యొక్క ఉష్ణోగ్రత సముపార్జన 2, 3, మరియు 4-వైర్ PT100 ఉష్ణోగ్రత సెన్సార్లు

వ్యాసం ఎలాగో పరిచయం చేస్తుంది 2, 3, మరియు 4-వైర్ PT100 సెన్సార్లు నిరోధక మార్పుల ద్వారా వోల్టేజ్ సిగ్నల్స్‌గా మార్చబడతాయి, మరియు సెన్సార్‌ను రక్షించడానికి మరియు సిగ్నల్ మార్పిడి యొక్క ఖచ్చితత్వాన్ని నిర్ధారించడానికి స్థిరమైన ప్రస్తుత మూలం ఉపయోగించబడుతుంది. PT100 సెన్సార్ దాని విద్యుత్ నిరోధకతలో మార్పును కొలవడం ద్వారా ఉష్ణోగ్రతను పొందుతుంది, ఇది ప్రత్యక్షంగా బహిర్గతమయ్యే ఉష్ణోగ్రతతో సహసంబంధం కలిగి ఉంటుంది; ఉష్ణోగ్రత పెరుగుతుంది, సెన్సార్ లోపల ప్లాటినం మూలకం యొక్క నిరోధకత కూడా పెరుగుతుంది, ఈ నిరోధక మార్పు ఆధారంగా ఉష్ణోగ్రత యొక్క ఖచ్చితమైన గణనను అనుమతిస్తుంది; ముఖ్యంగా, ది “100” PT100లో సెన్సార్ నిరోధకతను కలిగి ఉందని సూచిస్తుంది 100 0°C వద్ద ఓం, మరియు ఈ విలువ ఉష్ణోగ్రత హెచ్చుతగ్గులతో ఊహాజనితంగా మారుతుంది. సర్క్యూట్ డిజైన్‌లో MCP604 కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క అప్లికేషన్ తక్కువ ఇన్‌పుట్ ఆఫ్‌సెట్ వోల్టేజ్ మరియు ఖచ్చితత్వంపై బయాస్ కరెంట్ వంటి దాని లక్షణాల ప్రభావాన్ని నొక్కి చెబుతుంది.. సర్క్యూట్ డిజైన్‌లో ఖచ్చితత్వాన్ని మెరుగుపరచడానికి సాఫ్ట్‌వేర్ క్రమాంకనం ఉపయోగించబడుతుంది, భౌతిక సర్దుబాటు యొక్క అసౌకర్యాన్ని నివారించడం. చివరగా, వ్యాసం ఉష్ణోగ్రత మరియు ప్లాటినం నిరోధక విలువ మధ్య సంబంధ సూత్రాన్ని అందిస్తుంది, ఇది ఉష్ణోగ్రత విలువను లెక్కించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.

2-వైర్ PT100 ఉష్ణోగ్రత సెన్సార్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత కొనుగోలు రూపకల్పన

చైనా అనుకూల 3-వైర్ PT100 ఉష్ణోగ్రత సెన్సార్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత కొనుగోలు

4-వైర్ PT100 ఉష్ణోగ్రత సెన్సార్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత కొనుగోలు

PT100 ఉష్ణోగ్రత సముపార్జన గురించి కీలక అంశాలు:
రెసిస్టెన్స్ టెంపరేచర్ డిటెక్టర్ (Rtd):
PT100 అనేది ఒక రకమైన RTD, దాని విద్యుత్ నిరోధకతలో మార్పులను గుర్తించడం ద్వారా ఉష్ణోగ్రతను కొలుస్తుంది.
ప్లాటినం మూలకం:
PT100లోని సెన్సింగ్ మూలకం ప్లాటినంతో తయారు చేయబడింది, ఇది ప్రతిఘటన మరియు ఉష్ణోగ్రత మధ్య చాలా స్థిరమైన మరియు సరళ సంబంధాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది.
కొలత ప్రక్రియ: ఉష్ణోగ్రత కొలవవలసిన వాతావరణంలో సెన్సార్ ఉంచబడుతుంది.
ప్లాటినం మూలకం యొక్క ప్రతిఘటన ప్రత్యేక ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్ ఉపయోగించి కొలుస్తారు.
ప్లాటినం యొక్క తెలిసిన ఉష్ణోగ్రత గుణకం ఆధారంగా గణిత సూత్రాన్ని ఉపయోగించి కొలిచిన ప్రతిఘటన విలువ ఉష్ణోగ్రతగా మార్చబడుతుంది.

