3-Trådmålingsløsning for PT100 (Rtd) Sensor

LTSpice simulering av 3-leder måleskjema for PT100 (Rtd) sensor: Pt100 er en termisk motstandstemperatursensor, det fulle navnet er platinamotstand 100 Ohm. Den er laget av ren platina, og motstandsverdien øker lineært i en viss andel når temperaturen endres.

PT100, det fulle navnet på platina termisk motstand, er en resistiv temperatursensor laget av platina (Pt), og motstandsverdien endres med temperaturen. De 100 etter PT betyr at motstandsverdien er 100 ohm ved 0℃, og motstandsverdien er ca 138.5 ohm ved 100 ℃. Den har egenskapene til høy presisjon, god stabilitet, sterk anti-interferens evne, og forholdet mellom motstanden og temperaturendringer er: R=R0(1+αT), hvor a = 0,00392, Ro er 100Ω (motstandsverdi ved 0℃), og T er Celsius temperatur.

PT100 temperaturmotstand tilsvarende endringstabell

2. Importer pt100 motstand
Siden det ikke er pt100 i LTspice-komponentbiblioteket, vi må importere pt100 manuelt. Siden krydderfilen til pt100 ikke er funnet, vi importerer glidemotstanden her som en erstatning. For å importere glidemotstanden, du må legge til følgende tre filer i LTspice installasjonsmappen. Kopier de tre filene (asc, asy og lib) separat, lage filer for hver, og til slutt plasser dem på den tilsvarende plasseringen av LTSpice-installasjonen. Sett asc med andre skjemaer, legg asy i sym under lib, og sett lib i sub under lib. Etter å ha lagt til, du kan se potensiometer i komponenten i LTSpice. Dette potensiometeret er den nødvendige glidemotstanden.

potensiometer_test.asc

Versjon 4
ARK 1 880 680
METALLTRÅD 272 48 0 48
METALLTRÅD 528 48 272 48
METALLTRÅD 272 80 272 48
METALLTRÅD 528 80 528 48
METALLTRÅD 0 96 0 48
METALLTRÅD 0 192 0 176
METALLTRÅD 272 208 272 176
METALLTRÅD 528 208 528 176
FLAGG 272 208 0
FLAGG 0 192 0
FLAGG 320 128 ut1
FLAGG 528 208 0
FLAGG 576 128 ut 2
SYMBOL spenning 0 80 R0
SYMATTR InstName V1
SYMATTR-verdi 10
SYMBOL potensiometer 272 176 M0
SYMATTR InstName U1
SYMATTR SpiceLine2 visker=0,2
SYMBOL potensiometer 528 176 M0
SYMATTR InstName U2
SYMATTR SpiceLine R=1
SYMATTR SpiceLine2 vindusvisker=0,8
TEKST 140 228 Igjen 2 !.op

potensiometer.asy

Versjon 4
SymbolType BLOKK
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
VINDU 0 30 -90 Igjen 2
VINDU 39 30 -50 Igjen 2
VINDU 40 31 -23 Igjen 2
SYMATTR Prefiks X
SYMATTR ModelFile potensiometer.lib
SYMATTR SpiceLine R=1k
SYMATTR SpiceLine2 vindusvisker=0,5
SYMATTR Value2 potensiometer
PIN-kode 0 -96 INGEN 8
PINATTR PIN-navn 1
PINATTR SpiceOrder 1
PIN-kode 0 0 INGEN 8
PINATTR PIN-navn 2
PINATTR SpiceOrder 2
PIN-kode -48 -48 INGEN 8
PINATTR PIN-navn 3
PINATTR SpiceOrder 3

potensiometer.lib

* Dette er potensiometeret
* _____
* 1–|_____|–2
* |
* 3
*
.SUBCKT potensiometer 1 2 3
.param w=grense(vindusvisker,1m,.999)
R0 1 3 {R*(1-w)}
R1 3 2 {R*(w)}
.SLUTTER

3. Wheatstone-bro for å måle PT100-motstand

Wheatstone-broforbindelse og LTspice-simuleringsmodell

Enarmsbro eller Wheatstone-krets

Wheatstone-broforbindelse og LTspice-simuleringsmodell:
Når broen er balansert, spenningsmålerens måleverdi ekv?%5CbigtriangleupU=0

I1*Rt=I2*R2

I1*R3=I2*R4

Fra dette, det kan utledes at: Rt/R3=R2/R4

Det vil si: Rt*R4=R2*R3

Resistansmåleresultatet på denne måten har ingenting med nøyaktigheten til spenningsmåleren å gjøre, nøyaktigheten til motstanden, og den elektromotoriske kraften. Den unngår feilen forårsaket av endring av strømforsyningen over tid, og unngår problemet med amperemeterspenningsdeling, spenningsmåler shunt, og for mange ledningsspenningsdelinger.

