Отпорници и кола на PT100 и PT1000 метални топлински сензорски отпорници сонди

Колото за стекнување температура за сонда со сензор PT100 или PT1000 обично се состои од стабилен извор на струја за да го возбуди сензорот, коло за мерење на отпорот со висока прецизност за откривање на промената на отпорот со температурата, и аналогно-дигитален конвертор (ADC) за претворање на измерениот напон во дигитален сигнал кој може да се обработи со микроконтролер или систем за аквизиција на податоци; клучната разлика помеѓу колото PT100 и PT1000 е скалата на вредностите на отпорот поради тоа што Pt100 има номинален отпор од 100 оми на 0°C додека Pt1000 има 1000 Оми на 0 ° C., често бара прилагодувања во мерното коло во зависност од саканата точност и примена.

Статијата ја воведува промената на отпорот на сонди со сензори со метални топлински отпорници PT100 и PT1000 на различни температури, како и разновидни решенија на колото за добивање температура. Вклучувајќи ја поделбата на напонот на отпорот, мерење на мостот, извор на постојана струја и AD623, Коло за стекнување AD620. Со цел да се спротивстави на мешањето, особено електромагнетни пречки во воздушното поле, предложен е дизајн на колото за стекнување на сензор за температура на воздухот PT1000, вклучувајќи филтер од типот Т за филтрирање и подобрување на точноста на мерењето.
Апстракт генериран од CSDN преку интелигентна технологија

PT100 Сензор за температурен кабел за прецизно мерење на температурата во контејнери, резервоари и цевки

Температурен сензор сонда T100 кабел за висока температура -50~260

PT100 температурен сензор за отпорност на платина за температура на површината на предавателот

PT100/PT1000 решение коло за стекнување температура
1. Табела за промена на отпорност на температура на сензорите PT100 и PT1000
Метални термички отпорници како никел, бакарните и платинските отпорници имаат позитивна корелација со промената на температурата. Платинумот има најстабилни физички и хемиски својства и е најкористена. Опсегот на мерење на температурата на најчесто користените сонди со сензори за отпорност на платина Pt100 е -200 ~ 850 ℃, а мерењето на температурата се движи од Pt500, Сонди со сензор Pt1000, итн. сукцесивно се намалуваат. Pt1000, опсегот на мерење на температурата е -200-420℃. Според меѓународниот стандард IEC751, температурните карактеристики на платинскиот отпорник Pt1000 ги исполнуваат следните барања:

Карактеристична крива на температурата Pt1000

Според кривата на карактеристична температура Pt1000, наклонот на карактеристичната крива на отпорот малку се менува во рамките на нормалниот опсег на работна температура (како што е прикажано на слика 1). Приближната врска помеѓу отпорот и температурата може да се добие преку линеарно вклопување:

Табела за промена на отпорност на температура PT100 1

2. Најчесто користени решенија за кола за стекнување

2. 1 Излез на делител на напон на отпорник 0~3,3V/3V аналоген напон со единечен чип AD директно аквизиција
Опсегот на излезниот напон на колото за мерење на температурата е 0~3,3V, PT1000 (Вредноста на отпорот PT1000 значително се менува, а чувствителноста за мерење на температурата е повисока од PT100; PT100 е посоодветен за мерење на температурата во големи размери).

Наједноставниот начин е да се користи методот на поделба на напон. Напонот е генериран од чипот на референтниот извор на напон TL431, кој е референтен извор на напон од 4V. Алтернативно, REF3140 може да се користи за генерирање на 4,096V како референтен извор. Референтните изворни чипови исто така вклучуваат REF3120, 3125, 3130, 3133, и 3140. Чипот користи пакет SOT-32 и влезен напон од 5V. Излезниот напон може да се избере според бараниот референтен напон. Се разбира, според нормалниот влезен опсег на напон на AD портот на микроконтролерот, не може да надмине 3V/3,3V.