PT100 సెన్సార్ల ప్రయోజనాలు:
అధిక ఖచ్చితత్వం: ప్లాటినం యొక్క స్థిరమైన ప్రవర్తన కారణంగా అందుబాటులో ఉన్న అత్యంత ఖచ్చితమైన ఉష్ణోగ్రత సెన్సార్లలో ఒకటిగా పరిగణించబడుతుంది.
విస్తృత ఉష్ణోగ్రత పరిధి:　సెన్సార్ డిజైన్‌పై ఆధారపడి ఉష్ణోగ్రతలు -200°C నుండి 850°C వరకు కొలవగలవు.
మంచి సరళత: ప్రతిఘటన మరియు ఉష్ణోగ్రత మధ్య సంబంధం సాపేక్షంగా సరళంగా ఉంటుంది, డేటా వివరణను సరళీకృతం చేయడం.

ముఖ్యమైన పరిశీలనలు:
క్రమాంకనం: ఖచ్చితమైన కొలతలను నిర్ధారించడానికి, PT100 సెన్సార్‌లను రెఫరెన్స్ ప్రమాణానికి వ్యతిరేకంగా క్రమం తప్పకుండా క్రమాంకనం చేయాలి.
లీడ్ వైర్ నిరోధకత: కనెక్ట్ చేసే వైర్ల నిరోధకత కొలత ఖచ్చితత్వాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది, కాబట్టి ప్రధాన వైర్ పరిహారం యొక్క సరైన పరిశీలన తరచుగా అవసరం.
అప్లికేషన్ అనుకూలత: అత్యంత ఖచ్చితమైన సమయంలో, PT100 సెన్సార్‌లు చాలా కఠినమైన వాతావరణాలకు లేదా చాలా వేగంగా ప్రతిస్పందన సమయాలు అవసరమయ్యే అప్లికేషన్‌లకు తగినవి కాకపోవచ్చు..

1. సిగ్నల్ సముపార్జన యొక్క ప్రాథమిక సూత్రాలు
PT100 ఉష్ణోగ్రత సంకేతాలను రెసిస్టెన్స్ అవుట్‌పుట్‌లుగా మారుస్తుంది, మరియు దాని ప్రతిఘటన విలువ పరిధి నుండి ఉంటుంది 0 200Ω వరకు. AD కన్వర్టర్ వోల్టేజీని మాత్రమే మార్చగలదు మరియు నేరుగా ఉష్ణోగ్రతను సేకరించదు. అందువల్ల, PT100ని శక్తివంతం చేయడానికి మరియు నిరోధక మార్పులను వోల్టేజ్ మార్పులుగా మార్చడానికి 1mA స్థిరమైన ప్రస్తుత మూలం అవసరం. స్థిరమైన కరెంట్ మూలాన్ని ఉపయోగించడం వల్ల కలిగే ప్రయోజనం ఏమిటంటే అది సెన్సార్ యొక్క జీవితాన్ని పొడిగించగలదు. ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్ పరిధి కాబట్టి 0 200mV వరకు, ఎలక్ట్రికల్ సిగ్నల్ డేటాను పొందేందుకు సిగ్నల్‌ను విస్తరించి, ఆపై ADని మార్చాలి.

