ตัวต้านทานความร้อนเซ็นเซอร์ PT100 คืออะไร? 3-สายวัดอุณหภูมิ PT100

ภาพรวมของเซ็นเซอร์ตัวต้านทานความร้อน PT100 :
เมื่อ PT100 อยู่ที่ 0 องศาเซลเซียส, ความต้านทานของมันคือ 100 โอห์ม, นี่คือเหตุผลว่าทำไมจึงมีชื่อว่า PT100. ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นในอัตราที่สม่ำเสมอโดยประมาณเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น. แต่ความสัมพันธ์ระหว่างพวกเขาไม่ใช่ความสัมพันธ์สัดส่วนที่ง่าย, แต่ควรอยู่ใกล้กับพาราโบลา. เนื่องจากการแยกความต้านทาน PT100 ต่อองศาเซลเซียสมีขนาดเล็กมาก, ภายใน1Ω, มันถูกกำหนดให้มีวงจรที่ซับซ้อนมากขึ้น, เพราะในการใช้งานจริง, ลวดจะยาวขึ้น, จะมีการต้านทานสาย, และจะมีการรบกวน, ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากมากที่จะอ่านความต้านทาน. PT100 มักจะมีสองสาย, วิธีการวัดแบบสามสายและสี่สาย, แต่ละคนมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง. สายไฟมากขึ้น, ยิ่งวงจรการวัดที่ซับซ้อนมากขึ้นและค่าใช้จ่ายที่สูงขึ้น, แต่ความแม่นยำที่สอดคล้องกันนั้นดีกว่า. มักจะมีแผนการทดสอบหลายแบบ, ใช้ IC เฉพาะสำหรับการอ่าน, หรือแหล่งกระแสไฟฟ้าคงที่, หรือแอมป์ op เพื่อสร้าง. ICS โดยเฉพาะมีราคาแพงตามธรรมชาติ, ดังนั้นบทความนี้ใช้แอมป์ OP เพื่อสร้างและรวบรวมค่าความต้านทาน PT100. รูปต่อไปนี้เป็นภาพบางส่วนของสเกล PT100:

ชิป PT100, นั่นคือ, ความต้านทานของมันคือ 100 โอห์มที่ 0 องศา, 18.52 โอห์มที่ -200 องศา, 175.86 โอห์มที่ 200 องศา, และ 375.70 โอห์มที่ 800 องศา.

ความต้านทานความร้อน PT100 K ประเภท, โพรบอุณหภูมิความอุณหภูมิเทอร์โมคัปเปิ้ล

3-สายวัดอุณหภูมิ PT100

เซ็นเซอร์อุณหภูมิที่ติดตั้งพื้นผิว PT100 Platinum ความร้อนความร้อนโพรบอุณหภูมิมอเตอร์

สูตรความต้านทานความร้อนอยู่ในรูปของ Rt=Ro(1+ก*t+B*t*t);Rt=โร[1+ก*t+B*t*t+C(ที-100)*t*t*t], t หมายถึงอุณหภูมิเซลเซียส, Ro คือค่าความต้านทานที่ศูนย์องศาเซลเซียส, ก, บี, C เป็นค่าสัมประสิทธิ์ที่ระบุทั้งหมด, สำหรับ Pt100, Ro เท่ากับ 100 ℃.

ช่วงการวัดของเซ็นเซอร์อุณหภูมิ PT100:
-200℃～+850 ℃; ค่าเบี่ยงเบนที่อนุญาต△℃: คลาส A ±(0.15＋ 0.002│t│), คลาส B ±(0.30＋ 0.005│t│). เวลาตอบสนองความร้อน <30ส; ความลึกการแทรกขั้นต่ำ: ความลึกการแทรกขั้นต่ำของตัวต้านทานความร้อนคือ≥200มม..

กระแสที่อนุญาต≤5ma. นอกจากนี้, เซ็นเซอร์อุณหภูมิ PT100 ยังมีข้อดีของความต้านทานการสั่นสะเทือน, เสถียรภาพที่ดี, ความแม่นยำสูง, และความต้านทานแรงดันสูง.

ดู? กระแสไม่เกิน 5mA, และความต้านทานเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิ, ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าควรได้รับความสนใจ.

