Систем мерења температуре ПТ100 сензор топлотног отпора

2-жица, 3-жица или 4-жичана пт100, Пт500, ПТ1000 сензори су сензори температуре на основу платинских елемената са високом тачношћу, Стабилност и линеарност, и широко се користе у областима које захтевају тачну мерење температуре. А “ПТ100 Термилни систем температуре отпорника” односи се на систем који користи ПТ100 сензор, Врста детектора температуре отпорности (Ртд), Да бисте мерили температуру откривањем промена у њеном електричном отпору, који су директно пропорционални на температури; “Пт” означава платину, и “100” указује да сензор има отпорност 100 ОХМС на 0 ° Ц Израђујући је врло тачну и стабилну методу за мерење температуре у широком распону.

Платинум отпорници се широко користе у средњој температурном опсегу (-200~ 650 ℃). На садашњи, Постоје стандардни термички отпорници температуре израђене од металне платине на тржишту, као што је ПТ100, Пт500, ПТ1000, итд.

Разумети принцип рада ПТ100: ПТ100 је сензор температуре ПТ отпорника. Принцип рада заснован је на топлотном утицају отпорника. Његова вредност отпора мења се са променом температуре. Ова промена је линеарна. На 0 ℃, Вредност отпора ПТ100 је 100 охма. Како температура расте, Вредност отпора такође се такође повећава у складу са тим, Дакле, температура се може тачно закључити мерењем вредности отпора.

Високо прецизно 4-жична класа ПТ100 систем мерења температуре

2-ВИРЕ ПТ100 ПЛАТИНУМ ПЛАТИНУМ ТЕМПЕРАТИОН ЦОНТРОЛ систем за мерење температуре

3-ВИРЕ ПТ100 ТХЕРМАЛ ТЕРМАЛНИ ТЕРМИНСКИ СИСТЕМ МЕРАТОРА

Изаберите одговарајући начин ожичења: Опћенито, 2-жица, 3-Могу се користити жица или четверочна метода ожичења.

Излаз напона сигнала поред моста

Кључне тачке о ПТ100 систему:
Принцип сензора:
ПТ100 сензор је направљен од платине жице чија се електрична отпорност предвидива флуктуацијама температуре.

Метода мерења:
Када се пролази струја кроз ПТ100, Измерје се пад напона преко сензора, који се затим претвара на температуру на основу познатог односа између отпора и температуре.

Широка примена:
ПТ100 сензори се обично користе у индустријским процесима, лабораторије, и друге апликације у којима је потребно прецизно мерење температуре због велике тачности и стабилности.

Компоненте ПТ100 система:
ПТ100 сензорска сонда:
Стварни осетљиви елемент, Обично платинасти жица омотана око керамичке језгре, који се убацује у окружење које ће се мерити.

Сигнални уређај за климатизацију:
Електроника која појачава и претвори мали отпор промена из ПТ100 у мерљиви напон сигнал.

Приказ или систем за прикупљање података:
Уређај који приказује измерену температуру или чува податке за анализу.

Предности употребе ПТ100 система:
Висока тачност:　Сматра се једним од најтачнијих доступних сензора температуре.
Широк температурни опсег:　Може да мери температуре од -200 ° Ц до 850 ° Ц у зависности од дизајна сензора.
Добра линеарност:　Однос између отпора и температуре је врло линеарно, Израда за једноставну интерпретацију података.
Стабилност:　Платинум је веома стабилан материјал, Осигуравање доследних читања током времена.

ПТ100 Табела за индексирање топлотног отпора

Три методе ожичења ПТ100 Платинум отпорника су у принципу различите: 2-Жица и 3-жица мере се методом моста, и однос између температурне вредности и аналогне излазне вредности дат је на крају. 4-жица нема моста. Потпуно је послао константни струјни извор, мерено волтметром, и на крају даје измерени вредност отпорности, што је тешко и скупо користити.
Јер ПТ100 има малу вредност отпорности и високу осетљивост, Вредност отпора оловне жице не може се занемарити. Употреба 3-жичне везе може да елиминише грешку мерења узрокована отпором о воденој линији.
2-жични систем има лоше тачности мерења; 3-жични систем има бољу тачности; 4-жични систем има високу тачност мерења, Али захтева више жица.