స్థిరమైన వోల్టేజ్ మూల రూపకల్పనను ఉపయోగించకపోవడానికి కారణాలు:

విద్యుత్ సరఫరా కోసం స్థిరమైన వోల్టేజ్ మూలాన్ని ఉపయోగించినట్లయితే, ఆపై రెసిస్టర్ మరియు PT100 సిరీస్‌లో అనుసంధానించబడి ఉంటాయి, మరియు వోల్టేజ్ విభజించబడింది, ఒక సమస్య ఉంది. PT100 యొక్క ప్రతిఘటన చాలా తక్కువగా ఉన్నప్పుడు, PT100 ద్వారా ప్రవహించే కరెంట్ చాలా పెద్దది, తక్కువ సెన్సార్ జీవితం ఫలితంగా.

2. op amp MCP604ని ఉపయోగిస్తుంది
MCP604 ఫీచర్లు:
1) వోల్టేజ్ పరిధి 2.7~6.0V
2) అవుట్‌పుట్ రైల్-టు-రైల్
3) ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రత పరిధి: -40°C నుండి +85 °C
4) ఇన్‌పుట్ ఆఫ్‌సెట్ వోల్టేజ్ ±3mV, సాధారణ విలువ 1mV, అధిక సున్నితత్వం.
5) ఇన్‌పుట్ బయాస్ కరెంట్ 1pA, TA = +85°C ఉన్నప్పుడు, I=20pA, సముపార్జన ఖచ్చితత్వాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది.
6) లీనియర్ అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ స్వింగ్: VSS+0.1 ~ VDD–0.1, యూనిట్ వి.

విద్యుత్ సరఫరా వోల్టేజ్ 3.3V ఉన్నప్పుడు, లీనియర్ అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ స్వింగ్ 0.1~3.2V. సరళ ప్రాంతంలో విస్తరించిన సిగ్నల్ పని చేస్తుందని నిర్ధారించడానికి, VDD=3.3V ఉన్నప్పుడు, మేము MCP604 అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌ని అలాగే ఉండేలా సెట్ చేసాము: 0.5op amp సర్క్యూట్ డిజైన్ అవసరాలను తీర్చడానికి V ~ 2.5V.

అనలాగ్ ఎలక్ట్రానిక్స్ పుస్తకంలోని op amp ఆదర్శవంతమైన కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్, ఇది వాస్తవ యాంప్లిఫైయర్ నుండి భిన్నంగా ఉంటుంది. అందువల్ల, ఇది పరిగణనలోకి తీసుకోవడం అవసరం “ఇన్పుట్ ఆఫ్సెట్ వోల్టేజ్”, “ఇన్పుట్ బయాస్ కరెంట్” మరియు “లీనియర్ అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ స్వింగ్” రూపకల్పన చేసేటప్పుడు.

3. సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం
చిత్రంలో R11 అనేది సంతృప్త వక్రీకరణ నుండి అవకలన యాంప్లిఫైయర్ అవుట్‌పుట్ యొక్క చివరి దశను నిరోధించడానికి ఒక బయాస్ సర్క్యూట్.
1) అవుట్‌పుట్ లోపాన్ని తగ్గించడానికి తగిన యాంప్లిఫికేషన్ ఫ్యాక్టర్‌ను ఎంచుకోండి. ఇన్‌పుట్ ఆఫ్‌సెట్ వోల్టేజ్ ఉనికి కారణంగా, యాంప్లిఫికేషన్ కారకం పెరిగినప్పుడు, అవుట్‌పుట్ లోపం కూడా పెరుగుతుంది, ఇది డిజైన్‌లో పరిగణించాలి.
2) ఈ సర్క్యూట్ యొక్క యాంప్లిఫికేషన్ కారకం 10. సాధారణ ఇన్‌పుట్ ఆఫ్‌సెట్ వోల్టేజ్ 3mV అని ఊహిస్తే, ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్ 5mVకి మారితే, 2mV విస్తరించబడదు, ఇది 20mV అవుట్‌పుట్ లోపాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