เพื่อปรับปรุงความแม่นยำของการวัดอุณหภูมิ, ควรใช้แหล่งจ่ายไฟสะพาน 1V, และแหล่งจ่ายไฟอ้างอิง 5V ของตัวแปลง A/D ควรมีความเสถียรในระดับ 1MV. หากราคาอนุญาต, ความเป็นเส้นตรงของเซ็นเซอร์ PT100, ตัวแปลง A/D และแอมป์ OP ควรสูง. ในเวลาเดียวกัน, การใช้ซอฟต์แวร์เพื่อแก้ไขข้อผิดพลาดสามารถทำให้อุณหภูมิที่วัดได้ถูกต้องถึง± 0.2 ℃.

การใช้เซ็นเซอร์อุณหภูมิ PT100, เซ็นเซอร์อุณหภูมิ PT100 เป็นสัญญาณอะนาล็อก. มีสองรูปแบบในการใช้งานจริง: หนึ่งคือไม่จำเป็นต้องแสดงและรวบรวมเป็นส่วนใหญ่เป็น PLC. ในกรณีนี้, เมื่อใช้งาน, จำเป็นต้องใช้วงจรรวม PT100 เพียงคันเดียว. ควรสังเกตว่าวงจรรวมนี้ไม่ได้รวบรวมสัญญาณปัจจุบัน แต่ค่าความต้านทาน. วงจรรวม PT100 (ต้องการแหล่งจ่ายไฟ +-12VDC เพื่อให้แรงดันไฟฟ้าทำงาน) แปลงความต้านทานที่รวบรวมเป็น 1-5VDC โดยตรงและป้อนเข้าเป็น PLC. หลังจากเรียบง่าย +-*/ การคำนวณ, สามารถรับค่าอุณหภูมิที่สอดคล้องกันได้ (แบบฟอร์มนี้สามารถรวบรวมหลายช่องทางในเวลาเดียวกัน). ประเภทอื่นคือเซ็นเซอร์อุณหภูมิ PT100 เดี่ยว (แหล่งจ่ายไฟทำงานคือ 24vdc), ซึ่งสร้างกระแส 4-20mA, จากนั้นแปลงกระแสไฟฟ้า 4-20MA เป็นแรงดัน 1-5V ผ่านแผงวงจรปัจจุบัน 4-20MA. ความแตกต่างคือมันสามารถเชื่อมต่อกับเครื่องมือบ่งชี้แม่เหล็กไฟฟ้า. ส่วนที่เหลือนั้นเหมือนกัน, ดังนั้นฉันจะไม่อธิบายอย่างละเอียด.

ช่วงแอปพลิเคชัน
* แบริ่ง, กระบอกสูบ, ท่อน้ำมัน, ท่อน้ำ, ท่อไอน้ำ, เครื่องจักรสิ่งทอ, เครื่องปรับอากาศ, เครื่องทำน้ำอุ่นและการวัดอุณหภูมิและการควบคุมอุปกรณ์อุตสาหกรรมขนาดเล็กอื่น ๆ.
* เครื่องปรับอากาศรถยนต์, ตู้เย็น, ตู้แช่แข็ง, ตู้น้ำ, เครื่องชงกาแฟ, เครื่องอบผ้า, เตาอบแห้งที่อุณหภูมิกลางและอุณหภูมิต่ำ, กล่องอุณหภูมิคงที่, ฯลฯ.
* การวัดความร้อน/ความเย็นท่อวัดความร้อน, เครื่องปรับอากาศกลางการวัดพลังงานความร้อนในครัวเรือนและการวัดอุณหภูมิและการควบคุมอุณหภูมิของสนามอุตสาหกรรม.

