온도 획득 2, 3, 및 4선 PT100 온도 센서

기사에서는 방법을 소개합니다. 2, 3, 4선 PT100 센서는 저항 변화를 통해 전압 신호로 변환됩니다., 센서를 보호하고 신호 변환의 정확성을 보장하기 위해 정전류 소스가 사용됩니다.. PT100 센서는 전기 저항의 변화를 측정하여 온도를 획득합니다., 이는 노출되는 온도와 직접적인 관련이 있습니다.; 온도가 올라가면서, 센서 내 백금 요소의 저항도 증가합니다., 이 저항 변화를 기반으로 온도를 정확하게 계산할 수 있습니다.; 본질적으로, 그만큼 “100” PT100에서 센서의 저항이 다음과 같음을 의미합니다. 100 0°C에서 옴, 이 값은 온도 변동에 따라 예측 가능하게 변경됩니다.. 회로 설계에 MCP604 연산 증폭기를 적용하면 낮은 입력 오프셋 전압 및 바이어스 전류와 같은 특성이 정확도에 미치는 영향이 강조됩니다.. 소프트웨어 교정은 회로 설계의 정확성을 향상시키는 데 사용됩니다., 신체적 조정의 불편함을 피함. 마지막으로, 이 기사는 온도와 백금 저항 값 사이의 관계식을 제공합니다., 온도 값을 계산하는 데 사용됩니다..

2선식 PT100 온도센서의 온도획득 설계

중국 맞춤형 3선 PT100 온도 센서의 온도 획득

4선 PT100 온도 센서의 온도 획득

PT100 온도 획득에 대한 핵심 사항:
저항온도검출기 (RTD):
PT100은 RTD의 일종입니다., 즉, 전기 저항의 변화를 감지하여 온도를 측정합니다..
백금 원소:
PT100의 감지 요소는 백금으로 만들어졌습니다., 이는 저항과 온도 사이에 매우 안정적이고 선형적인 관계를 나타냅니다..
측정 과정: 센서는 온도를 측정해야 하는 환경에 배치됩니다..
백금소자의 저항은 전용 전자회로를 사용하여 측정됩니다..
측정된 저항 값은 백금의 알려진 온도 계수를 기반으로 하는 수학 공식을 사용하여 온도로 변환됩니다..

PT100 센서의 장점:
높은 정확도: 백금의 안정적인 동작으로 인해 가장 정확한 온도 센서 중 하나로 간주됩니다..
넓은 온도 범위:　센서 설계에 따라 -200 ° C ~ 850 ° C의 온도를 측정 할 수 있습니다..
좋은 선형성: 저항과 온도 사이의 관계는 비교적 선형적입니다., 데이터 해석 단순화.

중요한 고려사항:
구경 측정: 정확한 측정을 위해, PT100 센서는 참조 표준에 대해 정기적으로 교정되어야 합니다..
리드선 저항: 연결 와이어의 저항은 측정 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다., 따라서 리드선 보상에 대한 적절한 고려가 필요한 경우가 많습니다..
응용 프로그램 적합성: 정확도가 높으면서도, PT100 센서는 매우 열악한 환경이나 매우 빠른 응답 시간이 필요한 응용 분야에는 적합하지 않을 수 있습니다..

1. 신호 획득의 기본 원리
PT100은 온도 신호를 저항 출력으로 변환합니다., 저항값의 범위는 다음과 같습니다. 0 200Ω까지. AD 변환기는 전압만 변환할 수 있으며 온도를 직접 수집할 수는 없습니다.. 그러므로, PT100에 전원을 공급하고 저항 변화를 전압 변화로 변환하려면 1mA 정전류 소스가 필요합니다.. 정전류원을 사용하면 센서의 수명을 연장할 수 있다는 이점이 있습니다.. 입력 신호 범위는 다음과 같으므로 0 200mV까지, 전기 신호 데이터를 얻으려면 신호를 증폭한 다음 AD 변환해야 합니다..

정전압원 설계를 사용하지 않는 이유:

전원 공급 장치에 정전압원을 사용하는 경우, 그런 다음 저항과 PT100이 직렬로 연결됩니다., 그리고 전압이 나누어져 있어요, 문제가 있다. PT100의 저항이 너무 작은 경우, PT100을 통해 흐르는 전류가 너무 큽니다, 결과적으로 센서 수명이 단축됩니다..

