PT100 un PT1000 metāla termiskā rezistora sensoru zondes rezistori un ķēdes

Temperatūras iegūšanas ķēde PT100 vai PT1000 sensora zondei parasti sastāv no stabila strāvas avota, lai satrauktu sensoru, Augstas precizitātes pretestības mērīšanas ķēde, lai noteiktu pretestības izmaiņas ar temperatūru, un analogais-digitālais pārveidotājs (ADC) Lai pārveidotu izmērīto spriegumu digitālā signālā, ko var apstrādāt ar mikrokontrolleru vai datu iegūšanas sistēmu; Galvenā atšķirība starp PT100 un PT1000 shēmu ir pretestības vērtību mērogs, jo PT100 ir nominālā pretestība 100 omi 0 ° C temperatūrā, bet pt1000 ir 1000 omi 0 ° C, Bieži vien mērījumu ķēdē nepieciešami pielāgojumi atkarībā no vēlamās precizitātes un pielietojuma.

Raksts iepazīstina ar PT100 un PT1000 metāla termiskā rezistora sensoru zondes pretestības izmaiņām dažādās temperatūrās, kā arī dažādi temperatūras iegūšanas shēmas risinājumi. Ieskaitot pretestības sprieguma dalīšanu, tilta mērīšana, Pastāvīgs strāvas avots un AD623, AD620 iegūšanas shēma. Lai pretotos traucējumiem, Īpaši elektromagnētiski traucējumi kosmiskās aviācijas laukā, Tiek piedāvāts gaisā esošs PT1000 temperatūras sensora iegūšanas shēmas dizains, ieskaitot T veida filtru, lai filtrētu un uzlabotu mērījumu precizitāti.
Kopsavilkums, ko CSDN ģenerē caur inteliģentu tehnoloģiju

PT100 temperatūras kabeļa sensors precīzai temperatūras mērīšanai konteineros, tvertnes un caurules

Temperatūras sensora zonde T100 Augstā temperatūra -50 ～ 260 kabelis

PT100 platīna pretestības temperatūras sensors raidītāja virsmas temperatūrai

PT100/PT1000 temperatūras iegūšanas shēmas šķīdums
1. PT100 un PT1000 sensoru temperatūras pretestības maiņa
Metāla termiskie rezistori, piemēram, niķelis, Vara un platīna rezistoriem ir pozitīva korelācija ar temperatūras izmaiņām. Platīnam ir visstabilākās fizikālās un ķīmiskās īpašības, un tas ir visplašāk izmantotais. Parasti izmantotās platīna pretestības PT100 sensoru zondes temperatūras mērīšanas diapazons ir -200 ～ 850 ℃, un PT500 temperatūras mērīšana, PT1000 sensoru zondes, utt.. ir secīgi samazināti. PT1000, Temperatūras mērījumu diapazons ir -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 raksturīgās līknes slīpums nedaudz mainās normālā darba temperatūras diapazonā (Kā parādīts attēlā 1). Aptuveno sakarību starp pretestību un temperatūru var iegūt, izmantojot lineāru piegādi:

PT100 temperatūras pretestības maiņas tabula 1

2. Parasti lietoti iegūšanas shēmas risinājumi

2. 1 Rezistora sprieguma dalītāja izeja 0 ~ 3,3 V/3 V analogais spriegums vienas mikroshēmas AD ports tieša iegūšana
Temperatūras mērīšanas ķēdes sprieguma izejas diapazons ir 0 ~ 3,3 V, PT1000 (Pt1000 pretestības vērtība ievērojami mainās, un temperatūras mērīšanas jutība ir augstāka par PT100; PT100 ir piemērotāks liela mēroga temperatūras mērīšanai).

Vienkāršākais veids ir izmantot sprieguma dalīšanas metodi. Spriegumu ģenerē ar TL431 sprieguma atsauces avota mikroshēmu, kas ir 4V sprieguma atsauces avots. Alternatīvi, Ref3140 var izmantot, lai ģenerētu 4.096V kā atsauces avotu. Atsauces avota mikroshēmās ietilpst arī Ref3120, 3125, 3130, 3133, un 3140. Chip izmanto SOT-32 paketi un 5V ieejas spriegumu. Izejas spriegumu var izvēlēties atbilstoši nepieciešamajam atsauces spriegumam. Protams, Saskaņā ar normālo mikrokontrollera AD porta sprieguma ieejas diapazonu, tas nevar pārsniegt 3V/3,3V.

