3-Solusi Pengukuran Kawat untuk PT100 (Rtd) Sensor

Simulasi LTSpice skema pengukuran 3 kawat untuk PT100 (Rtd) sensor: Pt100 adalah sensor suhu resistor termal, nama lengkapnya adalah resistor platina 100 ohm. Itu terbuat dari platina murni, dan nilai resistansinya meningkat secara linier dalam proporsi tertentu ketika suhu berubah.

PT100, nama lengkap resistor termal platinum, adalah sensor suhu resistif yang terbuat dari platina (Pt), dan nilai resistansinya berubah seiring suhu. Itu 100 setelah PT berarti nilai resistansinya adalah 100 ohm pada 0℃, dan nilai resistansinya kira-kira 138.5 ohm pada 100℃. Ini memiliki karakteristik presisi tinggi, stabilitas yang baik, kemampuan anti-interferensi yang kuat, dan hubungan antara resistansi dan perubahan suhu adalah: R=R0(1+αT), dimana α = 0,00392, Ro adalah 100Ω (nilai resistansi pada 0℃), dan T adalah suhu Celsius.

Tabel perubahan sesuai ketahanan suhu PT100

2. Impor resistor pt100
Karena tidak ada pt100 di perpustakaan komponen LTspice, kita perlu mengimpor pt100 secara manual. Karena file bumbu pt100 tidak ditemukan, kami mengimpor resistor geser di sini sebagai pengganti. Untuk mengimpor resistor geser, Anda perlu menambahkan tiga file berikut di direktori instalasi LTspice. Salin ketiga file tersebut (bertanya, asy dan lib) terpisah, buat file untuk masing-masing, dan terakhir letakkan di lokasi instalasi LTSpice yang sesuai. Letakkan asc dengan skema lain, letakkan asy di sym di bawah lib, dan letakkan lib di sub di bawah lib. Setelah menambahkan, Anda dapat melihat potensiometer di komponen di LTSpice. Potensiometer ini adalah resistor geser yang diperlukan.

potensiometer_test.asc

Versi 4
LEMBARAN 1 880 680
KABEL 272 48 0 48
KABEL 528 48 272 48
KABEL 272 80 272 48
KABEL 528 80 528 48
KABEL 0 96 0 48
KABEL 0 192 0 176
KABEL 272 208 272 176
KABEL 528 208 528 176
BENDERA 272 208 0
BENDERA 0 192 0
BENDERA 320 128 keluar1
BENDERA 528 208 0
BENDERA 576 128 keluar2
Tegangan SIMBOL 0 80 R0
SYMATTR Nama Inst V1
Nilai SYMATTR 10
potensiometer SIMBOL 272 176 M0
SYMATTR Nama Inst U1
Penghapus SYMATTR SpiceLine2 = 0,2
potensiometer SIMBOL 528 176 M0
SYMATTR Nama Inst U2
SYMATTR Garis Rempah R=1
Penghapus SYMATTR SpiceLine2 = 0,8
TEKS 140 228 Kiri 2 !.op

potensiometer.asy

Versi 4
BLOK Tipe Simbol
GARIS Biasa 16 -31 -15 -16
GARIS Biasa -16 -48 16 -31
GARIS Biasa 16 -64 -16 -48
GARIS Biasa 1 -9 -15 -16
GARIS Biasa 1 0 1 -9
GARIS Biasa 1 -94 1 -87
GARIS Biasa -24 -56 -16 -48
GARIS Biasa -24 -40 -15 -48
GARIS Biasa -47 -48 -15 -48
GARIS Biasa -16 -80 16 -64
GARIS Biasa 1 -87 -16 -80
JENDELA 0 30 -90 Kiri 2
JENDELA 39 30 -50 Kiri 2
JENDELA 40 31 -23 Kiri 2
Awalan SYMATTR X
Potensiometer File Model SYMATTR.lib
SYMATTR SpiceLine R=1k
Penghapus SYMATTR SpiceLine2 = 0,5
Potensiometer Nilai SYMATTR2
PIN 0 -96 TIDAK ADA 8
Nama Pin PINATTR 1
Pesanan Bumbu PINATTR 1
PIN 0 0 TIDAK ADA 8
Nama Pin PINATTR 2
Pesanan Bumbu PINATTR 2
PIN -48 -48 TIDAK ADA 8
Nama Pin PINATTR 3
Pesanan Bumbu PINATTR 3

potensiometer.lib

* Ini adalah potensiometer
* _____
* 1–|_____|–2
* |
* 3
*
.Potensiometer SUBCKT 1 2 3
.param w=batas(penghapus,1M,.999)
R0 1 3 {R*(1-w)}
R1 3 2 {R*(w)}
.BERAKHIR

3. Jembatan Wheatstone untuk mengukur resistensi PT100

Koneksi jembatan Wheatstone dan model simulasi LTspice

Jembatan satu lengan atau sirkuit Wheatstone

Koneksi jembatan Wheatstone dan model simulasi LTspice:
Ketika jembatan seimbang, nilai pengukuran meter tegangan eq?%5CbigtriangleupU=0

I1*Rt=I2*R2

I1*R3=I2*R4

Dari ini, dapat disimpulkan bahwa: Rt/R3=R2/R4

Yaitu: Rt*R4=R2*R3

Hasil pengukuran resistansi dengan cara ini tidak ada hubungannya dengan keakuratan pengukur tegangan, keakuratan resistensi, dan gaya gerak listrik. Ini menghindari kesalahan yang disebabkan oleh perubahan catu daya seiring waktu, dan menghindari masalah pembagian tegangan ammeter, shunt pengukur tegangan, dan terlalu banyak pembagian tegangan kawat.