PT100 единечен чип АД порта коло директно стекнување

2.2 Излез на поделба на напон на отпорник 0~5V аналоген напон, а AD портот на микроконтролерот директно го собира.
Се разбира, некои кола се напојуваат со микроконтролер од 5V, а максималната работна струја на PT1000 е 0,5 mA, па затоа мора да се користи соодветна вредност на отпорот за да се обезбеди нормална работа на компонентата.
На пример, 3,3V во шематски дијаграм за поделба на напонот погоре се заменува со 5V. Предноста на ова е што поделбата на напон од 5V е почувствителна од напонот од 3,3V, а збирката е попрецизна. Запомнете, теоретски пресметаниот излезен напон не може да надмине +5V. Во спротивно, микроконтролерот ќе се оштети.

2.3 Најчесто користено мерење на мостот

Колото за делител на напон на PT100 излегува 0~5V аналоген напон

Користете R11, R12, R13 и Pt1000 за да формираат мерен мост, каде R11=R13=10k, R12=1000R прецизен отпорник. Кога вредноста на отпорот на Pt1000 не е еднаква на вредноста на отпорот на R12, мостот ќе издаде сигнал за разлика на напонски нивоа на mV. Овој сигнал за разлика на напонот се засилува од колото на засилувачот на инструментот и го издава саканиот напонски сигнал, кој може директно да се поврзе со чипот за конверзија на АД или со приклучокот АД на микроконтролерот.

Принципот на мерење на отпорот на ова коло:

1) PT1000 е термистор, а неговата отпорност се менува во основа линеарно со промената на температурата.

2) На 0 степени, отпорноста на PT1000 е 1kΩ, тогаш Ub и Ua се еднакви, односно, Уба = Уб – Дали = 0.
3) Под претпоставка дека на одредена температура, отпорноста на PT1000 е 1,5 kΩ, тогаш Ub и Ua не се еднакви. Според принципот на делител на напон, можеме да најдеме Uba = Ub – Дали > 0.
4) OP07 е оперативен засилувач, а неговиот фактор на засилување на напонот А зависи од надворешното коло, каде A = R2/R1 = 17.5.
5) Излезниот напон Uo на OP07 = Uba * А. Значи, ако користиме волтметар за мерење на излезниот напон на OP07, можеме да ја заклучиме вредноста на Uab. Бидејќи Ua е позната вредност, можеме дополнително да ја пресметаме вредноста на Ub. Потоа, користејќи го принципот на делител на напон, можеме да ја пресметаме вредноста на специфичната отпорност на PT1000. Овој процес може да се постигне преку софтверска пресметка.
6) Ако ја знаеме вредноста на отпорот на PT1000 на која било температура, треба само да ја погледнеме табелата според вредноста на отпорот за да ја знаеме моменталната температура.

2.4 Извор на постојана струја
Поради ефектот на самозагревање на термичкиот отпорник, потребно е да се осигура дека струјата што тече низ отпорникот е што е можно помала, и генерално се очекува струјата да биде помала од 10mA. Потврдено е дека самозагревањето на платинскиот отпорник PT100 на 1 mW ќе предизвика промена на температурата на 0.02 до 0,75 ℃, така што намалувањето на струјата на платинскиот отпорник PT100 може да ја намали и неговата температурна промена. Сепак, ако струјата е премала, тој е подложен на пречки од бучава, така што генерално се зема во 0.5 до 2 Ма, па изворната струја на постојана струја се избира како извор на постојана струја од 1 mA.

Избраниот чип е чип со извор на постојан напон TL431, а потоа тековната негативна повратна информација се користи за да се претвори во постојан извор на струја. Колото е прикажано на сликата:

Шема за стекнување на колото со извор на постојана струја на отпорник PT100

Оперативниот засилувач CA3140 се користи за подобрување на носивоста на тековниот извор, а формулата за пресметка за излезната струја е:
Внесете опис на сликата овде Отпорникот треба да биде a 0.1% прецизен отпорник. Конечната излезна струја е 0,996 mA, односно, точноста е 0.4%.
Колото со извор на постојана струја треба да ги има следните карактеристики:
Температурна стабилност: Бидејќи нашата средина за мерење на температурата е 0-100℃, излезот на тековниот извор не треба да биде осетлив на температура. И TL431 има екстремно низок температурен коефициент и ниско температурно поместување.

