3-Vadu mērīšanas risinājums PT100 (Rtd) Sensors

PT100 3 vadu mērījumu shēmas LTSpice simulācija (Rtd) sensors: Pt100 ir termorezistora temperatūras sensors, pilns nosaukums ir platīna rezistors 100 omi. Tas ir izgatavots no tīra platīna, un tā pretestības vērtība lineāri palielinās noteiktā proporcijā, mainoties temperatūrai.

PT100, platīna termiskā rezistora pilns nosaukums, ir pretestības temperatūras sensors, kas izgatavots no platīna (Pt), un tā pretestības vērtība mainās līdz ar temperatūru. Līdz 100 aiz PT nozīmē, ka tā pretestības vērtība ir 100 omi pie 0 ℃, un tā pretestības vērtība ir aptuveni 138.5 omi pie 100 ℃. Tam ir augstas precizitātes īpašības, laba stabilitāte, Spēcīga pret mijiedarbību spēja, un saistība starp tā pretestību un temperatūras izmaiņām ir: R=R0(1+αT), kur α = 0,00392, Ro ir 100Ω (pretestības vērtība pie 0 ℃), un T ir temperatūra pēc Celsija.

PT100 temperatūras pretestības atbilstošā izmaiņu tabula

2. Importēt pt100 rezistoru
Tā kā LTspice komponentu bibliotēkā nav pt100, mums manuāli jāimportē pt100. Tā kā spice fails pt100 nav atrasts, mēs šeit importējam bīdāmo rezistoru kā aizstājēju. Lai importētu slīdošo rezistoru, LTspice instalācijas direktorijā jāpievieno šādi trīs faili. Kopējiet trīs failus (asc, asy un lib) atsevišķi, izveidot failus katram, un visbeidzot ievietojiet tos attiecīgajā LTSpice instalācijas vietā. Ielieciet asc ar citām shēmām, ievietot asy in sym zem lib, un ielieciet lib apakšā zem lib. Pēc pievienošanas, Jūs varat redzēt potenciometru komponentā LTSpice. Šis potenciometrs ir nepieciešamais bīdāmais rezistors.

potenciometer_test.asc

Versija 4
LAPA 1 880 680
DRAUDS 272 48 0 48
DRAUDS 528 48 272 48
DRAUDS 272 80 272 48
DRAUDS 528 80 528 48
DRAUDS 0 96 0 48
DRAUDS 0 192 0 176
DRAUDS 272 208 272 176
DRAUDS 528 208 528 176
KAROGS 272 208 0
KAROGS 0 192 0
KAROGS 320 128 ārā1
KAROGS 528 208 0
KAROGS 576 128 ārā2
SIMBOLS spriegums 0 80 R0
SYMATTR InstName V1
SYMATTR vērtība 10
SYMBOL potenciometrs 272 176 M0
SYMATTR InstName U1
SYMATTR SpiceLine2 tīrītājs=0,2
SYMBOL potenciometrs 528 176 M0
SYMATTR InstName U2
SYMATTR SpiceLine R=1
SYMATTR SpiceLine2 tīrītājs=0,8
TEKSTS 140 228 Pa kreisi 2 !.op

potenciometrs.asy

Versija 4
Simbola veids BLOKS
LINE Normāls 16 -31 -15 -16
LINE Normāls -16 -48 16 -31
LINE Normāls 16 -64 -16 -48
LINE Normāls 1 -9 -15 -16
LINE Normāls 1 0 1 -9
LINE Normāls 1 -94 1 -87
LINE Normāls -24 -56 -16 -48
LINE Normāls -24 -40 -15 -48
LINE Normāls -47 -48 -15 -48
LINE Normāls -16 -80 16 -64
LINE Normāls 1 -87 -16 -80
LOGS 0 30 -90 Pa kreisi 2
LOGS 39 30 -50 Pa kreisi 2
LOGS 40 31 -23 Pa kreisi 2
SYMATTR prefikss X
SYMATTR ModelFile potenciometer.lib
SYMATTR SpiceLine R=1k
SYMATTR SpiceLine2 tīrītājs=0,5
SYMATTR Value2 potenciometrs
PIN 0 -96 NEVIENS 8
PINATTR PinName 1
PINATTR SpiceOrder 1
PIN 0 0 NEVIENS 8
PINATTR PinName 2
PINATTR SpiceOrder 2
PIN -48 -48 NEVIENS 8
PINATTR PinName 3
PINATTR SpiceOrder 3

potenciometrs.lib

* Šis ir potenciometrs
* _____
* 1–|_____|–2
* |
* 3
*
.SUBCKT potenciometrs 1 2 3
.parametrs w=limit(tīrītājs,1m,.999)
R0 1 3 {R*(1-w)}
R1 3 2 {R*(w)}
.BEIGAS

3. Vitstonas tilts PT100 pretestības mērīšanai

Wheatstone tilta savienojums un LTspice simulācijas modelis

Vienas rokas tilts vai Vitstonas ķēde

Wheatstone tilta savienojums un LTspice simulācijas modelis:
Kad tilts ir līdzsvarots, sprieguma mērītāja mērījuma vērtība ekv?%5CbigtriangleupU=0

I1*Rt=I2*R2

I1*R3=I2*R4

No šī, tā var secināt: Rt/R3=R2/R4

Tas ir: Rt*R4=R2*R3

Pretestības mērīšanas rezultātam šādā veidā nav nekāda sakara ar sprieguma mērītāja precizitāti, pretestības precizitāte, un elektromotora spēks. Tas novērš kļūdu, ko izraisa strāvas padeves maiņa laika gaitā, un izvairās no ampērmetra sprieguma dalīšanas problēmas, sprieguma skaitītāja šunts, un pārāk daudz vadu sprieguma dalījuma.