2. 연산 증폭기는 MCP604를 사용합니다.
MCP604 기능:
1) 전압 범위는 2.7~6.0V입니다.
2) 출력은 레일 투 레일(Rail-to-Rail)입니다.
3) 작동 온도 범위: -40°C ~ +85°C
4) 입력 오프셋 전압은 ±3mV입니다., 일반적인 값은 1mV입니다., 고감도.
5) 입력 바이어스 전류는 1pA입니다., TA = +85°C일 때, I=20pA, 획득 정확도 향상.
6) 선형 출력 전압 스윙: VSS+0.1 ~ VDD–0.1, 단위는 V이다.

전원 전압이 3.3V일 때, 선형 출력 전압 스윙은 0.1~3.2V입니다.. 증폭된 신호가 선형 영역에서 작동하는지 확인하려면, VDD=3.3V일 때, MCP604 출력 전압을 다음으로 유지하도록 설정했습니다.: 0.5연산 증폭기 회로 설계 요구 사항을 충족하는 V ~ 2.5V.

아날로그 전자책에 나오는 연산 증폭기는 이상적인 연산 증폭기입니다., 실제 앰프와는 다릅니다. 그러므로, 고려할 필요가 있다 “입력 오프셋 전압”, “입력 바이어스 전류” 그리고 “선형 출력 전압 스윙” 디자인할 때.

3. 회로도
그림의 R11은 차동증폭기 출력의 마지막 단의 포화왜곡을 방지하기 위한 바이어스 회로입니다..
1) 출력 오류를 줄이기 위해 적절한 증폭 계수를 선택하십시오.. 입력 오프셋 전압이 존재하기 때문에, 증폭 계수가 증가하면, 출력 오류도 증가합니다, 디자인에서 고려해야 할 점.
2) 이 회로의 증폭 계수는 다음과 같습니다. 10. 일반적인 입력 오프셋 전압이 3mV라고 가정, 입력 신호가 5mV로 변경되면, 2mV는 증폭되지 않습니다., 20mV의 출력 오류가 발생합니다..

MCP604 회로도를 사용한 PT100 온도 검출기 연산 증폭기

Vo4 = (빈1 – Vref)*10
나는=1mA, Vref=Vo3=1.65V
1.7V<=빈<=1.9V, 1.7V<=V02<=1.9
1.8V<=Vo1<=2V, 연산 증폭기가 선형 영역에서 작동하는지 확인하십시오., 이것은 매우 중요하다
0.5V<=Vo4<=2.5V, 연산 증폭기가 선형 영역에서 작동하는지 확인하십시오., 이것이 50Ω이 직렬로 필요한 이유입니다..

입력 저항이 1Ω씩 변할 때, Vout이 10mV로 변경됩니다.. MCP604의 입력 보상 전압은 ±3mV이므로, 0.3333Ω의 변화가 있을 때, 3.333mV의 변화가 있을 것입니다., 획득 감도가 높습니다..
0일 때<=린<=200Ω 입력, 루프가 50Ω과 직렬로 연결되어 있기 때문에, 50오<=수신<=250Ω
빈1 – Vref = Rx*0.001, 유닛 A

4. 소프트웨어 교정
새로운 엔지니어들은 항상 저항기의 정확도를 향상시키려고 노력합니다., 하지만 오류는 여전히 크다. 일부 엔지니어는 지속적으로 조정 가능한 저항기를 사용합니다., 저항 값을 조정, 출력이 전송 관계를 충족하도록 멀티미터를 사용합니다.. 정확도가 향상되는 것 같습니다., 하지만 생산에는 편리하지 않습니다, PCB 설계의 난이도도 높아진다. 디버깅이 완료되어도, 조정 나사를 손으로 만지면, 오류가 발생할 수 있습니다. 유일한 방법은 생산에 고정 저항기를 사용하고 소프트웨어를 사용하여 정확한 교정을 달성하는 것입니다..
1) 린=0일 때, 전압 값을 읽고 V50으로 기록합니다.. V50 저장, 정전류원에 의해 전원이 공급되기 때문에 PT100 저항값의 변화에 ​​따라 변하지 않습니다..
2) 공칭 저항 연결, Rs=100Ω이라고 하자, 전압 값을 읽고 V150으로 기록합니다.. V150 저장, 온도가 다음과 같을 때 읽은 전압 값 0.
3) 현재 증폭 계수를 계산합니다.: 이오 = (V150 – V50) / 루피; 나를 구해줘, 캘리브레이션이 완료되었다는 의미입니다.
4) 입력저항이 R일 때, 판독된 전압은 Vo입니다., 그런 다음 R = (보- V50) / 이오
위의 설명을 통해, 소프트웨어 교정에는 큰 장점이 있습니다., 편리한 생산뿐만 아니라, 정확도도 높지만. 정확도를 높이기 위해, 출력 전압은 여러 간격으로 나눌 수도 있습니다, 별도로 교정, 그리고 다른 Io를 얻을 수 있습니다, 출력 선형성이 더 좋아지도록. 이러한 아이디어가 내 디자인에 반영됩니다..

