Perintang dan Litar PT100 dan PT1000 Metal Thermal Resistor Sensor Probe

Litar pemerolehan suhu untuk probe sensor PT100 atau PT1000 biasanya terdiri daripada sumber arus yang stabil untuk merangsang sensor, litar pengukuran rintangan berketepatan tinggi untuk mengesan perubahan rintangan dengan suhu, dan penukar analog-ke-digital (ADC) untuk menukar voltan yang diukur kepada isyarat digital yang boleh diproses oleh mikropengawal atau sistem pemerolehan data; perbezaan utama antara litar PT100 dan PT1000 ialah skala nilai rintangan kerana Pt100 mempunyai rintangan nominal sebanyak 100 ohm pada 0°C manakala Pt1000 mempunyai 1000 ohm pada 0 ° C., selalunya memerlukan pelarasan dalam litar pengukuran bergantung pada ketepatan dan penggunaan yang dikehendaki.

Artikel ini memperkenalkan perubahan rintangan probe sensor perintang haba logam PT100 dan PT1000 pada suhu yang berbeza, serta pelbagai penyelesaian litar pemerolehan suhu. Termasuk pembahagian voltan rintangan, ukuran jambatan, sumber arus malar dan AD623, Litar pemerolehan AD620. Untuk menentang gangguan, terutamanya gangguan elektromagnet dalam bidang aeroangkasa, reka bentuk litar pemerolehan sensor suhu PT1000 bawaan udara dicadangkan, termasuk penapis jenis T untuk menapis dan meningkatkan ketepatan pengukuran.
Abstrak yang dihasilkan oleh CSDN melalui teknologi pintar

PT100 Penderia kabel suhu untuk pengukuran suhu yang tepat dalam bekas, tangki dan paip

Kuar penderia suhu T100 suhu tinggi -50～260 kabel

Sensor suhu rintangan platinum PT100 untuk suhu permukaan pemancar

PT100/PT1000 penyelesaian litar pengambilalihan suhu
1. Jadual perubahan rintangan suhu penderia PT100 dan PT1000
Perintang haba logam seperti nikel, perintang kuprum dan platinum mempunyai korelasi positif dengan perubahan suhu. Platinum mempunyai sifat fizikal dan kimia yang paling stabil dan yang paling banyak digunakan. Julat pengukuran suhu probe sensor Pt100 rintangan platinum yang biasa digunakan ialah -200～850℃, dan julat pengukuran suhu Pt500, Kuar sensor Pt1000, dll. dikurangkan secara berturut -turut. PT1000, julat pengukuran suhu ialah -200～420℃. Menurut standard antarabangsa IEC751, Ciri -ciri suhu Platinum Resistor PT1000 memenuhi keperluan berikut:

Lengkung ciri suhu PT1000

Menurut lengkung ciri suhu PT1000, kecerunan lengkung ciri rintangan berubah sedikit dalam julat suhu operasi biasa (Seperti yang ditunjukkan dalam angka 1). Perhubungan anggaran antara rintangan dan suhu boleh diperolehi melalui pemasangan linear:

Jadual perubahan rintangan suhu PT100 1

2. Penyelesaian litar pengambilalihan yang biasa digunakan

2. 1 Output pembahagi voltan perintang 0~3.3V/3V voltan analog cip tunggal port AD pemerolehan terus
Julat output voltan litar pengukuran suhu ialah 0 ~ 3.3V, PT1000 (Nilai rintangan pt1000 sangat berubah, dan sensitiviti pengukuran suhu adalah lebih tinggi daripada PT100; PT100 lebih sesuai untuk pengukuran suhu berskala besar).

Cara paling mudah ialah menggunakan kaedah pembahagian voltan. Voltan dijana oleh cip sumber rujukan voltan TL431, yang merupakan sumber rujukan voltan 4V. Sebagai alternatif, 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, mengikut julat input voltan biasa port AD mikropengawal, ia tidak dapat melebihi 3V/3.3V.

PT100 cip tunggal AD litar port pemerolehan terus

2.2 Keluaran pembahagian voltan perintang 0~5V voltan analog, dan port AD mikropengawal mengumpulnya secara langsung.
Sudah tentu, sesetengah litar dikuasakan oleh mikropengawal 5V, dan arus operasi maksimum PT1000 ialah 0.5mA, jadi nilai rintangan yang sesuai mesti digunakan untuk memastikan operasi normal komponen.
Contohnya, 3.3V dalam rajah skema pembahagian voltan di atas digantikan dengan 5V. Kelebihan ini ialah pembahagian voltan 5V lebih sensitif daripada voltan 3.3V, dan koleksi lebih tepat. Ingat, Voltan output yang dikira teoretikal tidak boleh melebihi +5v. Jika tidak, mikropengawal akan rosak.

2.3 Pengukuran jambatan yang paling biasa digunakan

Litar pembahagi voltan PT100 mengeluarkan voltan analog 0~5V

Guna R11, R12, R13 dan Pt1000 untuk membentuk jambatan ukuran, di mana r11 = r13 = 10k, R12=1000R perintang ketepatan. Apabila nilai rintangan pt1000 tidak sama dengan nilai rintangan r12, jambatan akan mengeluarkan isyarat perbezaan voltan aras mV. Isyarat perbezaan voltan ini dikuatkan oleh litar penguat instrumen dan mengeluarkan isyarat voltan yang dikehendaki, yang boleh disambungkan terus ke cip penukaran AD atau port AD mikropengawal.

