarkka resistanssiarvo voidaan laskea mittaamalla D:n ja E:n välinen erojännite.

+15 V: n tulojännite muunnetaan +5 V: n korkean tarkkuuden jänniterähteeseen jännitesäätimen kautta. +5V on kytketty suoraan R1: ään. R1: n toinen pää on jaettu kahteen polkuun, Yksi kytketty OP-vahvistimen vaiheen sisääntuloon, ja toinen on kytketty PT1000-vastuksen A-päähän T-tyypin suodattimen S1 kautta. OP -vahvistimen lähtö on kytketty käänteiseen tuloon jännitteen seuraajan muodostamiseksi, ja käänteinen tulo on kytketty jännitesäätimen maaporttiin varmistaaksesi, että käänteisen tulon jännite on aina nolla. Tällä hetkellä, R1: n läpi virtaava virta on vakio 0,5 mA. Jännitesäädin käyttää AD586TQ/883B, ja OP AMP käyttää OP467A: ta.

Kun S2 -suodatin on kulkenut, PT1000 -vastuksen toinen pää on jaettu kahteen polkuun, yksi vastuksen R4 kautta differentiaalijännitteen syöttöpäänä D, ja yksi vastuksen R2 kautta AGND: hen. S3 -suodattimen läpi kulkemisen jälkeen, PT1000 -vastuksen toinen pää B on jaettu kahteen polkuun, yksi vastus R5: n kautta erilaisena jännitteen syöttöpäänä E, ja yksi vastuksen R3 kautta AGND: hen. D ja E on kytketty kondensaattorin C3 kautta, D on kytketty AGND: hen kondensaattorin C1 kautta, ja E on kytketty AGND: hen kondensaattorin C2 kautta.
R4: n ja R5: n resistanssi on 4,02 000 ohmia, R1: n ja R2: n vastus on 1 m ohmia, C1: n ja C2: n kapasitanssi on 1000pf, ja C3: n kapasitanssi on 0,047uf. R4, R5, C1, C2, ja C3 yhdessä muodostavat RFI -suodatinverkon. RFI-suodatin suorittaa tulosignaalin alipäästösuodatuksen, ja pois suodatetut kohteet sisältävät differentiaalimuotoisen häiriön ja yhteismuotoisen häiriön, joka kulkee sisääntulodifferentiaalisignaalissa. Tulosignaalissa kuljetetut yleisen tilan häiriöiden ja differentiaalitilan häiriöt on esitetty –3DB -rajataajuuden laskenta kaavassa:

Aerospace Airborne PT1000 Hankintapiiri

Vastusarvon korvaaminen laskelmaan, Yhteisen tilan rajataajuus on 40 kHz, ja differentiaalitilan rajataajuus on 2,6 kHz.
Päätepiste B on kytketty AGND: hen S4 -suodattimen läpi. Heistä, Suodatinpohjaiset liittimet S1: stä S4: een on kytketty lentokoneen suojaamiseen. Koska PT1000: n läpi virtaava virta on tunnettu 0,05 mA, PT1000: n tarkka vastusarvo voidaan laskea mittaamalla differentiaalijännite D: n ja E: n molemmissa päissä.
S1-S4 Käytä T-tyypin suodattimia, Malli GTL2012X -103T801, rajataajuudella M±20 %. Tämä piiri esittelee alhaisen pääsyn suodattimet ulkoisiin rajapintaviivoihin ja suorittaa RFI-suodatuksen differentiaalijännitteessä. Esikäsittelypiirinä PT1000: lle, Se eliminoi tehokkaasti sähkömagneettiset ja RFI -säteilyhäiriöt, joka parantaa huomattavasti kerättyjen arvojen luotettavuutta. Lisäksi, Jännite mitataan suoraan PT1000 -vastuksen molemmista päistä, lyijyvastuksen aiheuttama virhe ja vastusarvon tarkkuuden parantaminen.

3-johdin Luokan B korkean teollisuuslämpötilan säätö PT100 platinalämpövastuksen lämpötila-anturi

K-E-tyyppinen puristusjousitermopari, pt100 lämpötila-anturi

Erittäin tarkka PT100 lämpötila-anturi muuntajan lämpötilan mittaukseen

5.2 T-tyypin suodatin
Lisää kuvan kuvaus tähän
T-tyypin suodatin koostuu kahdesta induktorista ja kondensaattorista. Sen molemmilla päillä on korkea impedanssi, ja sen lisäyshäviötehokkuus on samanlainen kuin π-tyyppisen suodattimen, Mutta se ei ole alttiita “soitto” ja sitä voidaan käyttää kytkentäpiireissä.