3-Rozwiązanie do pomiaru drutu dla PT100 (BRT) Transduktor

Symulacja LTSpice 3-przewodowego schematu pomiarowego dla PT100 (BRT) transduktor: Pt100 to czujnik temperatury z rezystorem termicznym, pełna nazwa to rezystor platynowy 100 om. Wykonany jest z czystej platyny, a jego wartość rezystancji rośnie liniowo w określonej proporcji wraz ze zmianą temperatury.

PT100, pełna nazwa platynowego rezystora termicznego, jest rezystancyjnym czujnikiem temperatury wykonanym z platyny (Pt), a jego wartość oporu zmienia się wraz z temperaturą. The 100 Po PT oznacza, że ​​jego wartość odporności jest 100 Ohmy o 0 ℃, a jego wartość oporu jest o 138.5 Ohmy w 100 ℃. Charakteryzuje się wysoką precyzją, Dobra stabilność, silna zdolność przeciwzakłóceniowa, a związek między jego oporem a zmianą temperatury wynosi: R=R0(1+αT), gdzie α = 0,00392, Ro wynosi 100 Ω (wartość rezystancji przy 0 ℃), i T jest temperaturą Celsjusza.

Odporność na temperaturę PT100 odpowiadająca tabeli zmian

2. Importuj rezystor pt100
Ponieważ w bibliotece komponentów LTspice nie ma pt100, musimy ręcznie zaimportować pt100. Ponieważ nie znaleziono pliku przyprawy pt100, importujemy tutaj rezystor przesuwny jako zamiennik. Aby zaimportować rezystor przesuwny, musisz dodać następujące trzy pliki w katalogu instalacyjnym LTspice. Skopiuj trzy pliki (rosnąco, asy i lib) osobno, utwórz pliki dla każdego, i na koniec umieść je w odpowiedniej lokalizacji instalacji LTSpice. Umieść asc z innymi schematami, umieść asy w sym pod biblioteką, i umieść lib w sub pod lib. Po dodaniu, możesz zobaczyć potencjometr w komponencie w LTSpice. Ten potencjometr jest wymaganym rezystorem przesuwnym.

test_potencjometru.asc

Wersja 4
ARKUSZ 1 880 680
DRUT 272 48 0 48
DRUT 528 48 272 48
DRUT 272 80 272 48
DRUT 528 80 528 48
DRUT 0 96 0 48
DRUT 0 192 0 176
DRUT 272 208 272 176
DRUT 528 208 528 176
FLAGA 272 208 0
FLAGA 0 192 0
FLAGA 320 128 wyjście1
FLAGA 528 208 0
FLAGA 576 128 wyjście2
SYMBOL napięcie 0 80 R0
SYMATTR InstName V1
Wartość SYMATTR 10
SYMBOL potencjometr 272 176 M0
Nazwa instancji SYMATTR U1
Wycieraczka SYMATTR SpiceLine2=0,2
SYMBOL potencjometr 528 176 M0
Nazwa instancyjna SYMATTR U2
SYMATTR SpiceLine R=1
Wycieraczka SYMATTR SpiceLine2=0,8
TEKST 140 228 Lewy 2 !.op

potencjometr.asy

Wersja 4
Symbol typu BLOK
LINIA Normalna 16 -31 -15 -16
LINIA Normalna -16 -48 16 -31
LINIA Normalna 16 -64 -16 -48
LINIA Normalna 1 -9 -15 -16
LINIA Normalna 1 0 1 -9
LINIA Normalna 1 -94 1 -87
LINIA Normalna -24 -56 -16 -48
LINIA Normalna -24 -40 -15 -48
LINIA Normalna -47 -48 -15 -48
LINIA Normalna -16 -80 16 -64
LINIA Normalna 1 -87 -16 -80
OKNO 0 30 -90 Lewy 2
OKNO 39 30 -50 Lewy 2
OKNO 40 31 -23 Lewy 2
SYMATTR Przedrostek X
SYMATTR ModelFile potentiometer.lib
SYMATTR SpiceLine R=1k
Wycieraczka SYMATTR SpiceLine2=0,5
Potencjometr SYMATTR Value2
SZPILKA 0 -96 NIC 8
Nazwa PINATTR PINATR 1
Zamówienie przypraw PINATTR 1
SZPILKA 0 0 NIC 8
Nazwa PINATTR PINATR 2
Zamówienie przypraw PINATTR 2
SZPILKA -48 -48 NIC 8
Nazwa PINATTR PINATR 3
Zamówienie przypraw PINATTR 3

potencjometr.lib

* To jest potencjometr
* _____
* 1–|_____|–2
* |
* 3
*
.Potencjometr SUBCKT 1 2 3
.parametr w=limit(wycieraczka,1M,.999)
R0 1 3 {R*(1-w)}
R1 3 2 {R*(w)}
.KOŃCZY

3. Mostek Wheatstone'a do pomiaru rezystancji PT100

Połączenie mostka Wheatstone'a i model symulacyjny LTspice

Mostek jednoramienny lub obwód Wheatstone'a

Połączenie mostka Wheatstone'a i model symulacyjny LTspice:
Kiedy most jest zrównoważony, wartość pomiaru woltomierza równa?%5CdużytrójkątupU=0

I1*Rt=I2*R2

I1*R3=I2*R4

Z tego, można to wywnioskować: Rt/R3=R2/R4

To jest: Rt*R4=R2*R3

Wynik pomiaru rezystancji w ten sposób nie ma nic wspólnego z dokładnością woltomierza, dokładność rezystancji, i siłę elektromotoryczną. Pozwala to uniknąć błędów spowodowanych zmianą zasilania w czasie, i pozwala uniknąć problemu podziału napięcia amperomierza, bocznik miernika napięcia, i zbyt duży podział napięcia drutu.

