3-Solução de medição de fio para PT100 (IDT) Sensor

Simulação de LtsPice do esquema de medição de 3 fios para PT100 (IDT) sensor: PT100 é um sensor de temperatura do resistor térmico, O nome completo é resistor de platina 100 ohms. É feito de platina pura, e seu valor de resistência aumenta linearmente em uma certa proporção quando a temperatura muda.

PT100, o nome completo do resistor térmico de platina, é um sensor de temperatura resistivo feito de platina (Ponto), e seu valor de resistência muda com a temperatura. O 100 depois de PT significa que seu valor de resistência é 100 ohms a 0℃, e seu valor de resistência é de cerca de 138.5 ohms a 100℃. Tem as características de alta precisão, boa estabilidade, forte capacidade anti-interferência, e a relação entre sua resistência e mudança de temperatura é: R = r0(1+αT), onde α = 0,00392, RO é 100Ω (Valor de resistência em 0 ℃), e T é a temperatura Celsius.

Tabela de mudança correspondente de resistência à temperatura PT100

2. Importar resistor PT100
Como não há PT100 na biblioteca de componentes LTSPICE, Precisamos importar PT100 manualmente. Como o arquivo de especiarias do PT100 não é encontrado, Nós importamos o resistor deslizante aqui como um substituto. Para importar o resistor deslizante, Você precisa adicionar os três arquivos a seguir no diretório de instalação do LTSPICE. Copie os três arquivos (ASC, Asy e Lib) separadamente, Crie arquivos para cada, e finalmente os coloque no local correspondente da instalação do LTSPICE. Coloque o ASC com outros esquemas, Coloque asy em Sym sob Lib, e coloque Lib em sub Lib. Depois de adicionar, Você pode ver o potenciômetro no componente em ltspice. Este potenciômetro é o resistor deslizante necessário.

potenciômetro_test.asc

Versão 4
FOLHA 1 880 680
ARAME 272 48 0 48
ARAME 528 48 272 48
ARAME 272 80 272 48
ARAME 528 80 528 48
ARAME 0 96 0 48
ARAME 0 192 0 176
ARAME 272 208 272 176
ARAME 528 208 528 176
BANDEIRA 272 208 0
BANDEIRA 0 192 0
BANDEIRA 320 128 out1
BANDEIRA 528 208 0
BANDEIRA 576 128 out2
Tensão do símbolo 0 80 R0
Symattr InstName v1
Valor do Symattr 10
Potenciômetro de símbolo 272 176 M0
Symattr InstName U1
Symattr spiceline2 limpador = 0,2
Potenciômetro de símbolo 528 176 M0
Simattr instName u2
Symatr Spiceline r = 1
Symattr spiceline2 limpador = 0,8
TEXTO 140 228 Esquerda 2 !.op

potenciômetro.asy

Versão 4
Bloco SymbolType
Linha normal 16 -31 -15 -16
Linha normal -16 -48 16 -31
Linha normal 16 -64 -16 -48
Linha normal 1 -9 -15 -16
Linha normal 1 0 1 -9
Linha normal 1 -94 1 -87
Linha normal -24 -56 -16 -48
Linha normal -24 -40 -15 -48
Linha normal -47 -48 -15 -48
Linha normal -16 -80 16 -64
Linha normal 1 -87 -16 -80
JANELA 0 30 -90 Esquerda 2
JANELA 39 30 -50 Esquerda 2
JANELA 40 31 -23 Esquerda 2
Symattr prefixo x
Simattr modelfile potenciômetro.lib
Symattr spiceline r = 1k
Symats Spiceline2 Wiper = 0,5
Symattr Value2 potenciômetro
ALFINETE 0 -96 NENHUM 8
Pinattr pinname 1
Pinattr SpiceOrder 1
ALFINETE 0 0 NENHUM 8
Pinattr pinname 2
Pinattr SpiceOrder 2
ALFINETE -48 -48 NENHUM 8
Pinattr pinname 3
Pinattr SpiceOrder 3

potenciômetro.lib

* Este é o potenciômetro
* _____
* 1–|_____|–2
* |
* 3
*
.Potenciômetro Subckt 1 2 3
.param w = limite(limpador,1eu,.999)
R0 1 3 {R*(1-c)}
R1 3 2 {R*(c)}
.Termina

3. Wheatstone Bridge para medir a resistência do PT100

Conexão de ponte de Wheatstone e modelo de simulação LTspice

Ponte de braço único ou circuito de wheatstone

Conexão de ponte de Wheatstone e modelo de simulação LTspice:
Quando a ponte é equilibrada, O valor de medição do medidor de tensão eq?%5Cbigtriangleupu = 0

I1*rt = i2*r2

I1*r3 = i2*r4

A partir disso, pode ser deduzido que: Rt/r3 = r2/r4

Aquilo é: Rt*r4 = r2*r3

A medição da resistência resulta dessa maneira não tem nada a ver com a precisão do medidor de tensão, a precisão da resistência, e a força eletromotiva. Evita o erro causado pela mudança da fonte de alimentação ao longo do tempo, e evita o problema da divisão de tensão do amperímetro, derivação do medidor de tensão, E muitas divisões de tensão de arame.