ภาพรวมของหลักการของสามสาย PT100
รูปด้านบนเป็นวงจร PT100 preamplifier สามสาย. เซ็นเซอร์ PT100 นำไปสู่สายไฟสามสายของวัสดุเดียวกัน, เส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวลวด, และวิธีการเชื่อมต่อจะแสดงในรูป. แรงดันไฟฟ้า 2V ถูกนำไปใช้กับวงจรบริดจ์ที่ประกอบด้วย R14, R20, R15, Z1, PT100 และความต้านทานลวด. Z1, Z2, Z3, D11, D12, D83 และตัวเก็บประจุแต่ละตัวมีบทบาทการกรองและการป้องกันในวงจร. พวกเขาสามารถเพิกเฉยในระหว่างการวิเคราะห์แบบคงที่. Z1, Z2, Z3 ถือได้ว่าเป็นวงจรลัดวงจร, และ D11, D12, D83 และตัวเก็บประจุแต่ละตัวถือได้ว่าเป็นวงจรเปิด. จากตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า, v3 = 2*r20/(R14 + 20)= 200/1100 = 2/11 ……อัน. จากเสมือนสั้น, แรงดันไฟฟ้าของพิน 6 และ 7 ของ u8b เท่ากับแรงดันไฟฟ้าของพิน 5 v4 = v3 ……ข. จากการลัดวงจรเสมือนจริง, เรารู้ว่าไม่มีกระแสไหลผ่านพินที่สองของ U8A, ดังนั้นกระแสที่ไหลผ่าน R18 และ R19 จึงเท่ากัน. (V2-V4)/R19 =(V5-V2)/R18 ……C. จากการลัดวงจรเสมือนจริง, เรารู้ว่าไม่มีกระแสกระแสไหลผ่านพินที่สามของ u8a, v1 = v7 ……d. ในวงจรสะพาน, R15 เชื่อมต่อเป็นซีรีส์กับ Z1, PT100 และความต้านทานสาย, และแรงดันไฟฟ้าที่ได้จากการเชื่อมต่อ PT100 และความต้านทานสายในซีรีย์จะถูกเพิ่มลงในพินที่สามของ U8A ผ่านตัวต้านทาน R17, V7 = 2*(RX+2R0)/(R15+RX+2R0) ……อี. จากการลัดวงจรเสมือนจริง, เรารู้ว่าแรงดันไฟฟ้าของพินที่สามและพินที่สองของ U8A เท่ากัน, v1 = v2 ……f. จาก abcdef, เราได้รับ (V5-V7)/100-(V7-V3)/2.2. ง่าย, เราได้รับ v5 =(102.2*V7-100V3)/2.2, นั่นคือ, V5 =(204.4(RX+2R0)/(1000+RX+2R0) - 200/11)/2.2 ……ก. แรงดันเอาต์พุต V5 ในสูตรด้านบนเป็นฟังก์ชันของ RX. มาดูอิทธิพลของการต่อต้านสาย. โปรดทราบว่ามี V5 สองตัวในไดอะแกรมวงจร. ในบริบท, เราอ้างถึงหนึ่งใน U8A. ไม่มีความสัมพันธ์ระหว่างทั้งสอง. แรงดันตกที่เกิดขึ้นบนความต้านทานของเส้นที่ด้านล่างของ PT100 ผ่านความต้านทานเส้นตรงกลาง, Z2, และ R22, และเพิ่มลงในพิน 10 ของ U8C. จากการขาดการเชื่อมต่อเสมือนจริง, เรารู้ว่า v5 = v8 = v9 = 2*r0/(R15+RX+2R0) ……อัน. (V6-V10)/R25 = V10/R26……ข. จากการลัดวงจรในจินตนาการ, เรารู้ว่า v10 = v5……C. จากสูตร ABC, เราได้รับ v6 =(102.2/2.2)V5 = 204.4R0/[2.2(1000+RX+2R0)]……ชม.. จากกลุ่มสมการประกอบด้วยสูตร GH, เรารู้ว่าหากมีการวัดค่า V5 และ V6, สามารถคำนวณ RX และ R0 ได้. รู้ rx, เราสามารถรู้อุณหภูมิโดยค้นหาสเกล PT100. ดังนั้น, เราได้สองสูตร, คือ V6 = 204.4R0/[2.2(1000+RX+2R0)] และ v5 =(204.4(RX+2R0)/(1000+RX+2R0) - 200/11)/2.2. V5 และ V6 เป็นแรงดันไฟฟ้าที่เราต้องการรวบรวม, ซึ่งเป็นเงื่อนไขที่ทราบ. เพื่อรับสูตรสุดท้าย, เราต้องแก้สูตรทั้งสองนี้. อนึ่ง, Z1, Z2 และ Z3 เป็นตัวกรองสามขั้วผ่านตัวเก็บประจุผ่านหลุม. วัตถุจริงจะแสดงในรูปด้านล่าง, ด้วยปลั๊กอินและเวอร์ชันเมาท์พื้นผิว.