PT100/PT1000 temperatūras iegūšanas shēmas šķīdums

1. PT100 un PT1000 temperatūras pretestības maiņas tabula
Metāla termiskie rezistori, piemēram, niķelis, Vara un platīna rezistoriem ir pozitīva korelācija ar pretestības izmaiņām ar temperatūru. Platīnam ir visstabilākās fizikālās un ķīmiskās īpašības, un tas ir visplašāk izmantotais. Parasti izmantotā platīna rezistora PT100 temperatūras mērījumu diapazons ir -200 ～ 850 ℃. Papildus, PT500 temperatūras mērīšana, PT1000, utt.. ir secīgi samazināti. PT1000, Temperatūras mērījumu diapazons -200 ～ 420 ℃. Saskaņā ar IEC751 starptautisko standartu, Platīna rezistora PT1000 temperatūras raksturlielumi atbilst šādām prasībām:

PT1000 temperatūras raksturīgā līkne

Saskaņā ar PT1000 temperatūras raksturīgo līkni, pretestības raksturlīknes slīpums normālā darba temperatūras diapazonā mainās maz (Kā parādīts attēlā 1). Caur lineāro montāžu, aptuvenā attiecība starp pretestību un temperatūru ir:

1.1 PT100 temperatūras pretestības maiņas tabula

PT100 temperatūras pretestības maiņas tabula

1.2 PT1000 temperatūras pretestības maiņas tabula

PT1000 temperatūras pretestības izmaiņu tabula

2. Parasti lietoti iegūšanas shēmas risinājumi

2.1 Rezistora sprieguma dalīšanas izeja 0~3,3V/3V analogais spriegums

Viena mikroshēmas AD porta tiešā iegūšana
Temperatūras mērīšanas ķēdes sprieguma izejas diapazons ir 0 ~ 3,3 V, PT1000 (Pt1000 pretestības vērtība ievērojami mainās, temperatūras mērīšanas jutība ir augstāka par PT100; PT100 ir piemērotāks liela mēroga temperatūras mērīšanai).

Rezistoru sprieguma dalītājs izvada 0~3,3V 3V analogo spriegumu

Vienkāršākais veids ir izmantot sprieguma dalīšanas metodi. Spriegums ir sprieguma atsauces avots 4V, ko ģenerē TL431 sprieguma atsauces avota mikroshēma, vai REF3140 var izmantot, lai ģenerētu 4,096 V kā atsauces avotu. Atsauces avota mikroshēmās ietilpst arī REF3120, 3125, 3130, 3133, un 3140. Mikroshēma izmanto SOT-32 paketi un 5V ieejas spriegumu. Izejas spriegumu var izvēlēties atbilstoši nepieciešamajam atsauces spriegumam. Protams, atbilstoši MCU AD porta parastajam sprieguma ieejas diapazonam, tas nevar pārsniegt 3V/3,3V.

2.2 Rezistora sprieguma dalīšanas izeja 0~5V analogā sprieguma MCU AD porta tiešā iegūšana.
Protams, dažas shēmas izmanto 5 V MCU barošanas avotu, un PT1000 maksimālā darba strāva ir 0,5 mA, tāpēc, lai nodrošinātu normālu komponentu darbību, jāizmanto atbilstoša pretestības vērtība.
Piemēram, 3,3 V sprieguma dalīšanas shematiskajā diagrammā ir aizstāts ar 5 V. Priekšrocība ir tāda, ka 5 V sprieguma dalījums ir jutīgāks par 3,3 V, un iegūšana ir precīzāka. Atcerēties, Teorētiskais aprēķinātais izejas spriegums nevar pārsniegt +5V. Citādi, tas sabojās MCU.

2.3 Visbiežāk izmantotais tilta mērījums
R11, R12, R13 un Pt1000 izmanto, lai izveidotu mērīšanas tiltu, kur r11 = r13 = 10k, R12=1000R precīzijas rezistori. Ja PT1000 pretestības vērtība nav vienāda ar R12 pretestības vērtību, tilts izvadīs mV līmeņa sprieguma starpības signālu. Šo sprieguma starpības signālu pastiprina ar instrumenta pastiprinātāja ķēdi un izvada vēlamo sprieguma signālu. Šo signālu var tieši savienot ar AD pārveidošanas mikroshēmu vai mikrokontrollera AD portu.

