3-Vielos matavimo sprendimas, skirtas PT100 (Rtd) Jutiklis

PT100 3 laidų matavimo schemos LTSpice modeliavimas (Rtd) jutiklis: Pt100 yra terminio rezistoriaus temperatūros jutiklis, pilnas pavadinimas yra platininis rezistorius 100 omų. Jis pagamintas iš grynos platinos, o jo varžos reikšmė tam tikra proporcija tiesiškai didėja kintant temperatūrai.

PT100, pilnas platininio terminio rezistoriaus pavadinimas, yra varžinis temperatūros jutiklis, pagamintas iš platinos (Pt), o jo atsparumo vertė kinta priklausomai nuo temperatūros. The 100 po PT reiškia, kad jo pasipriešinimo vertė yra 100 omų esant 0 ℃, o jo varžos vertė yra apie 138.5 omų esant 100 ℃. Jis pasižymi didelio tikslumo savybėmis, Geras stabilumas, stiprus anti-interferencinis gebėjimas, o ryšys tarp jo atsparumo ir temperatūros pokyčio yra: R=R0(1+αT), kur α =0,00392, Ro yra 100Ω (pasipriešinimo vertė esant 0 ℃), o T yra Celsijaus temperatūra.

PT100 atsparumo temperatūrai atitinkama pakeitimų lentelė

2. Importuoti pt100 rezistorių
Kadangi LTspice komponentų bibliotekoje nėra pt100, turime rankiniu būdu importuoti pt100. Kadangi pt100 prieskonių failas nerastas, čia kaip pakaitalą importuojame slankiojantį rezistorių. Norėdami importuoti slankiojantį rezistorių, LTspice diegimo kataloge turite pridėti šiuos tris failus. Nukopijuokite tris failus (asc, asy ir lib) atskirai, sukurti failus kiekvienam, ir galiausiai įdėkite juos į atitinkamą LTSpice diegimo vietą. Įdėkite asc su kitomis schemomis, įdėti asy in sym pagal lib, ir įdėti lib į sub po lib. Pridėjus, LTSpice komponente galite pamatyti potenciometrą. Šis potenciometras yra reikalingas stumdomas rezistorius.

potenciometras_testas.asc

Versija 4
LAPAS 1 880 680
LAIDAS 272 48 0 48
LAIDAS 528 48 272 48
LAIDAS 272 80 272 48
LAIDAS 528 80 528 48
LAIDAS 0 96 0 48
LAIDAS 0 192 0 176
LAIDAS 272 208 272 176
LAIDAS 528 208 528 176
VĖLIVA 272 208 0
VĖLIVA 0 192 0
VĖLIVA 320 128 out1
VĖLIVA 528 208 0
VĖLIVA 576 128 out2
SYMBOL įtampa 0 80 R0
SYMATTR InstName V1
SYMATTR vertė 10
SYMBOL potenciometras 272 176 M0
SYMATTR InstName U1
SYMATTR SpiceLine2 valytuvas = 0,2
SYMBOL potenciometras 528 176 M0
SYMATTR InstName U2
SYMATTR SpiceLine R=1
SYMATTR SpiceLine2 valytuvas = 0,8
TEKSTAS 140 228 Kairė 2 !.op

potenciometras.asy

Versija 4
Simbolio tipas BLOKAS
LINIJA Normali 16 -31 -15 -16
LINIJA Normali -16 -48 16 -31
LINIJA Normali 16 -64 -16 -48
LINIJA Normali 1 -9 -15 -16
LINIJA Normali 1 0 1 -9
LINIJA Normali 1 -94 1 -87
LINIJA Normali -24 -56 -16 -48
LINIJA Normali -24 -40 -15 -48
LINIJA Normali -47 -48 -15 -48
LINIJA Normali -16 -80 16 -64
LINIJA Normali 1 -87 -16 -80
LANGAS 0 30 -90 Kairė 2
LANGAS 39 30 -50 Kairė 2
LANGAS 40 31 -23 Kairė 2
SYMATTR priešdėlis X
SYMATTR ModelFile potenciometras.lib
SYMATTR SpiceLine R=1k
SYMATTR SpiceLine2 valytuvas = 0,5
SYMATTR Value2 potenciometras
PIN kodas 0 -96 NĖRA 8
PINATTR PinName 1
PINATTR Prieskonių užsakymas 1
PIN kodas 0 0 NĖRA 8
PINATTR PinName 2
PINATTR Prieskonių užsakymas 2
PIN kodas -48 -48 NĖRA 8
PINATTR PinName 3
PINATTR Prieskonių užsakymas 3

potenciometras.lib

* Tai yra potenciometras
* _____
* 1–|_____|–2
* |
* 3
*
.SUBCKT potenciometras 1 2 3
.param w=riba(valytuvas,1m,.999)
R0 1 3 {R*(1-w)}
R1 3 2 {R*(w)}
.BAIGIASI

3. Vitstono tiltas PT100 atsparumui matuoti

Wheatstone tilto jungtis ir LTspice modeliavimo modelis

Vienos rankos tiltas arba Vitstono grandinė

Wheatstone tilto jungtis ir LTspice modeliavimo modelis:
Kai tiltas subalansuotas, įtampos matuoklio matavimo vertė ekv?%5CbigtrikampisU=0

I1*Rt=I2*R2

I1*R3=I2*R4

Iš šito, iš to galima daryti išvadą: Rt/R3=R2/R4

Tai yra: Rt*R4=R2*R3

Tokiu būdu varžos matavimo rezultatas neturi nieko bendra su įtampos matuoklio tikslumu, pasipriešinimo tikslumas, ir elektrovaros jėga. Taip išvengiama klaidų, atsirandančių dėl maitinimo šaltinio pasikeitimo laikui bėgant, ir išvengiama ampermetro įtampos padalijimo problemos, įtampos matuoklio šuntas, ir per daug laidų įtampos padalijimo.

