PT100/PT1000 penyelesaian litar pengambilalihan suhu

1. Jadual perubahan rintangan suhu PT100 dan PT1000
Perintang haba logam seperti nikel, Perintang tembaga dan platinum mempunyai korelasi positif dengan perubahan rintangan dengan suhu. Platinum mempunyai sifat fizikal dan kimia yang paling stabil dan yang paling banyak digunakan. Julat pengukuran suhu platinum perintang platinum yang biasa digunakan ialah -200 ～ 850 ℃. Di samping itu, julat pengukuran suhu pt500, PT1000, dll. dikurangkan secara berturut -turut. PT1000, julat pengukuran suhu -200 ～ 420 ℃. Menurut standard antarabangsa IEC751, Ciri -ciri suhu Platinum Resistor PT1000 memenuhi keperluan berikut:

Lengkung ciri suhu PT1000

Menurut lengkung ciri suhu PT1000, Lereng lengkung ciri rintangan berubah sedikit dalam julat suhu operasi biasa (Seperti yang ditunjukkan dalam angka 1). Melalui pemasangan linear, hubungan anggaran antara rintangan dan suhu adalah:

1.1 Jadual perubahan rintangan suhu PT100

Jadual perubahan rintangan suhu PT100

1.2 Jadual perubahan rintangan suhu PT1000

Jadual perubahan rintangan suhu PT1000

2. Penyelesaian litar pengambilalihan yang biasa digunakan

2.1 Output pembahagian voltan perintang 0 ~ 3.3V/3V voltan analog

Pengambilalihan langsung port iklan tunggal
Julat output voltan litar pengukuran suhu ialah 0 ~ 3.3V, PT1000 (Nilai rintangan pt1000 sangat berubah, Kepekaan pengukuran suhu lebih tinggi daripada pt100; PT100 lebih sesuai untuk pengukuran suhu berskala besar).

Output pembahagi voltan perintang 0 ~ 3.3V 3V voltan analog

Cara paling mudah ialah menggunakan kaedah pembahagian voltan. Voltan adalah sumber rujukan voltan 4V yang dihasilkan oleh cip sumber rujukan voltan TL431, atau Ref3140 boleh digunakan untuk menjana 4.096V sebagai sumber rujukan. Cip sumber rujukan juga termasuk ref3120, 3125, 3130, 3133, dan 3140. Cip menggunakan pakej SOT-32 dan voltan input 5V. Voltan output boleh dipilih mengikut voltan rujukan yang diperlukan. Sudah tentu, Menurut julat input voltan biasa port MCU AD, ia tidak dapat melebihi 3V/3.3V.

2.2 Output pembahagian voltan perintang 0 ~ 5v voltan analog MCU AD Port Pengambilalihan Langsung.
Sudah tentu, Beberapa litar menggunakan bekalan kuasa MCU 5V, dan arus operasi maksimum PT1000 ialah 0.5mA, jadi nilai rintangan yang sesuai harus digunakan untuk memastikan operasi biasa komponen.
Contohnya, 3.3V dalam gambarajah skematik bahagian voltan di atas digantikan dengan 5V. Kelebihan ini ialah bahagian voltan 5V lebih sensitif daripada 3.3V, Dan pengambilalihan lebih tepat. Ingat, Voltan output yang dikira teoretikal tidak boleh melebihi +5v. Jika tidak, ia akan menyebabkan kerosakan pada MCU.

2.3 Pengukuran jambatan yang paling biasa digunakan
R11, R12, R13 dan PT1000 digunakan untuk membentuk jambatan pengukur, di mana r11 = r13 = 10k, R12 = perintang ketepatan 1000R. Apabila nilai rintangan pt1000 tidak sama dengan nilai rintangan r12, Jambatan akan mengeluarkan isyarat perbezaan voltan peringkat MV. Isyarat perbezaan voltan ini dikuatkan oleh litar penguat instrumen dan mengeluarkan isyarat voltan yang dikehendaki. Isyarat ini boleh disambungkan secara langsung ke cip penukaran iklan atau port iklan mikropengawal.