R11, R12, R13 un Pt1000 izmanto, lai izveidotu mērījumu tiltu

Šīs ķēdes pretestības mērīšanas princips:
1) PT1000 ir termistors. Kad temperatūra mainās, pretestība mainās būtībā lineāri.
2) Pie 0 grādi, Pt1000 pretestība ir 1kΩ, Tad ub un ua ir vienādi, tas ir, Uba = ub – Do = 0.
3) Pieņemot, ka noteiktā temperatūrā, Pt1000 pretestība ir 1,5 kΩ, Tad ub un ua nav vienādi. Saskaņā ar sprieguma dalīšanas principu, mēs varam uzzināt, ka Uba = Ub – Darīt > 0.
4) OP07 ir operatīvais pastiprinātājs, un tā sprieguma pieaugums A ir atkarīgs no ārējās ķēdes, kur a = r2/r1 = 17.5.
5) OP07 = UBA izejas spriegums UO * Izšķirt. Tātad, ja mēs izmantojam voltmetru, lai izmērītu OP07 izejas spriegumu, mēs varam secināt UAB vērtību. Tā kā UA ir zināma vērtība, Mēs varam tālāk aprēķināt UB vērtību. Tad, izmantojot sprieguma dalīšanas principu, Mēs varam aprēķināt PT1000 īpašo pretestības vērtību. Šo procesu var sasniegt, aprēķinot programmatūru.
6) Ja mēs zinām PT1000 pretestības vērtību jebkurā temperatūrā, mums tikai jāatrod tabula, pamatojoties uz pretestības vērtību, lai uzzinātu pašreizējo temperatūru.

2.4 Pastāvīgs strāvas avots
Sakarā ar termiskā rezistora pašsildojošo iedarbību, strāvai, kas plūst caur rezistoru, jābūt pēc iespējas mazākai. Vispārīgi, paredzams, ka strāva būs mazāka par 10 mA. Tika pārbaudīts, vai platīna rezistora PT100 pašsildīšana 1 mW izraisīs temperatūras izmaiņas par 0,02-0,75 ℃. Tāpēc, samazinot platīna rezistora PT100 strāvu, var samazināt arī tā temperatūras izmaiņas. Lai arī, Ja strāva ir pārāk maza, tas ir jutīgs pret trokšņa traucējumiem, tātad vērtība parasti ir 0.5-2 maiņa, Tātad pastāvīgā strāvas avota strāva tiek izvēlēta kā 1MA nemainīga strāvas avots.

Mikroshēma ir izvēlēta kā pastāvīga sprieguma avota mikroshēma TL431, un pēc tam pārveidots par pastāvīgu strāvas avotu, izmantojot pašreizējo negatīvo atgriezenisko saiti. Shēma ir parādīta attēlā

Starp tiem, darbības pastiprinātājs CA3140 tiek izmantots, lai uzlabotu strāvas avota kravnesību, un izejas strāvas aprēķina formula ir:

Rezistoram jābūt a 0.1% precizitātes rezistors. Galīgā izejas strāva ir 0,996 mA, tas ir, precizitāte ir 0.4%.

Pastāvīgajai strāvas avota ķēdei jābūt šādām īpašībām

Izvēlieties pastāvīgā sprieguma avota mikroshēmu TL431

Temperatūras stabilitāte: Tā kā mūsu temperatūras mērīšanas vide ir 0–100 ℃, Strāvas avota izvadei nevajadzētu būt jutīgai pret temperatūru. TL431 ir ārkārtīgi zems temperatūras koeficients un zema temperatūras novirze.

Labas slodzes regulēšana: Ja pašreizējā pulsācija ir pārāk liela, tas izraisīs lasīšanas kļūdas. Saskaņā ar teorētisko analīzi, jo ieejas spriegums svārstās no 100 līdz 138,5 mV, un temperatūras mērījumu diapazons ir 0–100 ℃, Temperatūras mērīšanas precizitāte ir ± 1 grāds pēc Celsija, Tātad izejas spriegumam vajadzētu mainīties par 38,5/100 = 0,385 mV par katru 1 ℃ apkārtējā temperatūras paaugstināšanos. Lai pārliecinātos, ka strāvas svārstības neietekmē precizitāti, Apsveriet ekstrēmāko gadījumu, pie 100 grādi pēc Celsija, PT100 pretestības vērtībai jābūt 138,5R. Tad strāvas pulsācijai jābūt mazākai par 0,385/138,5 = 0,000278MA, tas ir, strāvas izmaiņām slodzes maiņas laikā jābūt mazākai par 0,000278mA. Faktiskajā simulācijā, Pašreizējais avots galvenokārt paliek nemainīgs.
3. AD623 iegūšanas shēmas risinājums