Морамо само да знамо само температурно стање ПТ100 на основу излаза напона сигнала поред моста. Када вредност отпора ПТ100 није једнака вредности отпорности РКС-а, Мост излази сигнал диференцијалног притиска, што је врло мало. Пошто је излазни сигнал сензора температуре углавном врло слаб, Потребан је сигнални уређај и круг конверзије да га појача или претвори у образац који је једноставан за пренос, процес, Снимање и приказ. Незнатна промена мерене количине сигнала треба претворити у електрични сигнал. Када појачате ДЦ сигнал, Само-дрифт и неуравнотежен напон ОП АМП-а не може се игнорисати приликом проласка преко ОП АМП-а. Након појачања, Напон сигнала жељене величине може се излазати.
Вредност отпорности на платински отпорник може се добити обрачуном круга или вишеметријским мерењем. Када знамо вредност отпора ПТ100, Можемо мерити и израчунати температуру помоћу вредности отпора.

Користите одговарајуће алгоритме за обраду података: Користите познату температуру и однос отпора да бисте израчунали температуру кроз програмирање. С обзиром да је однос температуре отпора ПТ100 нелинеарно, посебно у областима ниске или високе температуре, Може бити потребно више сложених алгоритама за побољшање тачности.

Утицај фактора животне средине: Представа може утицати фактори животне средине као што су електромагнетни сметњи, Механичка вибрација, и влажност.

Постоје три начина обрачуна мерења температуре:
Метода обрачуна за мерење температуре 1:
Када тачна температура није потребна, Температура ће се повећати за 2.5 ℃ за свако повећање о ОХМ-у у вредности отпорности ПТ100 топлотни отпорник (користи се на ниским температурама). Вредност отпора ПТ100 Сензор температуре је 100 Кад је 0 ℃, Дакле, приближна температура у овом тренутку = (ПТ100 Вредност отпорности-100)*2.5.

Метода обрачуна за мерење температуре 2:
Однос између вредности отпора и температуре отпорника на платину

У опсегу од 0 ~ 850 ℃: РТ = Р0(1+АТ + БТ2);

У опсегу од -200 ~ 0 ℃: РТ = Р0[1+АТ + БТ2 + Ц(Т-100)3];

РТ представља вредност отпорности на платински отпорник на температури т ℃;

Р0 представља вредност отпорности на патинум отпорнику на температури 0 ℃;

А, Б, Ц су константе, А = 3.96847 × 10-3 / ℃; Б = -5.847 × 10-7 / ℃; Ц = -4.22 × 10-12 / ℃;

За топлотни отпорник који задовољава горњи однос, Његов коефицијент температуре је око 3,9 × 10-3 / ℃.

Кроз горњу формулу, Температура се може тачно решити према вредности отпора, али због велике количине израчуна ове методе, Не препоручује се за овај експеримент.

Метода обрачуна температуре три:
ПТ100 има добар линеарни однос са температуром и погодан је за мерење температуре на средњој и ниској температури температуре. Вредност отпора ПТ100 на различитим температурама има једно-на једну одговарајућу мерну мерну скали која је приказана на слици испод, што може интуитивно приказати одговарајући однос између различитих температура и вредности отпора ПТ100.
Температура се може знати проверавањем одговарајуће вредности отпорности путем ПТ100 скале.

ПТ100 Термална скала отпорника

ПТ100 мерни уређај за мерење температуре дизајниран у овом раду користи се најчешће коришћене троструко четворо-смерно оперативно појачало ЛМ324 да би се завршио дизајн круга напајања уређаја и круга појачала са три-оп-амп.

