Резисторы и цепи металлических терморезисторных датчиков PT100 и PT1000

Схема сбора температуры для датчика PT100 или PT1000, как правило, состоит из стабильного источника тока для возбуждения датчика, Высокая схема измерения сопротивления для обнаружения изменения сопротивления с температурой, и аналого-цифровой конвертер (Адвокат) Для преобразования измеренного напряжения в цифровой сигнал, который может быть обработан микроконтроллером или системой сбора данных; Ключевым различием между схемой PT100 и PT1000 является шкала значений сопротивления, вызванные PT100, имеющим номинальное сопротивление 100 Ом при 0 ° C, в то время как у PT1000 1000 Ом при 0°C, Часто требуя корректировок в схеме измерения в зависимости от желаемой точности и применения.

В статье вводится изменение сопротивления датчиков датчика термического резистора PT100 и PT1000., а также разнообразные решения схемы сбора температуры. В том числе подразделение напряжения сопротивления, измерение моста, Источник постоянного тока и AD623, AD620 Схема приобретения. Чтобы противостоять помехам, Особенно электромагнитное помехи в аэрокосмическом поле, Предлагается конструкция конструкции схемы сбора датчика датчика температуры PT1000, включая фильтр Т-типа для фильтрации и повышения точности измерений.
Аннотация, сгенерированная CSDN с помощью интеллектуальных технологий

Датчик температурного кабеля PT100 для точного измерения температуры в контейнерах, резервуары и трубы

Датчик температуры T100, кабель высокой температуры -50～260

PT100 Датчик температуры устойчивости PT100 для температуры поверхности передатчика

Решение для схемы измерения температуры PT100/PT1000
1. Таблица изменений температурной сопротивления датчиков PT100 и PT1000
Металлические тепловые резисторы, такие как никель, Медные и платиновые резисторы имеют положительную корреляцию с изменением температуры. Platinum обладает наиболее стабильными физическими и химическими свойствами и является наиболее широко используемым. Диапазон измерения температуры общеиспользуемых датчиков PT100 PT100 -датчиков составляет -200 ～ 850 ℃, и диапазоны измерения температуры PT500, Датчики PT1000, и т. д.. последовательно уменьшаются. Пт1000, Диапазон измерения температуры составляет -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 слегка изменяется в пределах нормального диапазона рабочей температуры (Как показано на рисунке 1). Приблизительная связь между сопротивлением и температурой может быть получена с помощью линейной фитинга:

Таблица изменения температурной сопротивления PT100 1

2. Обычно используемые решения схемы сбора

2. 1 Выход разделителя напряжения резистора 0 ~ 3,3 В/3V Аналоговое напряжение.
Диапазон выходного напряжения схемы измерения температуры составляет 0 ~ 3,3 В, ПТ1000 (PT1000 Значение сопротивления сильно изменяется, и чувствительность измерения температуры выше, чем Pt100; PT100 более подходит для крупномасштабного измерения температуры).

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

Pt100 Single Chip Ad Port Chirc

2.2 Выходное напряжение напряжения резистора 0 ~ 5 В аналоговое напряжение, и порт AD микроконтроллера напрямую собирает его.
Конечно, Некоторые схемы питаются микроконтроллером 5 В, и максимальный эксплуатационный ток PT1000 составляет 0,5 мА, Таким образом, для обеспечения нормальной работы компонента необходимо использовать соответствующее значение сопротивления.
Например, 3,3 В в схемах схемы деления напряжения заменяется на 5 В. Преимущество этого заключается в том, что деление напряжения 5 В является более чувствительным, чем напряжение 3,3 В., и коллекция более точная. Помнить, Теоретическое рассчитанное выходное напряжение не может превышать +5V. В противном случае, Микроконтроллер будет поврежден.

2.3 Наиболее часто используемое измерение моста

Схема разделителя напряжения выходов PT100 0 ~ 5 В аналоговое напряжение

Используйте R11, R12, R13 и PT1000 для формирования моста измерения, где r11 = r13 = 10K, R12 = 1000R точный резистор. Когда значение сопротивления PT1000 не равно значению сопротивления R12, мост выведет сигнал разности напряжений уровня MV. Этот сигнал разности напряжений усиливается с помощью схемы усилителя прибора и выводит желаемый сигнал напряжения, который может быть непосредственно подключен к чипу преобразования AD или портом AD микроконтроллера.

