3-Решение за мерење на жица за PT100 (Rtd) Сензор

LTSpice симулација на шема за мерење со 3 жици за PT100 (Rtd) сензор: Pt100 е сензор за температура на термички отпорник, целото име е платински отпорник 100 оми. Изработен е од чиста платина, а неговата отпорна вредност се зголемува линеарно во одредена пропорција при промена на температурата.

PT100, целото име на платински термички отпорник, е отпорен температурен сензор направен од платина (Pt), а вредноста на неговата отпорност се менува со температурата. На 100 по PT значи дека неговата вредност на отпор е 100 оми на 0℃, а неговата отпорна вредност е околу 138.5 оми на 100℃. Има карактеристики на висока прецизност, добра стабилност, Силна способност против мешање, а односот помеѓу неговата отпорност и промената на температурата е: R=R0(1+αT), каде α =0,00392, Ro е 100Ω (вредност на отпорот на 0℃), а Т е Целзиусова температура.

PT100 отпорност на температура соодветната табела за промена

2. Увезете отпорник pt100
Бидејќи нема pt100 во библиотеката со компоненти LTspice, треба рачно да увеземе pt100. Бидејќи датотеката за зачини на pt100 не е пронајдена, овде го увезуваме лизгачкиот отпорник како замена. За увоз на лизгачкиот отпорник, треба да ги додадете следните три датотеки во директориумот за инсталација LTspice. Копирајте ги трите датотеки (асц, asy и lib) одделно, креирајте датотеки за секој, и на крајот ставете ги на соодветната локација на инсталацијата LTSpice. Стави asc со други шеми, стави asy во sym под lib, и ставете lib во под под lib. По додавањето, можете да го видите потенциометарот во компонентата во LTSpice. Овој потенциометар е потребниот лизгачки отпорник.

потенциометар_тест.асц

Верзија 4
ЛИСТ 1 880 680
ЖИЦА 272 48 0 48
ЖИЦА 528 48 272 48
ЖИЦА 272 80 272 48
ЖИЦА 528 80 528 48
ЖИЦА 0 96 0 48
ЖИЦА 0 192 0 176
ЖИЦА 272 208 272 176
ЖИЦА 528 208 528 176
ЗНАМЕ 272 208 0
ЗНАМЕ 0 192 0
ЗНАМЕ 320 128 надвор 1
ЗНАМЕ 528 208 0
ЗНАМЕ 576 128 надвор2
SYMBOL напон 0 80 R0
SYMATTR InstName V1
Вредност на SYMATTR 10
СИМБОЛ потенциометар 272 176 М0
SYMATTR InstName U1
Бришач SYMATTR SpiceLine2=0,2
СИМБОЛ потенциометар 528 176 М0
SYMATTR InstName U2
SYMATTR SpiceLine R=1
Бришач SYMATTR SpiceLine2=0,8
ТЕКСТ 140 228 Лево 2 !.оп

потенциометар.asy

Верзија 4
Симбол Тип БЛОК
ЛИНИЈА Нормална 16 -31 -15 -16
ЛИНИЈА Нормална -16 -48 16 -31
ЛИНИЈА Нормална 16 -64 -16 -48
ЛИНИЈА Нормална 1 -9 -15 -16
ЛИНИЈА Нормална 1 0 1 -9
ЛИНИЈА Нормална 1 -94 1 -87
ЛИНИЈА Нормална -24 -56 -16 -48
ЛИНИЈА Нормална -24 -40 -15 -48
ЛИНИЈА Нормална -47 -48 -15 -48
ЛИНИЈА Нормална -16 -80 16 -64
ЛИНИЈА Нормална 1 -87 -16 -80
ПРОЗОР 0 30 -90 Лево 2
ПРОЗОР 39 30 -50 Лево 2
ПРОЗОР 40 31 -23 Лево 2
SYMATTR Префикс X
SYMATTR ModelFile потенциометар.lib
SYMATTR SpiceLine R=1k
Бришач SYMATTR SpiceLine2=0,5
SYMATTR Вредност 2 потенциометар
ПИН 0 -96 НИКОЈ 8
PINATTR Име на пин 1
PINATTR Spice Order 1
ПИН 0 0 НИКОЈ 8
PINATTR Име на пин 2
PINATTR Spice Order 2
ПИН -48 -48 НИКОЈ 8
PINATTR Име на пин 3
PINATTR Spice Order 3

потенциометар.lib

* Ова е потенциометарот
* _____
* 1–|_____|–2
* |
* 3
*
.SUBCKT потенциометар 1 2 3
.парам w=ограничување(бришач,1м,.999)
R0 1 3 {R*(1-w)}
R1 3 2 {R*(w)}
.ЗАВРШУВА

