3-Penyelesaian Pengukuran Wayar untuk PT100 (Rtd) Sensor

LTSpice simulasi skim pengukuran 3-wayar untuk PT100 (Rtd) sensor: Pt100 ialah penderia suhu perintang haba, nama penuh ialah perintang platinum 100 ohm. Ia diperbuat daripada platinum tulen, dan nilai rintangannya meningkat secara linear dalam perkadaran tertentu apabila suhu berubah.

PT100, nama penuh perintang haba platinum, ialah penderia suhu rintangan yang diperbuat daripada platinum (Pt), dan nilai rintangannya berubah mengikut suhu. The 100 selepas PT bermakna nilai rintangannya ialah 100 ohm pada 0 ℃, dan nilai rintangannya adalah kira-kira 138.5 ohm pada 100 ℃. Ia mempunyai ciri-ciri ketepatan tinggi, kestabilan yang baik, Keupayaan anti-interferensi yang kuat, dan hubungan antara rintangannya dan perubahan suhu ialah: R=R0(1+αT), di mana α =0.00392, Ro ialah 100Ω (nilai rintangan pada 0 ℃), dan T ialah suhu Celsius.

Jadual perubahan yang sepadan dengan rintangan suhu PT100

2. Import perintang pt100
Oleh kerana tiada pt100 dalam perpustakaan komponen LTspice, kita perlu import pt100 secara manual. Oleh kerana fail rempah pt100 tidak dijumpai, kami mengimport perintang gelongsor di sini sebagai pengganti. Untuk mengimport perintang gelongsor, anda perlu menambah tiga fail berikut dalam direktori pemasangan LTspice. Salin tiga fail (asc, asy dan lib) secara berasingan, buat fail untuk setiap satu, dan akhirnya meletakkannya di lokasi pemasangan LTSpice yang sepadan. Letakkan asc dengan skema lain, letak asy dalam sym di bawah lib, dan letakkan lib dalam sub di bawah lib. Selepas menambah, anda boleh melihat potensiometer dalam komponen dalam LTSpice. Potentiometer ini ialah perintang gelongsor yang diperlukan.

ujian_potentiometer.asc

Versi 4
LEMBARAN 1 880 680
KAWAT 272 48 0 48
KAWAT 528 48 272 48
KAWAT 272 80 272 48
KAWAT 528 80 528 48
KAWAT 0 96 0 48
KAWAT 0 192 0 176
KAWAT 272 208 272 176
KAWAT 528 208 528 176
BENDERA 272 208 0
BENDERA 0 192 0
BENDERA 320 128 keluar1
BENDERA 528 208 0
BENDERA 576 128 keluar2
voltan SIMBOL 0 80 R0
SYMATTR InstName V1
Nilai SYMATTR 10
SYMBOL potensiometer 272 176 M0
SYMATTR InstName U1
SYMATTR SpiceLine2 pengelap=0.2
SYMBOL potensiometer 528 176 M0
SYMATTR InstName U2
SYMATTR SpiceLine R=1
SYMATTR SpiceLine2 pengelap=0.8
TEKS 140 228 Kiri 2 !.op

potensiometer.asy

Versi 4
SymbolType BLOK
LINE Normal 16 -31 -15 -16
LINE Normal -16 -48 16 -31
LINE Normal 16 -64 -16 -48
LINE Normal 1 -9 -15 -16
LINE Normal 1 0 1 -9
LINE Normal 1 -94 1 -87
LINE Normal -24 -56 -16 -48
LINE Normal -24 -40 -15 -48
LINE Normal -47 -48 -15 -48
LINE Normal -16 -80 16 -64
LINE Normal 1 -87 -16 -80
WINDOW 0 30 -90 Kiri 2
WINDOW 39 30 -50 Kiri 2
WINDOW 40 31 -23 Kiri 2
SYMATTR Awalan X
SYMATTR ModelFile potentiometer.lib
SYMATTR SpiceLine R=1k
SYMATTR SpiceLine2 pengelap=0.5
Potensiometer Nilai SYMATTR2
PIN 0 -96 TIADA 8
PINATTR Nama Pin 1
PINATTR SpiceOrder 1
PIN 0 0 TIADA 8
PINATTR Nama Pin 2
PINATTR SpiceOrder 2
PIN -48 -48 TIADA 8
PINATTR Nama Pin 3
PINATTR SpiceOrder 3

potensiometer.lib

* Ini adalah potensiometer
* _____
* 1–|_____|–2
* |
* 3
*
.Potensiometer SUBCKT 1 2 3
.param w=had(pengelap,1m,.999)
R0 1 3 {R*(1-w)}
R1 3 2 {R*(w)}
.TAMAT

3. Jambatan Wheatstone untuk mengukur rintangan PT100

Sambungan jambatan Wheatstone dan model simulasi LTspice

Jambatan lengan tunggal atau litar Wheatstone

Sambungan jambatan Wheatstone dan model simulasi LTspice:
Apabila jambatan itu seimbang, nilai pengukuran meter voltan eq?%5CbigtriangleupU=0

I1*Rt=I2*R2

I1*R3=I2*R4

Daripada ini, dapat disimpulkan bahawa: Rt/R3=R2/R4

Itu: Rt*R4=R2*R3

Hasil pengukuran rintangan dengan cara ini tidak ada kaitan dengan ketepatan meter voltan, ketepatan rintangan, dan daya gerak elektrik. Ia mengelakkan ralat yang disebabkan oleh perubahan bekalan kuasa dari semasa ke semasa, dan mengelakkan masalah pembahagian voltan ammeter, shunt meter voltan, dan terlalu banyak pembahagian voltan wayar.

