Решение для схемы измерения температуры PT100/PT1000

1. Таблица изменения температуры PT100 и PT1000 ТЕМПЕРА
Металлические тепловые резисторы, такие как никель, Медные и платиновые резисторы имеют положительную корреляцию с изменением сопротивления с температурой. Platinum обладает наиболее стабильными физическими и химическими свойствами и является наиболее широко используемым. Диапазон измерения температуры широко используемого платинового резистора Pt100 составляет -200 ～ 850 ℃. Кроме того, диапазоны измерения температуры PT500, Пт1000, и т. д.. последовательно уменьшаются. Пт1000, Диапазон измерения температуры -200 ～ 420 ℃. Согласно международному стандарту IEC751, Температурные характеристики платинового резистора Pt1000 соответствуют следующим требованиям:

PT1000 Характеристическая кривая характеристики температуры

В соответствии с кривой характеристики температуры PT1000, Наклон кривой характеристики сопротивления мало изменяется в пределах нормального диапазона рабочей температуры (Как показано на рисунке 1). Через линейную фитинг, приблизительная связь между сопротивлением и температурой:

1.1 Таблица изменения температурной сопротивления PT100

Таблица изменения температурной сопротивления PT100

1.2 Таблица изменения температурной сопротивления PT1000

Таблица изменения температурной сопротивления PT1000

2. Обычно используемые решения схемы сбора

2.1 Выход напряжения напряжения резистора 0 ~ 3,3 В/3 В.

Одно Chip Ad Port Direct
Диапазон выходного напряжения схемы измерения температуры составляет 0 ~ 3,3 В, ПТ1000 (PT1000 Значение сопротивления сильно изменяется, Чувствительность измерения температуры выше, чем PT100; PT100 более подходит для крупномасштабного измерения температуры).

Разделение напряжения резистора выходы 0 ~ 3,3 В 3V Аналоговое напряжение

Самый простой способ - использовать метод деления напряжения. Напряжение представляет собой ссылочный источник напряжения 4V, генерируемый с помощью ссылочного чипа источника напряжения TL431, или Ref3140 может использоваться для генерации 4.096V в качестве эталонного источника. Чипы из справочного источника также включают Ref3120, 3125, 3130, 3133, и 3140. Чип использует пакет SOT-32 и входное напряжение 5 В. Выходное напряжение может быть выбрано в соответствии с требуемым эталонным напряжением. Конечно, В соответствии с нормальным диапазоном ввода напряжения порта AD MCU, он не может превышать 3 В/3,3 В.

2.2 Выходное напряжение резистора Выход 0 ~ 5V Аналоговое напряжение MCU AD Port Direct.
Конечно, В некоторых цепях используются источник питания MCU 5 В, и максимальный эксплуатационный ток PT1000 составляет 0,5 мА, Таким образом, соответствующее значение сопротивления должно использоваться для обеспечения нормальной работы компонентов.
Например, 3,3 В в схемах схемы деления напряжения заменяется 5V. Преимущество этого заключается в том, что деление напряжения 5V более чувствительно, чем 3,3 В., и приобретение более точное. Помнить, Теоретическое рассчитанное выходное напряжение не может превышать +5V. В противном случае, это нанесет ущерб MCU.

2.3 Наиболее часто используемое измерение моста
R11, R12, R13 и PT1000 используются для формирования измерительного моста, где r11 = r13 = 10K, R12 = 1000R точных резисторов. Когда значение сопротивления PT1000 не равно значению сопротивления R12, мост выведет сигнал разности напряжений на уровне MV. Этот сигнал разности напряжений усиливается с помощью схемы усилителя прибора и выводит желаемый сигнал напряжения. Этот сигнал может быть непосредственно подключен к чипу преобразования AD или портом AD микроконтроллера.

R11, R12, R13 и PT1000 используются для формирования моста измерения

Принцип измерения сопротивления этой схемы:
1) Pt1000 - термистор. По мере изменения температуры, Сопротивление изменяется в основном линейно.
2) В 0 градусы, Сопротивление Pt1000 составляет 1 кОм, тогда UB и UA равны, то есть, Uba = ub – Do = 0.
3) Предполагая, что при определенной температуре, Сопротивление PT1000 составляет 1,5 кОмм, тогда UB и UA не равны. В соответствии с принципом разделения напряжения, мы можем узнать, что uba = ub – Делать > 0.
4) OP07 - оперативный усилитель, и его усиление напряжения зависит от внешней цепи, где a = r2/r1 = 17.5.
5) Выходное напряжение uo op07 = uba * А. Поэтому, если мы используем вольтметр для измерения выходного напряжения OP07, Мы можем сделать вывод значения uAB. Поскольку UA является известной ценностью, Мы можем дополнительно рассчитать значение UB. Затем, Использование принципа разделения напряжения, Мы можем рассчитать конкретное значение сопротивления PT1000. Этот процесс может быть достигнут с помощью расчета программного обеспечения.
6) Если мы знаем значение сопротивления PT1000 при любой температуре, Нам нужно только посмотреть на таблицу на основе значения сопротивления, чтобы узнать текущую температуру.