3. Витстон мост за мерење на отпорот PT100

Поврзување на Wheatstone мост и LTspice симулациски модел

Мост со еден крак или коло Витстон

Поврзување на Wheatstone мост и LTspice симулациски модел:
Кога мостот е избалансиран, мерната вредност на мерачот на напон ек?%5CbigtriangleupU=0

I1*Rt=I2*R2

I1*R3=I2*R4

Од ова, може да се заклучи дека: Rt/R3=R2/R4

Тоа е: Rt*R4=R2*R3

Резултатот од мерењето на отпорот на овој начин нема никаква врска со точноста на мерачот на напон, точноста на отпорот, и електромоторната сила. Ја избегнува грешката предизвикана од промената на напојувањето со текот на времето, и го избегнува проблемот на поделба на напонот на амперметарот, шант на мерач на напон, и премногу поделба на напонот на жица.

Различни методи на мерење на PT100:

Неколку водечки методи на P термички отпорник

Кога температурната точка што треба да се мери на лице место е далеку од инструментот, потребно е да се поврзе топлинскиот отпорник со оловна жица. Отпорот на олово е r. Системот со две жици не може да ја избегне грешката предизвикана од отпорот на жицата за време на пресметката, а измерената вредност на реалниот отпор ќе биде помала.

Отпорот на топлинскиот отпорник плус оловната жица е r

Со цел да се надомести грешката, воведена е врска со четири жици. Кога Rt се зголемува за 2r, R2 исто така се зголемува за 2r. Без разлика колку е долга жицата, мостот може да се избалансира. Треба да се нацртаат четири жици. Бидејќи напоните во точките p и q се еднакви, тие можат да бидат еквивалентни на една точка, што е метод на поврзување со три жици, односно, методот на поврзување со три жици симулиран во овој експеримент. Во пракса, најмногу се користи и три-жица, земајќи ги предвид и економичноста и точноста.

4. Мерење со три жици LTSpice симулација

3-мерење на жица, и поврзете го колото за оптимизација на излезот

Овој експеримент користи мерење со три жици, и го поврзува колото за оптимизација со излезниот дел за да го засили излезниот сигнал за лесно мерење.
Uo= (V1-V2)*(R17/R15)=20*(V1-V2)

Тоа е, V1=(Uo+20*V2)/20

Според поделбата на напонот на отпорникот:

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

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

Влезниот напон на оваа симулација е 3V. По пресметката, V2≈108.434mV
V1=(Uo+2168,68)/20
V1=Rt/(R7+Rpt) *3000
Значи: Rt=2000V1/(3000-V1)
Rt е соодветната вредност на отпорот на PT100. Соодветната вредност на температурата може да се добие со пребарување на табелата.
Поставете го отпорот на лизгачкиот реостат (Рт) до 130.6 оми за температурата на 78 Целзиусови степени, прочитајте V1, V2, и Uo да се пресмета Rt.

Rt е соодветната вредност на отпорот на PT100, соодветна температурна вредност

V1 is about 182.82mV, V2 is about 118.46mV, and U0 is about 1.39V. The calculated Rpt is about 129.78V. The table shows that the temperature read is 76 Целзиусови степени, which is close.

Поставете го отпорот на лизгачкиот реостат (Рт) до 200.05 оми за температурата на 266.5 Целзиусови степени, прочитајте V1, V2, и Uo да се пресмета Rt.

V1 is about 270.45mV, V2 is about 118.46mV, and U0 is about 3.0257V. The calculated Rpt is about 198.16V, and the error value is about 1%. The table shows that the temperature read is 261.3 Целзиусови степени, with an error of about 1%.

The temperature measurement principle of the three-wire PT100 is mainly based on the bridge method. The measurement circuit is usually an unbalanced bridge, and the PT100 is used as a bridge arm resistor of the bridge. When current passes through the PT100, the change in its resistance value will cause the change in the output voltage of the bridge. By measuring this output voltage, the resistance value of the PT100 can be calculated, and then the measured temperature can be obtained.
Со цел да се елиминира влијанието на отпорот на олово, трижичниот PT100 прифаќа посебен дизајн, поврзување на една жица на крајот на напојувањето на мостот, а другите две жици се поврзани со кракот на мостот каде што се наоѓа PT100 и раката на мостот во непосредна близина до него. На овој начин, двата мостни краци воведуваат отпори на олово со иста вредност на отпорот, така што мостот е во избалансирана состојба. Затоа, промената на отпорноста на оловото нема ефект врз резултатот од мерењето. Сепак, сè уште ќе има влијанија како што се уредите во вистинското мерење. Измерената вредност на отпорот не е точна. Со цел да се елиминира оваа грешка, може да се додаде одредена компензација при читање.