PT100 vienas mikroshēmas ad porta shēma tieša iegūšana

2.2 Rezistora sprieguma dalīšanas izeja 0 ~ 5 V analogais spriegums, un mikrokontrollera AD ports to tieši savāc.
Protams, Dažas shēmas darbina ar 5 V mikrokontrolleru, un PT1000 maksimālā darbības strāva ir 0,5 mA, Tātad, lai nodrošinātu komponenta normālu darbību, jāizmanto atbilstoša pretestības vērtība.
Piemēram, 3,3 V sprieguma dalīšanas shematiskā diagrammā tiek aizstāts ar 5V. Tās priekšrocība ir tā, ka 5V sprieguma dalīšana ir jutīgāka nekā 3,3 V spriegums, un kolekcija ir precīzāka. Atcerēties, Teorētiskais aprēķinātais izejas spriegums nevar pārsniegt +5V. Citādi, Mikrokontrollers tiks sabojāts.

2.3 Visbiežāk izmantotais tilta mērījums

PT100 sprieguma dalītāja ķēde 0 ~ 5 V analogais spriegums

Izmantojiet R11, R12, R13 un PT1000, lai izveidotu mērījumu tiltu, kur r11 = r13 = 10k, R12 = 1000R precizitātes rezistors. 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, ko var tieši savienot ar AD konvertācijas mikroshēmu vai mikrokontrollera AD portu.

Šīs ķēdes pretestības mērīšanas princips:

1) PT1000 ir termistors, un tā pretestība mainās principā lineāri, mainoties temperatūrai.

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 dalītāja principu, mēs varam atrast uba = ub – Darīt > 0.
4) OP07 ir operatīvais pastiprinātājs, un tā sprieguma pastiprināšanas koeficients 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 dalītāja principu, Mēs varam aprēķināt PT1000 īpašo pretestības vērtību. Šo procesu var sasniegt, aprēķinot programmatūru.
6) Ja mēs zinām PT1000 pretestības vērtību jebkurā temperatūrā, Mums ir jāmeklē tikai tabula atbilstoši pretestības vērtībai, lai zinātu pašreizējo temperatūru.

2.4 Pastāvīgs strāvas avots
Sakarā ar termiskā rezistora pašsildojošo iedarbību, ir jāpārliecinās, ka strāva, kas plūst caur rezistoru, ir pēc iespējas mazāka, un parasti sagaidāms, ka strāva būs mazāka par 10 mA. Tika pārbaudīts, vai platīna rezistora PT100 pašsildīšana 1 MW izraisīs temperatūras maiņu 0.02 līdz 0,75 ℃, Tātad platīna rezistora PT100 strāvas samazināšana var arī samazināt temperatūras izmaiņas. Lai arī, Ja strāva ir pārāk maza, tas ir jutīgs pret trokšņa traucējumiem, Tātad to parasti ņem plkst 0.5 līdz 2 maiņa, Tātad pastāvīgā strāvas avota strāva tiek izvēlēta kā 1MA nemainīga strāvas avots.

Izvēlētā mikroshēma ir nemainīgs sprieguma avots CHIP TL431, un tad pašreizējā negatīvā atgriezeniskā saite tiek izmantota, lai to pārveidotu par pastāvīgu strāvas avotu. Shēma ir parādīta attēlā:

Pastāvīgs strāvas avots PT100 ķēdes iegūšanas shēmā

Darbības pastiprinātājs CA3140 tiek izmantots, lai uzlabotu strāvas avota slodzes jaudu, un izejas strāvas aprēķina formula ir:
Ievietojiet attēla aprakstu Šeit 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:
Temperatūras stabilitāte: Tā kā mūsu temperatūras mērīšanas vide ir 0–100 ℃, Strāvas avota izvadei nevajadzētu būt jutīgai pret temperatūru. Un TL431 ir ārkārtīgi zemas temperatūras koeficients un zemas temperatūras novirze.