1.1 Круг извора напона

ПТ100 ТХЕРМАЛ ТЕРМАЛНИ ТЕРМАЛНИ СЕНСОРСКИ СЕНТОРСКИ КРУГ

Круг на слици 1 је уобичајени пропорционални оперативни круг. Према анализи идеалног оперативног појачала који ради у линеарној регији, Према принципу виртуелног кратког и виртуалног прекида, Добиве се:

Формула круга прорачуна моста Вхеатстоне

​, Тада је фактор појачања напона затворене петље 2 пролаз, А онда се добије в = 10В, И користи се као стабилан напон напајања струјања у кругу моста Вхеатстоне.

1.2 Трожична веза Вхеатстоне Бридге и ПТ100.
Горе наведена фигура је мост са пшеницом. Услов да мост буде уравнотежен је да су потенцијали бодова Б и Д једнаки. Па кад је мост уравнотежен, Све док Р1, Р2 (Обично фиксне вредности) и Р0 (обично подесиве вредности) се читају, Отпорност РКС се може мерити може се мерити. Р1 / Р2 = М, звани “мултипликатор”.

Вхеатстоне Бридге и ПТ100 Три-жична метода везе

Према принципу мерења температуре ПТ100, Вредност отпора ПТ100 мора да буде правилно позната, Али вредност отпора не може се директно мерити, Дакле, потребан је круг конверзије. Вриједност отпора претворена је у напон сигнал који микроконтролер може да открије микроконтролер”. Круг Вхеатстоне Бридге је инструмент који може правилно мерити отпорност. Као што је приказано на слици 2, Р1, Р2, Р3, и Р4 су њени мост мост. Кад је мост уравнотежен, Р1КСР3 = Р2КСР4 је задовољан. Кад је мост неуравнотежен, Биће разлике напона између тачака А и Б. Према напону тачака А и Б, Одговарајући отпор се може израчунати. Ово је принцип мерења отпора са неуравнотеженим мостом:

ПТ100 Три-жична метода везе

У ствари, Због малог отпора и високе осетљивости ПТ100, Отпорност оловне жице изазваће грешке. Стога, Метода трокреветне везе често се користи у индустрији да би се уклонила ова грешка. Као што је приказано у испрекиданом делу слике 2, Вредност отпорности на оловну жицу једнака је и Р. У овом тренутку, Оружје моста постају р, Р, Р + 2Р, и РТ + 2Р. Кад је мост уравнотежен: Р2. (Р1 + 2Р) = Р1.(Р3 + 2Р), сортирано: РТ = Р1Р3 / Р2 + 2 Р1Р / Р2- 2р. Анализа показује да је Р1 = Р2, Промјена отпорности на жицу нема утицаја на резултат мерења.

1.3 Тро-оп-АМП струилијски круг инструментације
Када се температура промени од 0 ℃ ~ 100 ℃, Отпорност ПТ100 се мења приближно линеарно у опсегу од 100Ω ~ 138,51Ω. Према горе наведеном кругу моста, Мост је уравнотежен на 0 ℃, Дакле, теоријска вредност излаза моста треба да буде 0 У, и када је температура 100 ℃, Излаз моста је: УАБ = У7Кс(Р1 /(Р1 + Р2)-Р3 /(Р2 + Р3)), то је, УАБ = 10к(138.51/(10000 + 138.51)-100/(10000 + 100)) = 0.037599В. Пошто је ово миливолт сигнал, Потребно је појачати овај напон да би га открио на АД Цхип.

Као што је приказано на слици 3, Појачало за инструментацију је уређај који појачава мале сигнале у бучном окружењу. Има низу предности као што су ниски дрифт, Мала потрошња енергије, Високи омјер одбијања у општем режиму, Широки опсег напајања и мале величине. Користи карактеристике диференцијалних малих сигнала који су поднесени на већим сигналима општег мода, који могу истовремено уклонити сигнале уобичајених мода и појачати диференцијалне сигнале. Излазни напон стандардног круга појачала са три-оп-АМП инструментацијом је, Хере Р8 = Р10 = 20 КΩ, Р9 = Р11 = 20 кΩ, Р4 = Р7 = 100КΩ, што може појачати улазни напон сигнал 150 пролаз, тако да теоријски излазни напон моста може се појачати 0 ~ 2,34 В. Али ово је само теоријска вредност. У стварном процесу, Много је фактора који могу проузроковати промене отпора. Стога, Р3 се може заменити прецизним подесивим отпорником да олакшају нулану кругу.