R11, R12, R13 dan PT1000 digunakan untuk membentuk jambatan pengukuran

Prinsip pengukuran rintangan litar ini:
1) PT1000 adalah termistor. Apabila suhu berubah, Perubahan rintangan pada dasarnya secara linear.
2) Pada 0 darjah, rintangan pt1000 adalah 1kΩ, maka ub dan ua sama, itu, Uba = Ub – Lakukan = 0.
3) Dengan mengandaikan bahawa pada suhu tertentu, Rintangan PT1000 ialah 1.5kΩ, maka ub dan ua tidak sama. Menurut Prinsip Bahagian Voltan, kita dapat mengetahui bahawa uba = ub – Lakukan > 0.
4) Op07 adalah penguat operasi, dan voltannya mendapat bergantung pada litar luaran, di mana a = r2/r1 = 17.5.
5) Voltan output uo op07 = uba * A. Jadi jika kita menggunakan voltmeter untuk mengukur voltan output Op07, kita dapat menyimpulkan nilai uAb. Oleh kerana ua adalah nilai yang diketahui, kita dapat mengira nilai UB lagi. Kemudian, Menggunakan Prinsip Bahagian Voltan, kita boleh mengira nilai rintangan tertentu pt1000. Proses ini dapat dicapai melalui pengiraan perisian.
6) Sekiranya kita mengetahui nilai rintangan PT1000 pada suhu, Kami hanya perlu mencari jadual berdasarkan nilai rintangan untuk mengetahui suhu semasa.

2.4 Sumber semasa yang berterusan
Kerana kesan pemanasan diri dari perintang terma, arus mengalir melalui perintang mestilah sekecil mungkin. Secara amnya, arus dijangka kurang dari 10mA. Telah disahkan bahawa pemanasan diri platinum perintang pt100 dari 1 MW akan menyebabkan perubahan suhu 0.02-0.75 ℃. Oleh itu, Mengurangkan arus perintang platinum PT100 juga boleh mengurangkan perubahan suhunya. Walau bagaimanapun, Sekiranya arus terlalu kecil, Ia terdedah kepada gangguan bunyi, Jadi nilainya secara amnya 0.5-2 ma, Oleh itu, arus sumber arus berterusan dipilih sebagai sumber semasa malar 1mA.

Cip dipilih sebagai cip sumber voltan malar TL431, dan kemudian diubah menjadi sumber semasa yang tetap menggunakan maklum balas negatif semasa. Litar ditunjukkan dalam angka

Antara mereka, Penguat operasi CA3140 digunakan untuk meningkatkan kapasiti beban sumber semasa, dan formula pengiraan untuk arus output adalah:

Perintang harus menjadi 0.1% perintang ketepatan. Arus output terakhir ialah 0.996mA, itu, ketepatannya 0.4%.

Litar sumber semasa yang berterusan harus mempunyai ciri -ciri berikut

Pilih cip sumber voltan malar TL431

Kestabilan suhu: Oleh kerana persekitaran pengukuran suhu kami adalah 0-100 ℃, Output sumber semasa tidak boleh sensitif terhadap suhu. TL431 mempunyai pekali suhu yang sangat rendah dan hanyut suhu rendah.

Peraturan beban yang baik: Sekiranya riak semasa terlalu besar, ia akan menyebabkan kesilapan membaca. Menurut analisis teoritis, Oleh kerana voltan input berbeza antara 100-138.5mv, dan julat pengukuran suhu adalah 0-100 ℃, Ketepatan pengukuran suhu adalah ± 1 darjah Celsius, Oleh itu, voltan output harus berubah sebanyak 38.5/100 = 0.385mv untuk setiap 1 ℃ kenaikan suhu ambien. Untuk memastikan turun naik semasa tidak menjejaskan ketepatannya, Pertimbangkan kes yang paling melampau, pada 100 darjah Celsius, Nilai rintangan PT100 mestilah 138.5R. Maka riak semasa hendaklah kurang daripada 0.385/138.5 = 0.000278mA, itu, Perubahan semasa semasa perubahan beban harus kurang dari 0.000278mA. Dalam simulasi sebenar, sumber semasa kekal pada dasarnya tidak berubah.
3. Penyelesaian Litar Perolehan AD623