MCP604 సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రాన్ని ఉపయోగించి PT100 ఉష్ణోగ్రత డిటెక్టర్ op amp

Vo4 = (విన్1 – Vref)*10
I=1mA, Vref=Vo3=1.65V
1.7V<= విన్<=1.9V, 1.7V<=V02<=1.9
1.8V<=Vo1<=2V, op amp సరళ ప్రాంతంలో పని చేస్తుందని నిర్ధారించుకోండి, ఇది చాలా ముఖ్యమైనది
0.5V<=Vo4<=2.5V, op amp సరళ ప్రాంతంలో పని చేస్తుందని నిర్ధారించుకోండి, అందుకే సిరీస్‌లో 50Ω అవసరం.

ఇన్‌పుట్ రెసిస్టెన్స్ 1Ω ద్వారా మారినప్పుడు, వోట్ 10mVకి మారుతుంది. MCP604 యొక్క ఇన్‌పుట్ పరిహారం వోల్టేజ్ ±3mV కాబట్టి, 0.3333Ω మార్పు ఉన్నప్పుడు, 3.333mV మార్పు ఉంటుంది, మరియు సముపార్జన సున్నితత్వం ఎక్కువగా ఉంటుంది.
ఎప్పుడు 0<=రిన్<=200Ω ఇన్‌పుట్, లూప్ 50Ωతో సిరీస్‌లో కనెక్ట్ చేయబడినందున, 50ఓహ్<=Rx<=250Ω
విన్1 – Vref = Rx*0.001, యూనిట్ A

4. సాఫ్ట్‌వేర్ క్రమాంకనం
కొత్త ఇంజనీర్లు ఎల్లప్పుడూ రెసిస్టర్‌ల ఖచ్చితత్వాన్ని మెరుగుపరచడానికి ప్రయత్నిస్తారు, కానీ లోపం ఇంకా పెద్దది. కొంతమంది ఇంజనీర్లు నిరంతరం సర్దుబాటు చేయగల రెసిస్టర్‌లను ఉపయోగిస్తారు, వారి నిరోధక విలువలను సర్దుబాటు చేయండి, మరియు అవుట్‌పుట్ బదిలీ సంబంధానికి అనుగుణంగా ఉండేలా మల్టీమీటర్‌లను ఉపయోగించండి. ఈ ఖచ్చితత్వం మెరుగుపడినట్లు కనిపిస్తోంది, కానీ అది ఉత్పత్తికి అనుకూలమైనది కాదు, మరియు PCB రూపకల్పన యొక్క కష్టం కూడా పెరిగింది. డీబగ్గింగ్ చేసినా, సర్దుబాటు స్క్రూ చేతితో తాకినట్లయితే, అది లోపాలను కలిగించవచ్చు. ఉత్పత్తి కోసం స్థిరమైన రెసిస్టర్‌లను ఉపయోగించడం మరియు ఖచ్చితమైన క్రమాంకనం సాధించడంలో సహాయపడటానికి సాఫ్ట్‌వేర్‌ను ఉపయోగించడం మాత్రమే మార్గం.
1) రిన్=0 ఉన్నప్పుడు, వోల్టేజ్ విలువను చదివి V50గా రికార్డ్ చేయండి. V50ని సేవ్ చేయండి, ఇది PT100 నిరోధక విలువ మార్పుతో మారదు ఎందుకంటే ఇది స్థిరమైన ప్రస్తుత మూలం ద్వారా శక్తిని పొందుతుంది.
2) నామినల్ రెసిస్టర్‌ను కనెక్ట్ చేయండి, రూ=100Ωని అనుమతించండి, వోల్టేజ్ విలువను చదివి V150గా రికార్డ్ చేయండి. V150ని సేవ్ చేయండి, ఉష్ణోగ్రత ఉన్నప్పుడు చదివే వోల్టేజ్ విలువ 0.
3) ప్రస్తుత యాంప్లిఫికేషన్ కారకాన్ని లెక్కించండి: Io = (V150 – V50) / రూ; నన్ను రక్షించు, క్రమాంకనం పూర్తయిందని అర్థం.
4) ఇన్‌పుట్ రెసిస్టెన్స్ R అయినప్పుడు, వోల్టేజ్ రీడ్ Vo, అప్పుడు R = (Vo- V50) / Io
పై వివరణ ద్వారా, సాఫ్ట్‌వేర్ క్రమాంకనం గొప్ప ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది, అనుకూలమైన ఉత్పత్తి మాత్రమే కాదు, కానీ అధిక ఖచ్చితత్వం కూడా. ఖచ్చితత్వాన్ని మెరుగుపరచడానికి, అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌ను కూడా అనేక విరామాలుగా విభజించవచ్చు, విడిగా క్రమాంకనం చేయబడింది, మరియు వివిధ Io పొందవచ్చు, తద్వారా అవుట్‌పుట్ లీనియారిటీ మెరుగ్గా ఉంటుంది. ఈ ఆలోచనలు నా రూపకల్పనలో ప్రతిబింబిస్తాయి.