Prinsip pengukuran rintangan litar ini:

1) PT1000 adalah termistor, dan rintangannya berubah pada asasnya secara linear dengan perubahan suhu.

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. Mengikut prinsip pembahagi voltan, kita boleh cari Uba = Ub – Lakukan > 0.
4) Op07 adalah penguat operasi, dan faktor penguatan voltannya A 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 pembahagi voltan, kita boleh mengira nilai rintangan tertentu pt1000. Proses ini dapat dicapai melalui pengiraan perisian.
6) Sekiranya kita mengetahui nilai rintangan PT1000 pada suhu, kita hanya perlu mencari jadual mengikut nilai rintangan untuk mengetahui suhu semasa.

2.4 Sumber semasa yang berterusan
Kerana kesan pemanasan diri dari perintang terma, adalah perlu untuk memastikan bahawa arus yang mengalir melalui perintang adalah sekecil mungkin, dan secara amnya arus dijangka kurang daripada 10mA. Telah disahkan bahawa pemanasan diri platinum perintang pt100 dari 1 mW akan menyebabkan perubahan suhu sebanyak 0.02 kepada 0.75 ℃, jadi mengurangkan arus perintang platinum PT100 juga boleh mengurangkan perubahan suhunya. Walau bagaimanapun, Sekiranya arus terlalu kecil, Ia terdedah kepada gangguan bunyi, jadi ia biasanya diambil pada 0.5 ke 2 ma, Oleh itu, arus sumber arus berterusan dipilih sebagai sumber semasa malar 1mA.

Cip yang dipilih ialah cip sumber voltan malar TL431, dan kemudian maklum balas negatif semasa digunakan untuk menukarnya kepada sumber arus malar. Litar ditunjukkan dalam angka:

Sumber arus malar bagi skim pemerolehan litar PT100 perintang

Penguat operasi CA3140 digunakan untuk meningkatkan kapasiti beban sumber semasa, dan formula pengiraan untuk arus output adalah:
Masukkan penerangan gambar di sini Perintang hendaklah a 0.1% perintang ketepatan. Arus output terakhir ialah 0.996mA, itu, ketepatannya 0.4%.
Litar sumber semasa yang berterusan harus mempunyai ciri -ciri berikut:
Kestabilan suhu: Oleh kerana persekitaran pengukuran suhu kami adalah 0-100 ℃, Output sumber semasa tidak boleh sensitif terhadap suhu. Dan 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 masukan 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 arus semasa perubahan beban hendaklah kurang daripada 0.000278mA. Dalam simulasi sebenar, sumber semasa kekal pada dasarnya tidak berubah.

3. Penyelesaian Litar Perolehan AD623
Prinsip ini boleh merujuk kepada prinsip pengukuran jambatan di atas.
Pengambilalihan suhu rendah:

AD620 mengukur suhu tinggi penyelesaian pemerolehan PT100 (150°)

Pengambilalihan suhu tinggi
Sisipkan penerangan gambar di sini

4. Penyelesaian Litar Perolehan AD620
Penyelesaian pemerolehan AD620 PT100 untuk suhu tinggi (150°):

AD620 mengukur penyelesaian pemerolehan PT100 pada suhu rendah (-40°)

Penyelesaian pemerolehan AD620 PT100 untuk suhu rendah (-40°):

AD620 mengukur skim pemerolehan PT100 pada suhu bilik (20°)

Penyelesaian pemerolehan AD620 PT100 untuk suhu bilik (20°):

Litar pemerolehan suhu tinggi sensor PT100

5. Analisis penapisan anti-gangguan penderia 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, gangguan frekuensi tinggi yang disebabkan oleh kawalan motor dan putaran kelajuan tinggi motor.

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 persekitaran gangguan elektromagnet tertentu yang kuat, gangguan boleh ditukar kepada ralat offset output DC selepas diperbetulkan oleh penguat instrumen, mempengaruhi ketepatan pengukuran.

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

Skim litar pemerolehan AD623 untuk sensor PT100

Penapis ditetapkan pada hujung paling luar litar pengambilalihan. Litar prapemprosesan perolehan PT1000 sesuai untuk prapemprosesan anti-gangguan elektromagnet antara muka peralatan elektronik bawaan udara; litar khusus ialah:
Voltan input +15V ditukar menjadi sumber voltan ketepatan tinggi +5V melalui pengawal voltan. Punca voltan berketepatan tinggi +5V disambungkan terus ke perintang R1, dan hujung satu lagi perintang R1 dibahagikan kepada dua laluan. Satu disambungkan ke hujung input fasa op amp, dan satu lagi disambungkan ke hujung perintang PT1000 A melalui penapis jenis T 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 melalui perintang R4 sebagai 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 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. Nilai rintangan tepat PT1000 boleh dikira dengan mengukur voltan pembezaan merentasi 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, yang disambungkan ke input fasa op amp, dan satu lagi disambungkan ke hujung A perintang PT1000 melalui penapis jenis T 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. Penapis RFI melengkapkan penapisan laluan rendah bagi isyarat input, dan objek yang 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:

Aeroangkasa Litar Pengambilalihan PT1000 Aeroangkasa

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 potong M±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.

3-wayar Kelas B kawalan suhu industri tinggi PT100 platinum perintang haba sensor suhu

Termokopel spring mampatan jenis K-E, probe sensor suhu pt100

Penderia suhu PT100 berketepatan tinggi untuk pengukuran suhu pengubah

5.2 Penapis t-jenis
Sisipkan penerangan gambar di sini
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.