AD623 Pengambilalihan Litar PT1000

Prinsip ini boleh merujuk kepada prinsip pengukuran jambatan di atas.
Pengambilalihan suhu rendah:

Pengambilalihan suhu tinggi

4. Penyelesaian Litar Perolehan AD620

Penyelesaian pengambilalihan AD620 PT100

AD620 PT100 penyelesaian pengambilan suhu tinggi (150°):

AD620 PT100 penyelesaian pengambilalihan suhu rendah (-40°):

AD620 PT100 Suhu Bilik Penyelesaian Pengambilalihan (20°):

5. Analisis Penapisan Anti-Interference PT100 dan PT1000

Pengambilalihan suhu di beberapa kompleks, Persekitaran yang keras atau khas akan tertakluk kepada gangguan yang hebat, terutamanya termasuk EMI dan REI.

Contohnya, Dalam penggunaan pengambilalihan suhu motor, Kawalan motor dan putaran berkelajuan tinggi motor menyebabkan gangguan frekuensi tinggi.

Terdapat juga sebilangan besar senario kawalan suhu di dalam kenderaan penerbangan dan aeroangkasa, yang mengukur dan mengawal sistem kuasa dan sistem kawalan alam sekitar. Inti kawalan suhu adalah pengukuran suhu. Oleh kerana rintangan termistor dapat berubah secara linear dengan suhu, Menggunakan rintangan platinum untuk mengukur suhu adalah kaedah pengukuran suhu ketepatan tinggi yang berkesan. Masalah utama adalah seperti berikut:
1. Rintangan pada wayar plumbum mudah diperkenalkan, dengan itu mempengaruhi ketepatan pengukuran sensor;
2. Dalam beberapa persekitaran gangguan elektromagnetik yang kuat, Gangguan boleh ditukar menjadi output DC selepas pembetulan oleh penguat instrumen
Ralat mengimbangi, mempengaruhi ketepatan pengukuran.
5.1 Aeroangkasa Litar Pengambilalihan PT1000 Aeroangkasa

Aeroangkasa Litar Pengambilalihan PT1000 Aeroangkasa

Rujuk kepada reka bentuk litar pengambilalihan PT1000 untuk gangguan anti-elektromagnetik dalam penerbangan tertentu.

Penapis ditetapkan pada hujung paling luar litar pengambilalihan. Litar Preprocessing Perolehan PT1000 sesuai untuk pra-proses gangguan anti-elektromagnetik dari antara muka peralatan elektronik udara;
Litar tertentu adalah:
Voltan input +15V ditukar menjadi sumber voltan ketepatan tinggi +5V melalui pengawal voltan, dan sumber voltan ketepatan tinggi +5V disambungkan secara langsung kepada perintang R1.
Hujung lain dari perintang R1 dibahagikan kepada dua laluan, yang disambungkan ke input fasa op amp, dan yang lain disambungkan ke perintang PT1000 berakhir melalui penapis T-jenis S1. Output OP amp disambungkan ke input membalikkan untuk membentuk pengikut voltan, dan input pembalik disambungkan ke pelabuhan tanah pengatur voltan untuk memastikan bahawa voltan pada input fasa sentiasa sifar. Setelah melalui penapis S2, Satu hujung A perintang PT1000 dibahagikan kepada dua laluan, satu laluan digunakan sebagai terminal input voltan pembezaan d melalui perintang R4, dan jalan lain disambungkan ke AGND melalui perintang R2. Setelah melalui penapis S3, Hujung lain b dari perintang PT1000 dibahagikan kepada dua laluan, satu laluan digunakan sebagai terminal input voltan pembezaan e melalui perintang R5, dan jalan lain disambungkan ke AGND melalui perintang R3. D dan E disambungkan melalui kapasitor C3, D disambungkan ke AGND melalui kapasitor C1, dan e disambungkan ke AGND melalui kapasitor C2; Nilai rintangan tepat PT1000 boleh dikira dengan mengukur voltan pembezaan antara d dan e.