Diferentes métodos de medição de pt100:

Vários métodos líderes de resistor térmico P

Quando o ponto de temperatura a ser medido no local está longe do instrumento, é necessário conectar o resistor térmico com um fio de chumbo. A resistência ao chumbo é r. O sistema de dois fios não pode evitar o erro causado pela resistência ao fio durante o cálculo, e o valor real de resistência medido será menor.

A resistência do resistor térmico mais o fio de chumbo é r

Para compensar o erro, Uma conexão de quatro fios é introduzida. Quando a RT aumenta em 2r, R2 também aumenta em 2R. Não importa quanto tempo o fio, A ponte pode ser equilibrada. Quatro fios precisam ser desenhados. Como as tensões nos pontos P e Q são iguais, eles podem ser equivalentes a um ponto, qual é o método de conexão de três fios, aquilo é, o método de conexão de três fios simulado neste experimento. Na prática, Três fios também são usados ​​principalmente, levando em consideração a economia e a precisão.

4. Simulação de medição de três fios

3-Medição do fio, e conecte o circuito de amplificador de op na saída

Este experimento usa medição de três fios, e conecta o circuito de amplificador op à parte de saída para amplificar o sinal de saída para facilitar a medição.
Uo = (V1-v2)*(R17/R15)= 20*(V1-v2)

Aquilo é, V1 =(UO+20*V2)/20

De acordo com a divisão de tensão do resistor:

V1 = vs*(Rt/(R2+rt))

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

A tensão de entrada desta simulação é 3V. Após o cálculo, V2≈108.434mv
V1 =(UO+2168.68)/20
V1 = rt/(R7+RPT) *3000
Então: Rt = 2000v1/(3000-V1)
RT é o valor de resistência correspondente de Pt100. O valor de temperatura correspondente pode ser obtido olhando a tabela.
Defina a resistência do reostato deslizante (Rt) para 130.6 ohms para a temperatura de 78 graus Celsius, Leia v1, V2, e UO para calcular a RT.

RT é o valor de resistência correspondente de Pt100, Valor de temperatura correspondente

V1 é cerca de 182,82mv, V2 é de cerca de 118,46mv, e U0 é cerca de 1,39V. O RPT calculado é de cerca de 129,78V. A tabela mostra que a temperatura lida é 76 graus Celsius, que está próximo.

Defina a resistência do reostato deslizante (Rt) para 200.05 ohms para a temperatura de 266.5 graus Celsius, Leia v1, V2, e UO para calcular a RT.

V1 é de cerca de 270,45mv, V2 é de cerca de 118,46mv, e U0 é cerca de 3.0257v. O RPT calculado é de cerca de 198,16v, e o valor de erro é sobre 1%. A tabela mostra que a temperatura lida é 261.3 graus Celsius, com um erro de cerca de 1%.

O princípio de medição de temperatura do PT100 de três fios é baseado principalmente no método da ponte. O circuito de medição é geralmente uma ponte desequilibrada, e o PT100 é usado como um resistor de braço de ponte da ponte. Quando a corrente passa pelo PT100, A mudança em seu valor de resistência causará a mudança na tensão de saída da ponte. Medindo esta tensão de saída, O valor de resistência do PT100 pode ser calculado, e então a temperatura medida pode ser obtida.
Para eliminar a influência da resistência ao chumbo, O PT100 de três fios adota um design especial, conectando um fio à extremidade da fonte de alimentação da ponte, e os outros dois fios estão conectados ao braço da ponte onde o PT100 está localizado e o braço da ponte adjacente. Desta maneira, Ambos os braços da ponte introduzem resistências de chumbo do mesmo valor de resistência, para que a ponte esteja em um estado equilibrado. Portanto, A mudança na resistência ao chumbo não tem efeito no resultado da medição. No entanto, Ainda haverá influências como dispositivos na medição real. O valor de resistência medido não é preciso. Para eliminar este erro, Alguma compensação pode ser adicionada ao ler.