Skirtingi PT100 matavimo metodai:

Keli pagrindiniai P terminio rezistoriaus metodai

Kai temperatūros taškas, kurį reikia matuoti vietoje, yra toli nuo prietaiso, būtina prijungti šiluminį rezistorių su švino laidu. Švino varža yra r. Dviejų laidų sistema negali išvengti klaidos, kurią sukelia laido varža skaičiavimo metu, ir tikroji išmatuota pasipriešinimo vertė bus mažesnė.

Šiluminio rezistoriaus ir švino laido varža yra r

Siekiant kompensuoti klaidą, įvedamas keturių laidų jungtis. Kai Rt padidėja 2r, R2 taip pat padidėja 2r. Nesvarbu, kokio ilgio viela, tiltas gali būti subalansuotas. Reikia nutempti keturis laidus. Kadangi įtampos taškuose p ir q yra lygios, jie gali būti lygiaverčiai vienam taškui, kuris yra trijų laidų sujungimo būdas, tai yra, šiame eksperimente imituotas trijų laidų sujungimo būdas. Praktikoje, taip pat dažniausiai naudojamas trijų laidų, atsižvelgiant ir į ekonomiškumą, ir į tikslumą.

4. Trijų laidų matavimo LTSpice modeliavimas

3-vielos matavimas, ir prie išvesties prijunkite operacinės stiprintuvo grandinę

Šiame eksperimente naudojamas trijų laidų matavimas, ir prijungia operacinės stiprintuvo grandinę prie išvesties dalies, kad sustiprintų išvesties signalą, kad būtų lengviau išmatuoti.
Uo= (V1-V2)*(R17/R15)=20*(V1-V2)

Tai yra, V1=(Uo+20*V2)/20

Pagal rezistoriaus įtampos padalijimą:

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

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

Šio modeliavimo įvesties įtampa yra 3 V. Po skaičiavimo, V2≈108,434 mV
V1=(Uo+2168.68)/20
V1=Rt/(R7+Rpt) *3000
Taigi: Rt=2000V1/(3000-V1)
Rt yra atitinkama PT100 varžos vertė. Atitinkamą temperatūros reikšmę galima gauti peržiūrėjus lentelę.
Nustatykite slankiojančio reostato varžą (Rt) į 130.6 omų temperatūrai 78 laipsniai Celsijaus, skaityti V1, V2, ir Uo apskaičiuoti Rt.

Rt yra atitinkama PT100 varžos vertė, atitinkamą temperatūros vertę

V1 yra apie 182,82 mV, V2 yra apie 118,46 mV, o U0 yra apie 1,39 V. Apskaičiuota Rpt yra apie 129,78 V. Lentelėje parodyta, kad nuskaityta temperatūra yra 76 laipsniai Celsijaus, kuri yra arti.

Nustatykite slankiojančio reostato varžą (Rt) į 200.05 omų temperatūrai 266.5 laipsniai Celsijaus, skaityti V1, V2, ir Uo apskaičiuoti Rt.

V1 yra apie 270,45 mV, V2 yra apie 118,46 mV, o U0 yra apie 3,0257 V. Apskaičiuota Rpt yra apie 198,16 V, ir klaidos reikšmė yra apie 1%. Lentelėje parodyta, kad nuskaityta temperatūra yra 261.3 laipsniai Celsijaus, su klaida apie 1%.

Trijų laidų PT100 temperatūros matavimo principas daugiausia grindžiamas tilto metodu. Matavimo grandinė paprastai yra nesubalansuotas tiltas, ir PT100 naudojamas kaip tilto svirties rezistorius. Kai srovė praeina per PT100, pasikeitus jo varžos vertei, pasikeis tilto išėjimo įtampa. Matuojant šią išėjimo įtampą, galima apskaičiuoti PT100 varžos vertę, ir tada galima gauti išmatuotą temperatūrą.
Siekiant pašalinti atsparumo švinui įtaką, trijų laidų PT100 turi ypatingą dizainą, jungiantis vieną laidą prie tilto maitinimo galo, o kiti du laidai yra prijungti prie tilto svirties, kurioje yra PT100, ir prie jo esančios tilto svirties. Tokiu būdu, abi tilto svirtis sukuria tos pačios varžos vertės švino varžą, kad tiltas būtų subalansuotos būklės. Todėl, švino varžos pokytis neturi įtakos matavimo rezultatui. Tačiau, vis tiek bus įtaka, pvz., prietaisai atliekant faktinį matavimą. Išmatuota pasipriešinimo vertė nėra tiksli. Norėdami pašalinti šią klaidą, Skaitant galima pridėti tam tikrą kompensaciją.