OP AMP MCP604 సర్క్యూట్ డిజైన్

5. ఉష్ణోగ్రతను లెక్కించండి
ఉష్ణోగ్రత కంటే తక్కువగా ఉన్నప్పుడు 0,
R0*C*t^4 – 100R0*C*t^3 + R0*B*t^2 + R0*A*t + R0 – Rt=0
ఉష్ణోగ్రత కంటే ఎక్కువ లేదా సమానంగా ఉన్నప్పుడు 0, Rt=R0*(1+A*t+b*t*t)
వివరణ:
Rt అనేది t℃ వద్ద ప్లాటినం రెసిస్టర్ యొక్క నిరోధక విలువ
R0 అనేది 0℃ 100Ω వద్ద ప్లాటినం రెసిస్టర్ యొక్క ప్రతిఘటన విలువ
A=3.9082×10^-3
B=-5.80195×10^-7
సి=-4.2735×10^-12

6. Pt100 ఉష్ణోగ్రత సెన్సార్
Pt100 ఉష్ణోగ్రత సెన్సార్ సానుకూల ఉష్ణోగ్రత గుణకం థర్మిస్టర్ సెన్సార్, మరియు దాని ప్రధాన సాంకేతిక పారామితులు క్రింది విధంగా ఉన్నాయి:
1) కొలత ఉష్ణోగ్రత పరిధి: -200℃ ~ +850℃;
2) అనుమతించదగిన విచలనం విలువ Δ℃: గ్రేడ్ A ±(0.15+0.002|t|), గ్రేడ్ B ±(0.30+0.005|t|);
3) కనిష్ట చొప్పించే లోతు: థర్మల్ రెసిస్టర్ యొక్క కనిష్ట చొప్పించే లోతు ≥200mm;
4) అనుమతించదగిన కరెంట్: < 5mA;
5) Pt100 ఉష్ణోగ్రత సెన్సార్ వైబ్రేషన్ నిరోధకత యొక్క ప్రయోజనాలను కూడా కలిగి ఉంది, మంచి స్థిరత్వం, అధిక ఖచ్చితత్వం, మరియు అధిక ఒత్తిడి. ప్లాటినం థర్మల్ రెసిస్టర్ మంచి లీనియరిటీని కలిగి ఉంది. మధ్య మారుతున్నప్పుడు 0 మరియు 100 డిగ్రీల సెల్సియస్, గరిష్ట నాన్ లీనియర్ విచలనం 0.5℃ కంటే తక్కువ;
ఉష్ణోగ్రత ఉన్నప్పుడు < 0, R0*C*t^4 – 100R0*C*t^3 + R0*B*t^2 + R0*A*t + R0 – Rt=0
ఉష్ణోగ్రత ≥ ఉన్నప్పుడు 0, Rt= R0*(1+A*t+b*t*t)
పై సంబంధం ప్రకారం, సుమారు ప్రతిఘటన పరిధి: 18Ω~390.3Ω, -197℃ 18Ω, 850Ω 390.3Ω;
వివరణ:
Rt అనేది t℃ వద్ద ప్లాటినం రెసిస్టర్ యొక్క నిరోధక విలువ, R0 అనేది 0℃ వద్ద ప్లాటినం రెసిస్టర్ యొక్క ప్రతిఘటన విలువ, 100ఓహ్
A=3.9082×10^-3, B=-5.80195×10^-7, సి=-4.2735×10^-12
PT100 ప్లాటినం మెటల్ ఉష్ణోగ్రత సెన్సార్ సూచన మాన్యువల్
6) సర్క్యూట్ డిజైన్
7) PT100 ఉష్ణోగ్రత మరియు ప్రతిఘటన మధ్య సంబంధం
PT100 ఉష్ణోగ్రత మరియు ప్రతిఘటన క్రింది సమీకరణాన్ని సంతృప్తిపరుస్తాయి:
ఉష్ణోగ్రత ≤0 ఉన్నప్పుడు, R0*C*t^4 – 100*R0*C*t^3 + R0*B*t^2 + R0*A*t + R0 – Rt=0
ఉష్ణోగ్రత ≥0 ఉన్నప్పుడు, R0*B*t^2 + R0*A*t + R0 – Rt =0