Добра регулација на оптоварување: Ако тековното бранување е преголемо, тоа ќе предизвика грешки при читањето. Според теоретската анализа. Бидејќи влезниот напон варира помеѓу 100-138,5mV, и опсегот на мерење на температурата е 0-100℃, точноста на мерењето на температурата е ± 1 степен Целзиусов, така што излезниот напон треба да се менува за 38,5/100=0,385mV за секое зголемување од 1℃ на температурата на околината. Со цел да се осигура дека тековната флуктуација не влијае на точноста, разгледајте го најекстремниот случај, на 100 Целзиусови степени, вредноста на отпорот на PT100 треба да биде 138,5R. Тогаш тековното бранување треба да биде помало од 0,385/138,5=0,000278 mA, односно, промената на струјата при промена на оптоварувањето треба да биде помала од 0,000278mA. Во вистинската симулација, тековниот извор останува во основа непроменет.

3. Решение за коло за стекнување AD623
Принципот може да се однесува на горенаведениот принцип на мерење на мостот.
Стекнување на ниска температура:

AD620 мери висока температура на растворот за стекнување PT100 (150°)

Стекнување висока температура
Внесете опис на сликата овде

4. Решение за коло за стекнување AD620
AD620 PT100 решение за стекнување за висока температура (150°):

AD620 го мери растворот за добивање PT100 на ниска температура (-40°)

AD620 PT100 решение за стекнување за ниска температура (-40°):

AD620 ја мери шемата за стекнување на PT100 на собна температура (20°)

AD620 PT100 раствор за стекнување за собна температура (20°):

Коло за стекнување на висока температура на сензорот PT100

5. Анализа на филтрирање против пречки на сензорите PT100 и PT1000
Стекнување на температурата во некој комплекс, суровите или посебните средини ќе бидат предмет на големи пречки, главно вклучувајќи EMI и REI. На пример, во примената на стекнување на температурата на моторот, високи фреквентни нарушувања предизвикани од контрола на моторот и ротирање со голема брзина на моторот.

Има и голем број сценарија за контрола на температурата во воздухопловните и воздушните возила, кои го мерат и контролираат електроенергетскиот систем и системот за контрола на животната средина. Јадрото на контролата на температурата е мерењето на температурата. Бидејќи отпорот на термисторот може да се менува линеарно со температурата, користењето на отпорност на платина за мерење на температурата е ефикасен метод за мерење на температурата со висока прецизност. Главните проблеми се како што следува:
1. Отпорот на оловната жица лесно се воведува, со што се влијае на точноста на мерењето на сензорот;
2. Во одредени средини со силни електромагнетни пречки, пречките може да се претворат во грешка за поместување на DC излезот откако ќе се поправат од засилувачот на инструментот, кои влијаат на точноста на мерењето.

5.1 Воздухопловно воздушно коло за стекнување PT1000
Погледнете го дизајнот на воздушно коло за стекнување PT1000 за анти-електромагнетни пречки во одредена авијација.

Шема на кола за стекнување AD623 за сензор PT100

Филтер е поставен на најоддалечениот крај на колото за стекнување. Колото за претпроцесирање на стекнување PT1000 е погодно за претпроцесирање против електромагнетни пречки на интерфејсите за електронска опрема во воздухот; специфичното коло е:
+15V влезниот напон се претвора во високопрецизен извор на напон +5V преку регулатор на напон. Високопрецизниот извор на напон +5V е директно поврзан со отпорникот R1, а другиот крај на отпорникот R1 е поделен на две патеки. Едниот е поврзан со фазниот влезен крај на операциониот засилувач, а другиот е поврзан со PT1000 отпорникот А крај преку филтерот S1 од типот Т. Излезот на операциониот засилувач е поврзан со инвертирачкиот влез за да се формира следбеник на напон, а инвертирачкиот влез е поврзан со приклучокот за заземјување на регулаторот на напон за да се осигура дека напонот на влезот во фаза е секогаш нула. По минување низ филтерот S2, едниот крај А на отпорникот PT1000 е поделен на две патеки, еден преку отпорник R4 како влез на диференцијален напон D, и еден преку отпорник R2 до AGND. По минување низ филтерот S3, другиот крај B на отпорникот PT1000 е поделен на две патеки, еден преку отпорник R5 како влез на диференцијален напон E, и еден преку отпорник R3 до AGND. D и E се поврзани преку кондензаторот C3, D е поврзан со AGND преку кондензаторот C1, а E е поврзан со AGND преку кондензаторот C2. Прецизната вредност на отпорот на PT1000 може да се пресмета со мерење на диференцијалниот напон преку D и E.