Voltan input +15V ditukar menjadi sumber voltan ketepatan tinggi +5V melalui pengawal voltan. +5v disambungkan secara langsung ke r1. Hujung R1 yang lain dibahagikan kepada dua laluan, Satu disambungkan ke terminal input dalam fasa op amp, dan yang lain disambungkan ke perintang PT1000 A melalui penapis T-jenis S1. Output OP amp disambungkan ke input membalikkan untuk membentuk pengikut voltan, dan input pembalik disambungkan ke pelabuhan tanah pengatur voltan untuk memastikan bahawa voltan pada input terbalik selalu sifar. Pada masa ini, Arus mengalir melalui R1 adalah 0.5mA yang tetap. Pengatur voltan menggunakan AD586TQ/883B, dan op amp menggunakan op467a.

Setelah melalui penapis S2, Satu hujung A perintang PT1000 dibahagikan kepada dua laluan, satu melalui perintang R4 sebagai akhir input voltan pembezaan d, dan satu melalui perintang R2 hingga Agnd; Setelah melalui penapis S3, Hujung lain b dari perintang PT1000 dibahagikan kepada dua laluan, satu melalui perintang R5 sebagai akhir input voltan pembezaan e, dan satu melalui perintang R3 hingga Agnd. D dan E disambungkan melalui kapasitor C3, D disambungkan ke AGND melalui kapasitor C1, dan e disambungkan ke AGND melalui kapasitor C2.
Rintangan R4 dan R5 adalah ohm 4.02k, Rintangan R1 dan R2 adalah ohm 1m, Kapasiti C1 dan C2 ialah 1000pf, dan kapasitansi C3 adalah 0.047UF. R4, R5, C1, C2, dan C3 bersama -sama membentuk rangkaian penapis RFI, yang melengkapkan penapisan lulus rendah isyarat input, dan objek yang akan ditapis termasuk gangguan mod pembezaan dan gangguan mod biasa yang dibawa dalam isyarat pembezaan input. Pengiraan kekerapan cutoff -3db dari gangguan mod umum dan gangguan mod pembezaan yang dibawa dalam isyarat input ditunjukkan dalam formula:

Menggantikan nilai rintangan ke dalam pengiraan, kekerapan pemotongan mod biasa ialah 40khz, dan kekerapan pemotongan mod pembezaan ialah 2.6khz.
Titik akhir B disambungkan ke AGND melalui penapis S4. Antara mereka, Terminal tanah penapis dari S1 hingga S4 semuanya disambungkan ke tanah pelindung pesawat. Oleh kerana arus mengalir melalui PT1000 adalah 0.05mA yang diketahui, Nilai rintangan tepat PT1000 boleh dikira dengan mengukur voltan pembezaan di kedua -dua hujung d dan e.
S1 hingga S4 Gunakan penapis T-Type, Model GTL2012X -103T801, dengan kekerapan potongan 1m ± 20%. Litar ini memperkenalkan penapis lulus rendah ke garisan antara muka luaran dan melakukan penapisan RFI pada voltan pembezaan. Sebagai litar pra -proses untuk PT1000, ia berkesan menghapuskan gangguan radiasi elektromagnet dan RFI, yang sangat meningkatkan kebolehpercayaan nilai yang dikumpulkan. Di samping itu, Voltan diukur secara langsung dari kedua -dua hujung perintang PT1000, menghapuskan kesilapan yang disebabkan oleh rintangan utama dan meningkatkan ketepatan nilai rintangan.

5.2 Penapis t-jenis
Penapis T-jenis terdiri daripada dua induktor dan kapasitor. Kedua -dua hujungnya mempunyai impedans yang tinggi, dan prestasi kehilangan penyisipannya serupa dengan penapis jenis π, Tetapi ia tidak terdedah kepada “berdering” dan boleh digunakan dalam menukar litar.