Dažādas PT100 mērīšanas metodes:

Vairākas vadošās P termiskā rezistoru metodes

Ja temperatūras punkts, kas jāmēra uz vietas, atrodas tālu no instrumenta, ir nepieciešams savienot termisko rezistoru ar svina vadu. Svina pretestība ir r. Divu vadu sistēma nevar izvairīties no kļūdas, ko izraisa vadu pretestība aprēķina laikā, un faktiskā izmērītā pretestības vērtība būs mazāka.

Termiskā rezistora un svina stieples pretestība ir r

Lai kompensētu kļūdu, tiek ieviests četru vadu savienojums. Kad Rt palielinās par 2r, R2 arī palielinās par 2r. Neatkarīgi no tā, cik garš ir vads, tiltu var līdzsvarot. Jāizvelk četri vadi. Tā kā spriegumi punktos p un q ir vienādi, tie var būt līdzvērtīgi vienam punktam, kas ir trīs vadu savienojuma metode, tas ir, šajā eksperimentā modelētā trīs vadu savienojuma metode. Praksē, pārsvarā izmanto arī trīs vadu, ņemot vērā gan ekonomiju, gan precizitāti.

4. Trīs vadu mērījumu LTSpice simulācija

3-stieples mērīšana, un pievienojiet operētājsistēmas pastiprinātāja ķēdi pie izejas

Šajā eksperimentā tiek izmantots trīs vadu mērījums, un savieno operācijas pastiprinātāja ķēdi ar izejas daļu, lai pastiprinātu izejas signālu vieglai mērīšanai.
Uo= (V1-V2)*(R17/R15)=20*(V1-V2)

Tas ir, V1=(Uo+20*V2)/20

Atbilstoši rezistoru sprieguma dalījumam:

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

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

Šīs simulācijas ieejas spriegums ir 3 V. Pēc aprēķina, V2≈108,434 mV
V1=(Uo+2168.68)/20
V1=Rt/(R7+Rpt) *3000
Tātad: Rt=2000V1/(3000-V1)
Rt ir atbilstošā pretestības vērtība PT100. Atbilstošo temperatūras vērtību var iegūt, meklējot tabulu.
Iestatiet bīdāmā reostata pretestību (Rt) līdz 130.6 omi temperatūrai 78 grādi pēc Celsija, lasīt V1, V2, un Uo, lai aprēķinātu Rt.

Rt ir atbilstošā pretestības vērtība PT100, atbilstošā temperatūras vērtība

V1 ir aptuveni 182,82 mV, V2 ir aptuveni 118,46 mV, un U0 ir aptuveni 1,39 V. Aprēķinātais Rpt ir aptuveni 129,78 V. Tabulā redzams, ka nolasītā temperatūra ir 76 grādi pēc Celsija, kas ir tuvu.

Iestatiet bīdāmā reostata pretestību (Rt) līdz 200.05 omi temperatūrai 266.5 grādi pēc Celsija, lasīt V1, V2, un Uo, lai aprēķinātu Rt.

V1 ir aptuveni 270,45 mV, V2 ir aptuveni 118,46 mV, un U0 ir aptuveni 3,0257 V. Aprēķinātais Rpt ir aptuveni 198,16 V, un kļūdas vērtība ir aptuveni 1%. Tabulā redzams, ka nolasītā temperatūra ir 261.3 grādi pēc Celsija, ar kļūdu aptuveni 1%.

Trīs vadu PT100 temperatūras mērīšanas princips galvenokārt balstās uz tilta metodi. Mērīšanas ķēde parasti ir nelīdzsvarots tilts, un PT100 tiek izmantots kā tilta tilta sviras rezistors. Kad strāva iet caur PT100, tā pretestības vērtības izmaiņas izraisīs tilta izejas sprieguma izmaiņas. Izmērot šo izejas spriegumu, var aprēķināt PT100 pretestības vērtību, un tad var iegūt izmērīto temperatūru.
Lai novērstu svina pretestības ietekmi, trīs vadu PT100 izmanto īpašu dizainu, savienojot vienu vadu ar tilta barošanas galu, un pārējie divi vadi ir savienoti ar tilta sviru, kurā atrodas PT100, un tilta sviru, kas atrodas tai blakus. Tādā veidā, abas tilta sviras rada svina pretestību ar vienādu pretestības vērtību, lai tilts būtu līdzsvarotā stāvoklī. Tāpēc, svina pretestības izmaiņas neietekmē mērījuma rezultātu. Lai arī, joprojām būs ietekme, piemēram, ierīces faktiskajos mērījumos. Izmērītā pretestības vērtība nav precīza. Lai novērstu šo kļūdu, lasot var pielikt kādu kompensāciju.