+15V влезниот напон се претвора во високопрецизен извор на напон +5V преку регулатор на напон. +5V е директно поврзан со R1. Другиот крај на R1 е поделен на две патеки, еден поврзан со влезот во фаза на операциониот засилувач, а другиот е поврзан со А крајот на отпорникот PT1000 преку филтерот од типот Т S1. Излезот на операциониот засилувач е поврзан со инвертирачкиот влез за да се формира следбеник на напон, и инвертирачкиот влез е поврзан со приклучокот за заземјување на регулаторот на напон за да се осигура дека напонот на инвертирачкиот влез е секогаш нула. Во ова време, струјата што тече низ R1 е константна 0,5 mA. Регулаторот на напон користи AD586TQ/883B, а операциониот засилувач користи OP467A.

По минување низ филтерот S2, едниот крај А на отпорникот PT1000 е поделен на две патеки, еден преку отпорник R4 како влезен крај на диференцијален напон D, и еден преку отпорник R2 до AGND. По минување низ филтерот S3, другиот крај B на отпорникот PT1000 е поделен на две патеки, еден преку отпорник R5 како влезен крај на диференцијален напон E, и еден преку отпорник R3 до AGND. D и E се поврзани преку кондензаторот C3, D е поврзан со AGND преку кондензаторот C1, а E е поврзан со AGND преку кондензаторот C2.
Отпорот на R4 и R5 е 4,02 k оми, отпорноста на R1 и R2 е 1M оми, капацитетот на C1 и C2 е 1000pF, а капацитетот на C3 е 0,047uF. R4, R5, C1, C2, и C3 заедно формираат RFI филтер мрежа. RFI филтерот го комплетира нископропусниот филтрирање на влезниот сигнал, а објектите што се филтрирани вклучуваат пречки во диференцијалниот режим и пречки на заеднички режим што се носат во влезниот диференцијален сигнал. Пресметката на фреквенцијата на исклучување од ‑3dB на пречките во заеднички режим и пречки во диференцијалниот режим што се носат во влезниот сигнал е прикажана во формулата:

Воздухопловно воздушно коло за стекнување PT1000

Замена на вредноста на отпорот во пресметката, фреквенцијата на исклучување на заедничкиот режим е 40 kHZ, а фреквенцијата на прекин на диференцијалниот режим е 2,6KHZ.
Крајната точка B е поврзана со AGND преку филтерот S4. Меѓу нив, приклучоците за заземјување на филтерот од S1 до S4 се сите поврзани со заштитната земја на авионот. Бидејќи струјата што тече низ PT1000 е позната 0,05 mA, прецизната вредност на отпорот на PT1000 може да се пресмета со мерење на диференцијалниот напон на двата краја на D и E.
S1 до S4 користат филтри од типот Т, модел GTL2012X‑103T801, со исклучена фреквенција од M±20%. Ова коло воведува нископропусни филтри во линиите на надворешниот интерфејс и врши RFI филтрирање на диференцијалниот напон. Како коло за предобработка за PT1000, ефикасно ги елиминира пречките од електромагнетното и RFI зрачењето, што во голема мера ја подобрува веродостојноста на собраните вредности. Покрај тоа, напонот директно се мери од двата краја на отпорникот PT1000, елиминирање на грешката предизвикана од отпорот на оловото и подобрување на точноста на вредноста на отпорот.

3-жица Класа Б за контрола на висока индустриска температура PT100 сензор за температура со термички отпорник од платина

Термоспој со компресивна пружина од типот K-E, pt100 сонда за сензор за температура

Високопрецизен сензор за температура PT100 за мерење на температурата на трансформаторот

5.2 Филтер од типот Т
Внесете опис на сликата овде
Филтерот од типот Т се состои од два индуктори и кондензатори. Двата краја од него имаат висока импеданса, а неговата изведба за губење на вметнување е слична на онаа на филтерот од типот π, но тоа не е склоно кон “ѕвонење” и може да се користи во прекинувачки кола.