2.4 Постоянный источник тока
Из-за эффекта самопогревания термического резистора, Ток, протекающий через резистор, должен быть максимально небольшим. В целом, Ожидается, что ток будет менее 10 мА. Было подтверждено, что самопогревание платинового резистора Pt100 1 МВт приведет к изменению температуры 0,02-0,75 ℃. Поэтому, Сокращение тока платинового резистора PT100 также может уменьшить изменение температуры. Однако, Если ток слишком маленький, это восприимчиво к шумовым помехам, так что значение обычно 0.5-2 мА, Таким образом, ток источника постоянного тока выбирается в качестве источника тока постоянного 1MA.

Чип выбирается в качестве чипа источника постоянного напряжения TL431, и затем преобразован в источник постоянного тока, используя текущую отрицательную обратную связь. Схема показана на рисунке

Среди них, Оперативный усилитель CA3140 используется для улучшения грузоподъемности источника тока., и формула расчета выходного тока:

Резистор должен быть 0.1% точный резистор. Окончательный выходной ток составляет 0,996 мА, то есть, Точность есть 0.4%.

Схема источника постоянного тока должна иметь следующие характеристики

Выберите чип источника постоянного напряжения TL431

Температурная стабильность: Поскольку наша среда измерения температуры 0-100 ℃, Выход источника тока не должен быть чувствительным к температуре. TL431 имеет чрезвычайно низкий температурный коэффициент и низкотемпературный дрейф.

Хорошее регулирование нагрузки: Если текущая волна слишком большая, это вызовет ошибки чтения. Согласно теоретическому анализу, Поскольку входное напряжение варьируется от 100-138,5 мВ, и диапазон измерения температуры 0-100 ℃, Точность измерения температуры составляет ± 1 градус по Цельсию, Таким образом, выходное напряжение должно измениться на 38,5/100 = 0,385 мВ на каждые 1 ℃ повышение температуры окружающей среды. Чтобы гарантировать, что текущие колебания не влияют на точность, Рассмотрим самый крайний случай, в 100 градусы по Цельсию, Значение сопротивления PT100 должно быть 138,5R. Тогда текущая волна должна быть менее 0,385/138,5 = 0,000278MA, то есть, изменение тока во время изменения нагрузки должно быть менее 0,000278 мА. В фактическом симуляции, текущий источник остается в основном неизменным.
3. AD623

AD623 Приобретение PT1000 Circuit Solution

Принцип может относиться к приведенному принципу измерения моста.
Низкое температурный получение:

Высокое получение температуры

4. Решение схемы приобретения AD620

AD620 PT100 Решение о приобретении

AD620 PT100 раствор для приобретения высокой температуры (150°):

AD620 PT100 раствор приобретения низкой температуры (-40°):

AD620 PT100 РЕГИЗИНА (20°):

5. Анализ фильтрации фильтрации PT100 и PT1000

Приобретение температуры в некоторых комплексах, суровая или специальная среда будет подвержена большим помехам, в основном, включая EMI и REI.

Например, при применении температуры двигателя, управление двигателем и высокоскоростное вращение двигателя вызывают высокочастотные нарушения.

Существует также большое количество сценариев контроля температуры внутри авиации и аэрокосмических транспортных средств, которые измеряют и контролируют систему питания и систему управления окружающей средой. Ядро контроля температуры - измерение температуры. Поскольку сопротивление термистора может измениться линейно с температурой, Использование устойчивости к платине для измерения температуры является эффективным методом измерения температуры высокой устойчивости. Основные проблемы заключаются в следующем:
1. Сопротивление на свинцовом проводе легко вводится, таким образом влияя на точность измерения датчика;
2. В некоторых сильных средах электромагнитных помех, Интерференция может быть преобразована в вывод постоянного тока после исправления с помощью усилителя прибора
Ошибка смещения, влияя на точность измерения.
5.1 Аэрокосмическая контура сбора воздуха PT1000

Аэрокосмическая контура сбора воздуха PT1000

Обратитесь к проектированию воздушной схемы приобретения PT1000 для антиэлектромагнитных помех в определенной авиации.