PT100 ఉష్ణోగ్రత మరియు ప్రతిఘటన పోలిక పట్టిక

వివరణ:
Rt అనేది t℃ వద్ద ప్లాటినం రెసిస్టర్ యొక్క నిరోధక విలువ, R0 అనేది 0℃ వద్ద ప్లాటినం రెసిస్టర్ యొక్క ప్రతిఘటన విలువ, 100ఓహ్
A=3.9082×10^-3, B=-5.80195×10^-7, సి=-4.2735×10^-12

1. గణన సౌలభ్యం కోసం, ఉష్ణోగ్రత ≤0 ఉన్నప్పుడు, వీలు:
డబుల్ a=R0*C*100000=100*(-4.2735×10^-12)*100000=-4.2735/100000
డబుల్ b=–100*R0*C*100000=-100*100*(-4.2735×10^-12)*100000=4.2735/1000
డబుల్ c= R0*B*100000=100*(-5.80195×10^-7)*100000=-5.80195
డబుల్ d=R0*A*100000=100*(3.9082×10^-3)*100000=39082
డబుల్ ఇ = (100-Rt)*100000
ఉష్ణోగ్రత ≤ ఉన్నప్పుడు 0, a*t^4 + b*t^3 + c*t^2 + d*t + ఇ=0
ఇక్కడ x3 అనేది 0℃ కంటే తక్కువ ఉన్నప్పుడు PT100 యొక్క పరిష్కారం.

2. గణన సౌలభ్యం కోసం, ఉష్ణోగ్రత కంటే ఎక్కువ లేదా సమానంగా ఉన్నప్పుడు 0
డబుల్ a= R0*B*100000=100*(-5.80195×10^-7)*100000=-5.80195
డబుల్ b=R0*A*100000=100*(3.9082×10^-3)*100000=39082
డబుల్ c= (100-Rt)*100000
ఉష్ణోగ్రత ≥0 ఉన్నప్పుడు, a*t^2 + b*t + c =0
t = [ SQRT( b*b – 4*a * c )-బి ] / 2 / ఎ
19.785Ω -197℃కి అనుగుణంగా ఉంటుంది, ద్రవ నత్రజని యొక్క ఉష్ణోగ్రత
18.486Ω -200℃కి అనుగుణంగా ఉంటుంది
96.085Ω -10℃కి అనుగుణంగా ఉంటుంది
138.505Ω 100℃కి అనుగుణంగా ఉంటుంది
175.845Ω 200℃కి అనుగుణంగా ఉంటుంది
247.045Ω 400℃కి అనుగుణంగా ఉంటుంది