Kaedah pengukuran PT100 yang berbeza:

Beberapa Kaedah Utama Perintang Terma P

Apabila titik suhu yang hendak diukur di tapak berada jauh dari instrumen, adalah perlu untuk menyambungkan perintang haba dengan wayar plumbum. Rintangan plumbum ialah r. Sistem dua wayar tidak dapat mengelakkan ralat yang disebabkan oleh rintangan wayar semasa pengiraan, dan nilai rintangan sebenar yang diukur akan menjadi lebih kecil.

Rintangan perintang haba ditambah wayar plumbum ialah r

Untuk mengimbangi ralat, sambungan empat wayar diperkenalkan. Apabila Rt meningkat sebanyak 2r, R2 juga meningkat sebanyak 2r. Tidak kira berapa panjang wayar itu, jambatan boleh seimbang. Empat wayar perlu dilukis. Oleh kerana voltan pada titik p dan q adalah sama, mereka boleh bersamaan dengan satu mata, iaitu kaedah sambungan tiga wayar, itu, kaedah sambungan tiga wayar yang disimulasikan dalam eksperimen ini. Dalam amalan, tiga wayar juga kebanyakannya digunakan, mengambil kira kedua-dua ekonomi dan ketepatan.

4. Simulasi LTSpice pengukuran tiga wayar

3-pengukuran wayar, dan sambungkan litar op amp pada output

Eksperimen ini menggunakan ukuran tiga wayar, dan menyambungkan litar op amp ke bahagian output untuk menguatkan isyarat keluaran untuk pengukuran mudah.
Uo= (V1-V2)*(R17/R15)=20*(V1-V2)

Itu, V1=(Uo+20*V2)/20

Mengikut pembahagian voltan perintang:

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

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

Voltan masukan simulasi ini ialah 3V. Selepas pengiraan, V2≈108.434mV
V1=(Uo+2168.68)/20
V1=Rt/(R7+Rpt) *3000
Jadi: Rt=2000V1/(3000-V1)
Rt ialah nilai rintangan sepadan PT100. Nilai suhu yang sepadan boleh didapati dengan melihat jadual.
Tetapkan rintangan reostat gelongsor (Rt) ke 130.6 ohm untuk suhu 78 darjah Celsius, baca V1, V2, dan Uo untuk mengira Rt.

Rt ialah nilai rintangan sepadan PT100, nilai suhu yang sepadan

V1 ialah kira-kira 182.82mV, V2 ialah kira-kira 118.46mV, dan U0 ialah kira-kira 1.39V. Rpt yang dikira adalah kira-kira 129.78V. Jadual menunjukkan suhu yang dibaca ialah 76 darjah Celsius, yang dekat.

Tetapkan rintangan reostat gelongsor (Rt) ke 200.05 ohm untuk suhu 266.5 darjah Celsius, baca V1, V2, dan Uo untuk mengira Rt.

V1 ialah kira-kira 270.45mV, V2 ialah kira-kira 118.46mV, dan U0 ialah kira-kira 3.0257V. Rpt yang dikira adalah kira-kira 198.16V, dan nilai ralat adalah kira-kira 1%. Jadual menunjukkan suhu yang dibaca ialah 261.3 darjah Celsius, dengan ralat kira-kira 1%.

Prinsip pengukuran suhu PT100 tiga wayar adalah berdasarkan kaedah jambatan. Litar pengukuran biasanya merupakan jambatan yang tidak seimbang, dan PT100 digunakan sebagai perintang lengan jambatan jambatan. Apabila arus melalui PT100, perubahan nilai rintangannya akan menyebabkan perubahan voltan keluaran jambatan. Dengan mengukur voltan keluaran ini, nilai rintangan PT100 boleh dikira, dan kemudian suhu yang diukur boleh diperolehi.
Untuk menghapuskan pengaruh rintangan plumbum, PT100 tiga wayar menggunakan reka bentuk khas, menyambung satu wayar ke hujung bekalan kuasa jambatan, dan dua wayar yang lain disambungkan ke lengan jambatan di mana PT100 terletak dan lengan jambatan bersebelahan dengannya. Dengan cara ini, kedua-dua lengan jambatan memperkenalkan rintangan plumbum dengan nilai rintangan yang sama, supaya jambatan berada dalam keadaan seimbang. Oleh itu, perubahan dalam rintangan plumbum tidak mempunyai kesan ke atas hasil pengukuran. Walau bagaimanapun, masih akan ada pengaruh seperti peranti dalam pengukuran sebenar. Nilai rintangan yang diukur adalah tidak tepat. Untuk menghapuskan kesilapan ini, beberapa pampasan boleh ditambah apabila membaca.