Фильтр устанавливается на самом внешнем конце схемы сбора. Схема предварительной обработки PT1000 подходит для антиэлектромагнитных интерференционных интерференций Предварительная обработка воздушного границы раздела электронного оборудования;
Конкретная схема:
Входное напряжение +15V преобразуется в высокий источник напряжения +5 В через регулятор напряжения, и источник высокого напряжения +5V напрямую подключен к резистору R1.
Другой конец резистора R1 делится на два пути, Один, подключенный к входу в области op amp, а другой, подключенный к резистору PT1000 и конец через фильтр Т-типа S1. Выход OP AMP подключен к инвертирующему входу, чтобы сформировать последователь напряжения, и инвертирующий вход подключен к порту заземления регулятора напряжения, чтобы убедиться, что напряжение на входе в рамках всегда равна нулю. После прохождения через фильтр S2, Один конец A резистора PT1000 разделен на два пути, Один путь используется в качестве входного клеммы дифференциального напряжения через резистор R4, и другой путь связан с AGND через резистор R2. После прохождения через фильтр S3, Другой конец B резистора PT1000 делится на два пути, Один путь используется в качестве дифференциального входного клеммы напряжения E через резистор R5, и другой путь связан с AGND через резистор R3. D и E связаны через конденсатор C3, D подключен к AGND через конденсатор C1, и E связан с Agnd через конденсатор C2; Точное значение сопротивления PT1000 может быть рассчитано путем измерения дифференциального напряжения между D и E.

Входное напряжение +15V преобразуется в высокий источник напряжения +5 В через регулятор напряжения. +5V напрямую связан с R1. Другой конец R1 разделен на два пути, Один подключен к входной терминалу входного ввода op-amp, а другой связан с резистором PT1000 A через фильтр T-типа S1. Выход OP AMP подключен к инвертирующему входу, чтобы сформировать последователь напряжения, и инвертирующий вход подключен к порту заземления регулятора напряжения, чтобы убедиться, что напряжение на инвертирующем входе всегда равна нулю. В это время, Ток, протекающий через R1, является постоянным 0,5 мА. Регулятор напряжения использует ad586tq/883b, и OP AMP использует OP467A.

После прохождения через фильтр S2, Один конец A резистора PT1000 разделен на два пути, один через резистор R4 в качестве входного конца дифференциального напряжения d, и один через резистор R2 до agnd; После прохождения через фильтр S3, Другой конец B резистора PT1000 делится на два пути, один через резистор R5 в виде дифференциального входного конца напряжения E, и один через резистор R3 до agnd. D и E связаны через конденсатор C3, D подключен к AGND через конденсатор C1, и E связан с Agnd через конденсатор C2.
Сопротивление R4 и R5 составляет 4,02 тыс. Ом, Сопротивление R1 и R2 составляет 1 мл., емкость C1 и C2 составляет 1000pf, и емкость C3 составляет 0,047 UF. R4, R5, C1, C2, и C3 вместе образуют сеть фильтров RFI, который завершает фильтрацию входного сигнала в низком частоте, и объекты, которые должны быть отфильтрованы, включают в себя интерференцию дифференциального режима и общие интерференции в режиме, переносимые в входном дифференциальном сигнале. Расчет частоты отсечения ‑3db общих интерференций по интерференции и дифференциальной режиме, переносимых в входном сигнале, показан в формуле:

Заменить значение сопротивления в расчет, Частота общего режима составляет 40 кГц, и частота отсечения дифференциального режима составляет 2,6 кГц.
Конечная точка B подключена к AGND через фильтр S4. Среди них, Клеммы заземления фильтра от S1 до S4 все подключены к заземлению самолета. Поскольку ток, протекающий через PT1000, является известным 0,05 мА, Точное значение сопротивления PT1000 можно рассчитать путем измерения дифференциального напряжения на обоих концах D и E.
S1 к S4 Используйте фильтры T-Type, Модель GTL2012X -103T801, с частотой отсечения 1 м ± 20%. Эта схема вводит фильтры низкого уровня в внешние линии интерфейса и выполняет фильтрацию RFI на дифференциальном напряжении. В качестве цепи предварительной обработки для PT1000, Эффективно устраняет электромагнитные и RFI -радиационные помехи, который значительно повышает надежность собранных значений. Кроме того, Напряжение непосредственно измеряется с обоих концов резистора PT1000, Устранение ошибки, вызванной сопротивлением свинца и повышением точности значения сопротивления.

5.2 T-тип фильтр
Фильтр T-типа состоит из двух индукторов и конденсаторов. Оба конца его имеют высокий импеданс, и его показатели потери вставки аналогичны эффективности фильтра π-типа, но это не подвержено “кольцо” и может использоваться в цепях переключения.