Labas slodzes regulēšana: Ja pašreizējā pulsācija ir pārāk liela, tas izraisīs lasīšanas kļūdas. Saskaņā ar teorētisko analīzi. Jo ieejas spriegums svārstās no 100-138,5MV, 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 mazākām par 0,000278mA. Faktiskajā simulācijā, Pašreizējais avots galvenokārt paliek nemainīgs.

3. AD623 iegūšanas shēmas risinājums
Princips var attiekties uz iepriekš minēto tilta mērīšanas principu.
Zemas temperatūras iegūšana:

AD620 mēra PT100 iegūšanas šķīdumu Augstā temperatūrā (150°)

Augstas temperatūras iegūšana
Ievietojiet attēlu aprakstu šeit

4. AD620 iegūšanas shēmas risinājums
AD620 PT100 iegūšanas šķīdums augstai temperatūrai (150°):

AD620 mēra PT100 iegūšanas šķīdumu zemā temperatūrā (-40°)

AD620 PT100 iegūšanas šķīdums zemai temperatūrai (-40°):

AD620 mēra PT100 iegūšanas shēmu istabas temperatūrā (20°)

AD620 PT100 iegūšanas risinājums istabas temperatūrai (20°):

PT100 sensora augstas temperatūras iegūšanas shēma

5. PT100 un PT1000 sensoru anti-interferences filtrēšanas analīze
Temperatūras pieaugums kādā kompleksā, skarba vai īpaša vide tiks pakļauta lielai iejaukšanās, galvenokārt ieskaitot EMI un REI. Piemēram, Motora temperatūras iegūšanas lietošanā, Augstas frekvences traucējumi, ko izraisa motora vadība un ātrgaitas motora pagriešana.

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. Noteiktā spēcīgā elektromagnētisko traucējumu vidē, Pēc instrumenta pastiprinātāja iejaukšanās var pārveidot par līdzstrāvas izejas nobīdes kļūdu, ietekmē mērījumu precizitāti.

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

AD623 PT100 sensora iegūšanas shēmas shēma

Iegūšanas ķēdes galotnē ir iestatīts filtrs. PT1000 iegūšanas priekšapstrādes shēma ir piemērota anti-elektromagnētisko traucējumu priekšapstrādei ar gaisu elektronisko aprīkojuma saskarnēm; Konkrētā shēma ir:
+15 V ieejas spriegums tiek pārveidots par +5 V augstas precizitātes sprieguma avotu, izmantojot sprieguma regulatoru. +5 V augstas precizitātes sprieguma avots ir tieši savienots ar rezistoru R1, un otrs rezistora R1 gals ir sadalīts divos ceļos. Viens ir savienots ar OP ampas fāzes ieejas galu, un otrs ir savienots ar PT1000 rezistoru 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 caur rezistoru R4 kā diferenciālā sprieguma ieeja D, un vienu caur rezistoru R2 līdz Agnd. Pēc tam, kad esat izgājis cauri S3 filtram, Otrs PT1000 rezistora gals ir sadalīts divos ceļos, viens caur rezistoru R5 kā diferenciālā sprieguma ieeja 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. Precīzu PT1000 pretestības vērtību var aprēķināt, izmērot diferenciālo spriegumu visā 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 savienots ar OP ampas fāzes ievadi, un otrs savienots ar PT1000 rezistora galu caur T-Type 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 tam, kad esat izgājis cauri S3 filtram, 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. RFI filtrs pabeidz ieejas signāla zemas caurlaides filtrēšanu, un filtrētie objekti ietver diferenciālā režīma traucējumus un kopējo režīma traucējumus, kas tiek veikti ieejas diferenciālajā signālā. Parastā režīma traucējumu un diferenciālā režīma traucējumu, kas pārnesti ieejas signālā pārnesti –3dB robežas frekvences aprēķins, tiek parādīts formulā.:

Aerospace Airborne PT1000 iegūšanas shēma

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 robežas frekvenci m ± 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.

3-Bieņu klase B Augstas rūpnieciskās temperatūras kontroles PT100 platīna termiskā rezistora temperatūras sensors

K-E tipa kompresijas atsperes termopārs, PT100 temperatūras sensora zonde

Augsta precizitāte PT100 temperatūras sensors transformatora temperatūras mērīšanai

5.2 T veida filtrs
Ievietojiet attēlu aprakstu šeit
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.