OP AMP MCP604 회로 설계

5. 온도 계산
온도가 이하일 때 0,
R0*C*t^4 – 100R0*C*t^3 + R0*B*t^2 + R0*A*t + R0 – RT=0
온도가 다음보다 높거나 같을 때 0, RT=R0*(1+A*t+B*t*t)
설명:
Rt는 t℃에서의 백금 저항기의 저항값입니다.
R0은 0℃ 100Ω에서의 백금 저항기의 저항값입니다.
A=3.9082×10^-3
B=-5.80195×10^-7
C=-4.2735×10^-12

6. Pt100 온도 센서
Pt100 온도 센서는 포지티브 온도 계수 서미스터 센서입니다., 주요 기술 매개변수는 다음과 같습니다.:
1) 측정온도범위: -200℃ ~ +850℃;
2) 허용편차치 Δ℃: A등급 ±(0.15+0.002|티|), B 등급 ±(0.30+0.005|티|);
3) 최소 삽입 깊이: 열 저항기의 최소 삽입 깊이는 ≥200mm입니다.;
4) 허용전류: < 5엄마;
5) Pt100 온도 센서는 진동 저항의 장점도 있습니다., 좋은 안정성, 높은 정확도, 그리고 고압. 백금 열 저항기는 선형성이 우수합니다.. 사이를 변경할 때 0 그리고 100 섭씨 온도, 최대 비선형 편차는 0.5℃ 미만입니다.;
온도 < 0, R0*C*t^4 – 100R0*C*t^3 + R0*B*t^2 + R0*A*t + R0 – RT=0
온도 ≥일 때 0, Rt= R0*(1+A*t+B*t*t)
위의 관계에 따르면, 대략적인 저항 범위는 다음과 같습니다.: 18Ω~390.3Ω, -197℃는 18Ω이다, 850Ω은 390.3Ω이다;
설명:
Rt는 t℃에서의 백금 저항기의 저항값입니다., R0은 0℃에서의 백금 저항기의 저항값입니다., 100오
A=3.9082×10^-3, B=-5.80195×10^-7, C=-4.2735×10^-12
PT100 백금 금속 온도 센서 사용 설명서
6) 회로 설계
7) PT100 온도와 저항의 관계
PT100 온도와 저항은 다음 방정식을 만족합니다.:
온도가 0 이하인 경우, R0*C*t^4 – 100*R0*C*t^3 + R0*B*t^2 + R0*A*t + R0 – RT=0
온도 ≥0일 때, R0*B*t^2 + R0*A*t + R0 – RT =0

PT100 온도 및 저항 비교표

설명:
Rt는 t℃에서의 백금 저항기의 저항값입니다., R0은 0℃에서의 백금 저항기의 저항값입니다., 100오
A=3.9082×10^-3, B=-5.80195×10^-7, C=-4.2735×10^-12

1. 계산의 편의를 위해, 온도가 0 이하일 때, 허락하다:
더블 a=R0*C*100000=100*(-4.2735×10^-12)*100000=-4.2735/100000
더블 b=–100*R0*C*100000=-100*100*(-4.2735×10^-12)*100000=4.2735/1000
더블 c= R0*B*100000=100*(-5.80195×10^-7)*100000=-5.80195
더블 d=R0*A*100000=100*(3.9082×10^-3)*100000=39082
더블 e= (100-Rt)*100000
온도 ≤일 때 0, a*t^4 + b*t^3 + c*t^2 + ㅋㅋㅋ + e=0
여기서 x3은 PT100이 0℃ 미만일 때의 해입니다..

2. 계산의 편의를 위해, 온도가 다음보다 높거나 같을 때 0
더블 a= R0*B*100000=100*(-5.80195×10^-7)*100000=-5.80195
더블 b=R0*A*100000=100*(3.9082×10^-3)*100000=39082
더블 c= (100-Rt)*100000
온도가 ≥0일 때, a*t^2 + b*t + c=0
티 = [ SQRT( b*b – 4*a*c )-비 ] / 2 / 에이
19.785Ω은 -197℃에 해당합니다., 액체질소의 온도
18.486Ω은 -200℃에 해당합니다.
96.085Ω은 -10℃에 해당합니다.
138.505Ω은 100℃에 해당합니다.
175.845Ω은 200℃에 해당합니다.
247.045Ω은 400℃에 해당합니다.