AD623 iegūšanas PT1000 ķēdes risinājums

Princips var attiekties uz iepriekš minēto tilta mērīšanas principu.
Zemas temperatūras iegūšana:

Augstas temperatūras iegūšana

4. AD620 iegūšanas shēmas risinājums

AD620 PT100 iegūšanas risinājums

AD620 PT100 iegūšanas šķīdums augstā temperatūrā (150°):

AD620 PT100 iegūšanas šķīdums zemā temperatūrā (-40°):

AD620 PT100 iegūšanas šķīdums istabas temperatūrā (20°):

5. PT100 un PT1000 prettraucējumu filtrēšanas analīze

Temperatūras pieaugums kādā kompleksā, skarba vai īpaša vide tiks pakļauta lielai iejaukšanās, galvenokārt ieskaitot EMI un REI.

Piemēram, Motora temperatūras iegūšanas lietošanā, motora vadība un motora ātrgaitas rotācija izraisa augstfrekvences traucējumus.

Aviācijas un kosmosa transportlīdzekļu iekšpusē ir arī liels skaits temperatūras kontroles scenāriju, kas mēra un kontrolē energosistēmu un vides kontroles sistēmu. Temperatūras kontroles kodols ir temperatūras mērīšana. Tā kā termistora izturība var mainīties lineāri ar temperatūru, Platīna izturības izmantošana temperatūras mērīšanai ir efektīva augstas precizitātes temperatūras mērīšanas metode. Galvenās problēmas ir šādas:
1. Pretestība uz svina stieples tiek viegli ieviesta, tādējādi ietekmē sensora mērījumu precizitāti;
2. Dažās spēcīgu elektromagnētisko traucējumu vidēs, traucējumus var pārvērst līdzstrāvas izejā pēc iztaisnošanas ar instrumenta pastiprinātāju
Nobīdes kļūda, ietekmē mērījumu precizitāti.
5.1 Aerospace Airborne PT1000 iegūšanas shēma

Aerospace Airborne PT1000 iegūšanas shēma

Skatiet anti-elektromagnētisko iejaukšanos noteiktā aviācijā ar gaisā esošu PT1000 iegūšanas ķēdes dizainu pret elektromagnētiskiem traucējumiem.

Iegūšanas ķēdes galotnē ir iestatīts filtrs. PT1000 iegūšanas priekšapstrādes shēma ir piemērota gaisa elektronisko iekārtu saskarnes anti-elektromagnētisko traucējumu pirmapstrādei;
Konkrētā ķēde ir:
+15 V ieejas spriegums tiek pārveidots par +5 V augstas precizitātes sprieguma avotu, izmantojot sprieguma regulatoru, un +5V augstas precizitātes sprieguma avots ir tieši savienots ar rezistoru R1.
Otrs rezistora R1 gals ir sadalīts divos ceļos, viens savienots ar OP ampas fāzes ievadi, un otrs savienots ar PT1000 rezistora A galu caur T veida filtru S1. OP amp izvade ir savienota ar apgriezto ieeju, veidojot sprieguma sekotāju, un apgrieztā ieeja ir savienota ar sprieguma regulatora zemes portu, lai pārliecinātos, ka spriegums fāzes ieejā vienmēr ir nulle. Pēc tam, kad esat izgājis cauri S2 filtram, Pt1000 rezistora viens gals ir sadalīts divos ceļos, viens ceļš tiek izmantots kā diferenciālā sprieguma ieejas spaile D caur rezistoru R4, un otrs ceļš ir savienots ar AGND caur rezistoru R2. Pēc tam, kad esat izgājis cauri S3 filtram, Otrs PT1000 rezistora gals ir sadalīts divos ceļos, viens ceļš tiek izmantots kā diferenciālā sprieguma ieejas spaile E caur rezistoru R5, un otrs ceļš ir savienots ar AGND caur rezistoru R3. D un E ir savienoti caur kondensatoru C3, D ir savienots ar AGND, izmantojot kondensatoru C1, un E ir savienots ar AGND, izmantojot kondensatoru C2; precīzu PT1000 pretestības vērtību var aprēķināt, izmērot diferenciālo spriegumu starp D un E.