Принцип измерения сопротивления этой схемы:

1) Pt1000 - термистор, и его сопротивление изменяется в основном линейно с изменением температуры.

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 разделителя напряжения, мы можем найти uba = ub – Делать > 0.
4) OP07 - оперативный усилитель, и его коэффициент усиления напряжения А 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 разделителя 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 в соответствии со значением сопротивления, чтобы узнать текущую температуру.

2.4 Постоянный источник тока
Из-за эффекта самопогревания термического резистора, Необходимо убедиться, что ток, протекающий через резистор, максимально небольшим, и обычно ожидается, что ток будет менее 10 мА. Было подтверждено, что самопогревание платинового резистора Pt100 1 МВт приведет к изменению температуры 0.02 до 0,75 ℃, Таким образом, уменьшение тока платинового резистора PT100 также может уменьшить изменение температуры. Однако, Если ток слишком маленький, это восприимчиво к шумовым помехам, так что это обычно принимается в 0.5 к 2 мА, Таким образом, ток источника постоянного тока выбирается в качестве источника тока постоянного 1MA.

Выбранный чип является чипом постоянного напряжения TL431, и тогда текущая отрицательная обратная связь используется для преобразования его в источник постоянного тока. Схема показана на рисунке:

Источник постоянного тока резистора PT100 Схема сбора схемы

Оперативный усилитель CA3140 используется для улучшения грузоподъемности источника тока., и формула расчета выходного тока:
Вставьте описание изображения здесь, 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:
Температурная стабильность: Поскольку наша среда измерения температуры 0-100 ℃, Выход источника тока не должен быть чувствительным к температуре. И TL431 имеет чрезвычайно низкий коэффициент температуры 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
Принцип может относиться к приведенному принципу измерения моста.
Низкое температурный получение:

AD620 измеряет раствор для приобретения PT100 высокая температура (150°)

Высокое получение температуры
Вставьте описание изображения здесь

4. Решение схемы приобретения AD620
AD620 PT100 раствор для приобретения для высокой температуры (150°):

AD620 измеряет раствор для приобретения PT100 при низкой температуре (-40°)

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

AD620 измеряет схему сбора PT100 при комнатной температуре (20°)

AD620 PT100 Раствор для приобретения для комнатной температуры (20°):

Схема высокой температуры датчика PT100

5. Анализ антиинтерферентного фильтрации датчиков 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, высокочастотные нарушения, вызванные контролем двигателя и высокоскоростным вращением двигателя.

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 ошибку смещения выхода DC после исправления усилителя прибора, влияя на точность измерения.

5.1 Аэрокосмическая контура сбора воздуха PT1000
Обратитесь к проектированию воздушной схемы приобретения PT1000 для антиэлектромагнитных помех в определенной авиации.

AD623 Схема схемы сбора для датчика PT100

Фильтр устанавливается на самом внешнем конце схемы сбора. Схема предварительной обработки PT1000 подходит для антиэлектромагнитных интерференционных интерференций.; Конкретная схема:
Входное напряжение +15V преобразуется в высокий источник напряжения +5 В через регулятор напряжения. Источник высокого напряжения +5V напрямую подключен к резистору R1, и другой конец резистора R1 делится на два пути. Один подключен к входному входному концу операционного усилителя, а другой подключен к резистору PT1000 и концом 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 входе в рамках всегда равна нулю. После прохождения через фильтр S2, Один конец A резистора PT1000 разделен на два пути, один через резистор R4 в качестве входа 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 качестве входа дифференциального 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. Точное значение сопротивления PT1000 можно рассчитать путем измерения дифференциального напряжения по 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, подключенный к входу в области op amp, а другой, связанный с концом резистора PT1000 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. Фильтр RFI завершает фильтрацию низкопрохожного входного сигнала, и фильтрованные объекты включают в себя интерференцию дифференциального режима и интерференции общего режима, переносимых в входном дифференциальном сигнале. Расчет частоты отсечения ‑3db общих интерференций по интерференции и дифференциальной режиме, переносимых в входном сигнале, показан в формуле:

Аэрокосмическая контура сбора воздуха PT1000

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 M ± 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.

3-проволочный класс B Высокий контроль температуры промышленности PT100 Датчик температуры термического резистора PT100

Type Compression Thermocouple K-e типа, Датчик температуры PT100

Высокая точность датчика температуры PT100 для измерения температуры трансформатора

5.2 T-тип фильтр
Вставьте описание изображения здесь
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.