ПТ100 сензор Три-ОП појачало АМП инструмент појачало

2. Дизајн софтвера

2.1 Поступак најмање квадрата и ПТ100 Линеарно уградња

У температурном опсегу од 0 ℃≤т≤850 ℃, Однос између ПТ100 Отпорности и температуре је: Р = 100 (1 +АТ + БТ2), где је а = 3.90802к 10-3; Б =- -5.80к 10-7; Ц = 4.2735 к 10-12

Може се видети да отпорност ПТ100 и температуре нису апсолутни линеарни однос, већ парабола. Стога, Ако се Т, екстрахује, Потребна је квадратна коријенска операција, који уводи сложенију функцију функције и заузима велику количину ЦПУ ресурса јединственог микрорачунара. Да реши овај проблем, Можемо користити најмање методе квадрата за линеарно одговара односу између температуре и отпора. ” Уградња кривице за најмање квадрата је уобичајена метода за експерименталну обраду података. Његов принцип је пронаћи полинолну функцију да минимизира збир квадратних грешака са оригиналним подацима.

2.2 АД дигитална температура претворбе
Принцип мерења температуре ПТ100 је да добије вредност температуре на основу вредности отпорности, Дакле, вредност отпора топлотне отпорника мора се прво одредити. Према хардверском кругу, Однос између излазног напона УАБ круга моста и излазни напон УАД ОП АМП инструмент појачало је: Нод = јав. Ауф јер систем користи 12-битни огласни чип, однос између дигиталне количине и аналогне количине је: УАД / АД = 5/4096. Однос између излазног напона моста и дигитална количина огласа може се добити комбиновањем претходне две једначине, то је, УАД / АД = 5 /(4096У). Онда, Замењен је у излазни напон моста УАБ = У7Кс (РТ / (Р1 + РТ) -Р3 / (Р2 + Р3) ), и израз РР и дигиталне количине огласа могу се добити. Решење је:

АД Дигитална регулатна формула температуре конверзије

Након што је познавао вредност отпора ПТ100, одговарајућа вредност температуре може се добити у складу са линеарним прикладним једначином у одељку 2.1.

2.3 Дигитално филтрирање једноструких чипа
Да би се побољшала тачност мерења температуре ПТ100, У програму софтвера може се додати програм дигиталног филтрирања, који не захтева додавање хардверских кругова и може побољшати стабилност и поузданост система. Много је метода филтрирања у систему апликације за клип микрорачунара. Приликом прављења одређеног селекције, Предности и недостаци методе филтрирања и важећих објеката треба анализирати и упоредити и упоредити, тако да одаберете одговарајућу методу филтрирања. Алгоритам средње просечне методе филтрирања је прво континуирано прикупљање података, Затим уклоните минималну вредност и максималну вредност, и на крају израчунати аритметичка средња средства преосталих података. Овај метод филтрирања је погодан за мерење параметара који се полако мењају, као што је температура, и може ефикасно умањити сметње изазване флуктуацијама узрокованим случајним факторима или грешкама узрокованим нестабилношћу узорка.

Процес рада система:
Када се температура објекта мери промене, Отпорност ПТ100 промена, и мост са пшеничким камењем ће излазити одговарајући напонски сигнал. Овај сигнал је функција отпора ПТ100. Овај Милливолт сигнал појачава тро-оп појачало за инструментацију са три оп-амп и шаље се на огласни чип, који претвара аналогну количину у дигиталну количину и прочита га микроконтролер. Микроконтролер чита чип са АД ЦХИП-а и извршава програм филтрирања, претварање стабилне дигиталне количине у отпорност ПТ100 кроз прорачун. Затим ће микроконтролер одабрати одговарајући уграђени линеарни модел у складу са величином вредности отпора да бисте израчунали тренутну вредност температуре, и на крају прикажите податке о температури на ЛЦД екрану.