+15 V ieejas spriegums tiek pārveidots par +5 V augstas precizitātes sprieguma avotu, izmantojot sprieguma regulatoru. +5V ir tieši savienots ar R1. Otrs R1 gals ir sadalīts divos ceļos, viens ir savienots ar operētājsistēmas pastiprinātāja vienfāzes ievades spaili, un otrs ir savienots ar PT1000 rezistoru A caur T veida filtru S1. OP amp izvade ir savienota ar apgriezto ieeju, veidojot sprieguma sekotāju, un apgrieztā ieeja ir savienota ar sprieguma regulatora zemes portu, lai pārliecinātos, ka apgrieztā ieejas spriegums vienmēr ir nulle. Šajā laikā, strāva, kas plūst caur R1, ir nemainīga 0,5 mA. Sprieguma regulators izmanto AD586TQ/883B, un OP AMP izmanto OP467A.

Pēc tam, kad esat izgājis cauri S2 filtram, Pt1000 rezistora viens gals ir sadalīts divos ceļos, viens caur rezistoru R4 kā diferenciālā sprieguma ieejas gals D, un vienu caur rezistoru R2 līdz Agnd; pēc izlaišanas caur S3 filtru, Otrs PT1000 rezistora gals ir sadalīts divos ceļos, viens caur rezistoru R5 kā diferenciālā sprieguma ieejas gals E, un vienu caur rezistoru R3 līdz Agnd. D un E ir savienoti caur kondensatoru C3, D ir savienots ar AGND, izmantojot kondensatoru C1, un E ir savienots ar AGND, izmantojot kondensatoru C2.
R4 un R5 izturība ir 4,02K omi, R1 un R2 izturība ir 1 m omi, C1 un C2 kapacitāte ir 1000pf, un C3 kapacitāte ir 0,047UF. R4, R5, C1, C2, un C3 kopā veido RFI filtru tīklu, kas pabeidz ieejas signāla zemas caurlaidības filtrēšanu, un filtrējamie objekti ietver diferenciālā režīma traucējumus un kopējā režīma traucējumus, kas tiek pārnesti ieejas diferenciālajā signālā. Parastā režīma traucējumu un diferenciālā režīma traucējumu, kas pārnesti ieejas signālā pārnesti –3dB robežas frekvences aprēķins, tiek parādīts formulā.:

Pretestības vērtības aizstāšana aprēķinā, Parastā režīma nogriešanas frekvence ir 40kHz, un diferenciālā režīma nogriešanas frekvence ir 2,6 kHz.
B gala punkts ir savienots ar Agnd caur S4 filtru. Starp tiem, Filtra zemes spailes no S1 līdz S4 ir savienotas ar gaisa kuģa ekranēšanas zemi. Tā kā strāva, kas plūst caur PT1000, ir zināms 0,05 mA, Precīzu PT1000 pretestības vērtību var aprēķināt, izmērot diferenciālo spriegumu abos D un E galos.
S1 līdz S4 Izmantojiet T veida filtrus, Modelis GTL2012X - 103T801, ar robežfrekvenci 1M±20%. Šī ķēde iepazīstina ar zemas caurlaides filtriem ārējās interfeisa līnijās un veic RFI filtrēšanu uz diferenciālā sprieguma. Kā priekšapstrādes shēma PT1000, Tas efektīvi novērš elektromagnētisko un RFI starojuma traucējumus, kas ievērojami uzlabo savākto vērtību ticamību. Papildus, Spriegumu tieši mēra no abiem PT1000 rezistora galiem, Kļūdas novēršana, ko izraisa svina pretestība, un uzlabot pretestības vērtības precizitāti.

5.2 T veida filtrs
T tipa filtrs sastāv no diviem induktoriem un kondensatoriem. Abiem tā galiem ir augsta pretestība, un tā ievietošanas zaudējumu rādītājs ir līdzīgs π tipa filtra darbam, Bet tas nav pakļauts “zvana” un to var izmantot pārslēgšanas shēmās.