Różne metody pomiaru PT100:

Kilka wiodących metod rezystora termicznego P

Gdy punkt temperatury, który ma zostać zmierzony na miejscu, jest daleko od przyrządu, konieczne jest podłączenie rezystora termicznego przewodem prowadzącym. Rezystancja przewodu wynosi r. W systemie dwuprzewodowym nie można uniknąć błędu spowodowanego rezystancją przewodu podczas obliczeń, a rzeczywista zmierzona wartość rezystancji będzie mniejsza.

Rezystancja rezystora termicznego plus przewodu prowadzącego wynosi r

Aby zrównoważyć błąd, wprowadzono połączenie czteroprzewodowe. Kiedy Rt wzrasta o 2r, R2 również wzrasta o 2r. Nieważne, jak długi jest przewód, most można zrównoważyć. Trzeba wyciągnąć cztery przewody. Ponieważ napięcia w punktach p i q są równe, mogą być równoważne jednemu punktowi, jest to metoda połączenia trójprzewodowego, to jest, metoda połączenia trójprzewodowego symulowana w tym eksperymencie. W rzeczywistości, Najczęściej używany jest również trójprzewodowy, biorąc pod uwagę zarówno oszczędność, jak i dokładność.

4. Pomiar trójprzewodowy Symulacja LTSpice

3-pomiar drutu, i podłącz obwód wzmacniacza operacyjnego na wyjściu

W tym eksperymencie zastosowano pomiar trójprzewodowy, i łączy obwód wzmacniacza operacyjnego z częścią wyjściową w celu wzmocnienia sygnału wyjściowego w celu ułatwienia pomiaru.
Uo= (V1-V2)*(R17/R15)=20*(V1-V2)

To jest, V1=(Uo+20*V2)/20

Według podziału napięcia rezystora:

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

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

Napięcie wejściowe tej symulacji wynosi 3 V. Po obliczeniu, V2≈108,434mV
V1=(Uo+2168,68)/20
V1=Rt/(R7 + pkt) *3000
Więc: Rt=2000V1/(3000-V1)
Rt jest odpowiednią wartością rezystancji PT100. Odpowiednią wartość temperatury można uzyskać przeglądając tabelę.
Ustawić rezystancję przesuwnego reostatu (Rt) Do 130.6 omów dla temperatury 78 stopnie Celsjusza, przeczytaj V1, V2, i Uo, aby obliczyć Rt.

Rt jest odpowiednią wartością rezystancji PT100, odpowiednia wartość temperatury

V1 wynosi około 182,82 mV, V2 wynosi około 118,46 mV, a U0 wynosi około 1,39 V. Obliczony Rpt wynosi około 129,78 V. Z tabeli wynika, że ​​odczytana temperatura jest 76 stopnie Celsjusza, co jest blisko.

Ustawić rezystancję przesuwnego reostatu (Rt) Do 200.05 omów dla temperatury 266.5 stopnie Celsjusza, przeczytaj V1, V2, i Uo, aby obliczyć Rt.

V1 wynosi około 270,45 mV, V2 wynosi około 118,46 mV, a U0 wynosi około 3,0257 V. Obliczony Rpt wynosi około 198,16 V, i wartość błędu wynosi około 1%. Z tabeli wynika, że ​​odczytana temperatura jest 261.3 stopnie Celsjusza, z błędem ok 1%.

Zasada pomiaru temperatury trójprzewodowego PT100 opiera się głównie na metodzie mostkowej. Obwód pomiarowy stanowi zazwyczaj mostek niezrównoważony, a PT100 jest używany jako rezystor ramienia mostka. Kiedy prąd przepływa przez PT100, zmiana jego rezystancji spowoduje zmianę napięcia wyjściowego mostka. Mierząc to napięcie wyjściowe, można obliczyć wartość rezystancji PT100, i wtedy można uzyskać zmierzoną temperaturę.
W celu wyeliminowania wpływu rezystancji ołowiu, trójprzewodowy PT100 ma specjalną konstrukcję, podłączenie jednego przewodu do końcówki zasilającej mostka, a pozostałe dwa przewody są podłączone do ramienia mostka, w którym znajduje się PT100, i do ramienia mostka sąsiadującego z nim. W ten sposób, oba ramiona mostka wprowadzają rezystancje przewodów o tej samej wartości rezystancji, tak, aby most był w stanie zrównoważonym. Dlatego, zmiana rezystancji przewodu nie ma wpływu na wynik pomiaru. Jednakże, nadal będą występować wpływy takie jak urządzenia podczas rzeczywistego pomiaru. Zmierzona wartość rezystancji nie jest dokładna. Aby wyeliminować ten błąd, podczas czytania można dodać pewną rekompensatę.