Metode pengukuran PT100 yang berbeda:

Beberapa Metode Utama Resistor Termal P

Ketika titik suhu yang akan diukur di lokasi jauh dari instrumen, perlu untuk menghubungkan resistor termal dengan kabel timah. Resistansi timbal adalah r. Sistem dua kawat tidak dapat menghindari kesalahan yang disebabkan oleh hambatan kawat selama perhitungan, dan nilai resistansi aktual yang diukur akan semakin kecil.

Resistansi resistor termal ditambah kabel timah adalah r

Untuk mengimbangi kesalahan tersebut, koneksi empat kabel diperkenalkan. Ketika Rt meningkat sebesar 2r, R2 juga meningkat sebesar 2r. Tidak peduli berapa panjang kawatnya, jembatan dapat seimbang. Empat kabel perlu ditarik. Karena tegangan di titik p dan q adalah sama, mereka bisa setara dengan satu poin, yang merupakan metode koneksi tiga kabel, yaitu, metode sambungan tiga kabel yang disimulasikan dalam percobaan ini. Dalam praktiknya, tiga kawat juga banyak digunakan, dengan mempertimbangkan ekonomi dan akurasi.

4. Simulasi LTSpice pengukuran tiga kawat

3-pengukuran kawat, dan menghubungkan rangkaian op amp pada output

Percobaan ini menggunakan pengukuran tiga kawat, dan menghubungkan rangkaian op amp ke bagian keluaran untuk memperkuat sinyal keluaran untuk memudahkan pengukuran.
Uo= (V1-V2)*(R17/R15)=20*(V1-V2)

Yaitu, V1=(Uo+20*V2)/20

Menurut pembagian tegangan resistor:

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

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

Tegangan input simulasi ini adalah 3V. Setelah perhitungan, V2≈108.434mV
V1=(Uo+2168.68)/20
V1=Rt/(R7+Rpt) *3000
Jadi: Rt=2000V1/(3000-V1)
Rt adalah nilai resistansi yang sesuai dari PT100. Nilai suhu yang sesuai dapat diperoleh dengan melihat tabel.
Atur resistansi rheostat geser (Rt) ke 130.6 ohm untuk suhu 78 derajat Celsius, membaca V1, V2, dan Uo untuk menghitung Rt.

Rt adalah nilai resistansi yang sesuai dari PT100, nilai suhu yang sesuai

V1 adalah sekitar 182.82mV, V2 adalah sekitar 118.46mV, dan U0 sekitar 1,39V. Rpt yang dihitung adalah sekitar 129,78V. Tabel menunjukkan bahwa suhu yang dibaca adalah 76 derajat Celsius, yang dekat.

Atur resistansi rheostat geser (Rt) ke 200.05 ohm untuk suhu 266.5 derajat Celsius, membaca V1, V2, dan Uo untuk menghitung Rt.

V1 adalah sekitar 270,45mV, V2 adalah sekitar 118.46mV, dan U0 sekitar 3,0257V. Rpt yang dihitung adalah sekitar 198.16V, dan nilai kesalahannya adalah tentang 1%. Tabel menunjukkan bahwa suhu yang dibaca adalah 261.3 derajat Celsius, dengan kesalahan tentang 1%.

Prinsip pengukuran suhu PT100 tiga kawat terutama didasarkan pada metode jembatan. Rangkaian pengukuran biasanya berupa jembatan tidak seimbang, dan PT100 digunakan sebagai penahan lengan jembatan jembatan. Ketika arus melewati PT100, perubahan nilai resistansinya akan menyebabkan perubahan tegangan keluaran jembatan. Dengan mengukur tegangan keluaran ini, nilai resistansi PT100 dapat dihitung, dan kemudian suhu yang diukur dapat diperoleh.
Untuk menghilangkan pengaruh resistensi timbal, PT100 tiga kawat mengadopsi desain khusus, menghubungkan satu kabel ke ujung catu daya jembatan, dan dua kabel lainnya dihubungkan ke lengan jembatan tempat PT100 berada dan lengan jembatan yang berdekatan dengannya. Dengan cara ini, kedua lengan jembatan menimbulkan resistansi timbal dengan nilai resistansi yang sama, agar jembatan dalam keadaan seimbang. Karena itu, perubahan resistansi timbal tidak berpengaruh pada hasil pengukuran. Namun, masih akan ada pengaruh seperti perangkat dalam pengukuran sebenarnya. Nilai resistansi yang diukur tidak akurat. Untuk menghilangkan kesalahan ini, beberapa kompensasi dapat ditambahkan saat membaca.