Ulike målemetoder for PT100:

Flere ledende metoder for P termisk motstand

Når temperaturpunktet som skal måles på stedet er langt unna instrumentet, det er nødvendig å koble den termiske motstanden med en blytråd. Ledningsmotstanden er r. To-trådssystemet kan ikke unngå feilen forårsaket av ledningsmotstanden under beregningen, og den faktiske målte motstandsverdien vil være mindre.

Motstanden til den termiske motstanden pluss ledningsledningen er r

For å utligne feilen, en fire-leder forbindelse er introdusert. Når Rt øker med 2r, R2 øker også med 2r. Uansett hvor lang ledningen er, broen kan balanseres. Fire ledninger må trekkes. Siden spenningene i punktene p og q er like, de kan tilsvare ett poeng, som er tre-leder tilkoblingsmetoden, det er, den tre-leder tilkoblingsmetoden simulert i dette eksperimentet. I praksis, treleder brukes også mest, tar hensyn til både økonomi og nøyaktighet.

4. Tre-tråds måling LTSpice simulering

3-trådmåling, og koble til op amp-kretsen på utgangen

Dette eksperimentet bruker tretrådsmåling, og kobler op amp-kretsen til utgangsdelen for å forsterke utgangssignalet for enkel måling.
Uo= (V1-V2)*(R17/R15)=20*(V1-V2)

Det vil si, V1=(Uo+20*V2)/20

I henhold til motstandsspenningsinndelingen:

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

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

Inngangsspenningen til denne simuleringen er 3V. Etter utregning, V2≈108.434mV
V1=(Uo+2168,68)/20
V1=Rt/(R7+Rpt) *3000
Så: Rt=2000V1/(3000-V1)
Rt er den tilsvarende motstandsverdien til PT100. Den tilsvarende temperaturverdien kan fås ved å slå opp i tabellen.
Still inn motstanden til den glidende reostaten (Rt) til 130.6 ohm for temperaturen på 78 grader Celsius, les V1, V2, og Uo for å beregne Rt.

Rt er den tilsvarende motstandsverdien til PT100, tilsvarende temperaturverdi

V1 er omtrent 182,82mV, V2 er omtrent 118,46mV, og U0 er omtrent 1,39V. Den beregnede Rpt er omtrent 129,78V. Tabellen viser at temperaturen avlest er 76 grader Celsius, som er nærme.

Still inn motstanden til den glidende reostaten (Rt) til 200.05 ohm for temperaturen på 266.5 grader Celsius, les V1, V2, og Uo for å beregne Rt.

V1 er omtrent 270,45mV, V2 er omtrent 118,46mV, og U0 er omtrent 3,0257V. Den beregnede Rpt er omtrent 198,16V, og feilverdien er ca 1%. Tabellen viser at temperaturen avlest er 261.3 grader Celsius, med en feil på ca 1%.

Temperaturmåleprinsippet til tretråds PT100 er hovedsakelig basert på brometoden. Målekretsen er vanligvis en ubalansert bro, og PT100 brukes som broarmmotstand for broen. Når strømmen går gjennom PT100, endringen i motstandsverdien vil forårsake endringen i utgangsspenningen til broen. Ved å måle denne utgangsspenningen, motstandsverdien til PT100 kan beregnes, og deretter kan den målte temperaturen oppnås.
For å eliminere påvirkningen av blymotstand, tretråds PT100 har en spesiell design, koble en ledning til strømforsyningsenden av broen, og de to andre ledningene er koblet til broarmen der PT100 er plassert og broarmen ved siden av den. På denne måten, begge broarmene innfører blymotstander med samme motstandsverdi, slik at broen er i en balansert tilstand. Derfor, endringen i blymotstand har ingen effekt på måleresultatet. Imidlertid, det vil fortsatt være påvirkninger som enheter i faktisk måling. Den målte motstandsverdien er ikke nøyaktig. For å eliminere denne feilen, noe kompensasjon kan legges til ved lesing.