3-Рішення для вимірювання дроту для PT100 (RTD) датчик

LTSpice моделювання 3-провідної схеми вимірювання для PT100 (RTD) датчик: Pt100 - терморезисторний датчик температури, повна назва - платиновий резистор 100 Ом. Він виготовлений із чистої платини, і його значення опору зростає лінійно в певній пропорції при зміні температури.

PT100, повна назва платинового терморезистора, являє собою резистивний датчик температури з платини (Пт), і значення його опору змінюється з температурою. The 100 після PT означає, що його значення опору дорівнює 100 Ом при 0 ℃, а його значення опору становить близько 138.5 Ом при 100 ℃. Має характеристики високої точності, хороша стійкість, Сильна здатність до інтерференцій, і залежність між його опором і зміною температури: R=R0(1+αT), де α =0,00392, Ro дорівнює 100 Ом (значення опору при 0 ℃), і T - температура за Цельсієм.

PT100 температурна стійкість відповідно до таблиці змін

2. Імпорт резистора pt100
Оскільки в бібліотеці компонентів LTspice немає pt100, нам потрібно імпортувати pt100 вручну. Оскільки файл спецій pt100 не знайдено, ми імпортуємо сюди ковзний резистор як заміну. Щоб імпортувати ковзний резистор, вам потрібно додати наступні три файли в каталог встановлення LTspice. Скопіюйте три файли (за зростанням, asy і lib) окремо, створити файли для кожного, і, нарешті, помістіть їх у відповідне місце встановлення LTSpice. Помістіть asc з іншими схемами, помістіть asy в sym під lib, і помістіть lib у sub під lib. Після додавання, Ви можете побачити потенціометр у компоненті LTSpice. Цей потенціометр є необхідним ковзним резистором.

potentiometer_test.asc

Версія 4
ЛИСТ 1 880 680
ДРІТ 272 48 0 48
ДРІТ 528 48 272 48
ДРІТ 272 80 272 48
ДРІТ 528 80 528 48
ДРІТ 0 96 0 48
ДРІТ 0 192 0 176
ДРІТ 272 208 272 176
ДРІТ 528 208 528 176
ПРАПОР 272 208 0
ПРАПОР 0 192 0
ПРАПОР 320 128 out1
ПРАПОР 528 208 0
ПРАПОР 576 128 out2
СИМВОЛ напруги 0 80 R0
SYMATTR InstName V1
Значення SYMATTR 10
СИМВОЛ потенціометра 272 176 M0
SYMATTR InstName U1
Склоочисник SYMATTR SpiceLine2=0,2
СИМВОЛ потенціометра 528 176 M0
SYMATTR InstName U2
SYMATTR SpiceLine R=1
Склоочисник SYMATTR SpiceLine2=0,8
ТЕКСТ 140 228 Ліворуч 2 !.ор

потенціометр.аси

Версія 4
SymbolType BLOCK
ЛІНІЯ Нормальна 16 -31 -15 -16
ЛІНІЯ Нормальна -16 -48 16 -31
ЛІНІЯ Нормальна 16 -64 -16 -48
ЛІНІЯ Нормальна 1 -9 -15 -16
ЛІНІЯ Нормальна 1 0 1 -9
ЛІНІЯ Нормальна 1 -94 1 -87
ЛІНІЯ Нормальна -24 -56 -16 -48
ЛІНІЯ Нормальна -24 -40 -15 -48
ЛІНІЯ Нормальна -47 -48 -15 -48
ЛІНІЯ Нормальна -16 -80 16 -64
ЛІНІЯ Нормальна 1 -87 -16 -80
ВІКНО 0 30 -90 Ліворуч 2
ВІКНО 39 30 -50 Ліворуч 2
ВІКНО 40 31 -23 Ліворуч 2
SYMATTR Префікс X
SYMATTR ModelFile potentiometer.lib
SYMATTR SpiceLine R=1k
Склоочисник SYMATTR SpiceLine2=0,5
Потенціометр SYMATTR Value2
PIN-код 0 -96 ЖОДНОГО 8
PINATTR PinName 1
PINATTR SpiceOrder 1
PIN-код 0 0 ЖОДНОГО 8
PINATTR PinName 2
PINATTR SpiceOrder 2
PIN-код -48 -48 ЖОДНОГО 8
PINATTR PinName 3
PINATTR SpiceOrder 3

potentiometer.lib

* Це потенціометр
* _____
* 1–|_____|–2
* |
* 3
*
.Потенціометр SUBCKT 1 2 3
.параметр w=ліміт(склоочисник,1м,.999)
R0 1 3 {R*(1-w)}
R1 3 2 {R*(w)}
.ЗАКІНЧУЄТЬСЯ

3. Міст Вітстона для вимірювання опору PT100

З’єднання мосту Вітстона та імітаційна модель LTspice

Одноплечий міст або схема Уітстона

З’єднання мосту Вітстона та імітаційна модель LTspice:
Коли міст збалансований, вимірюване значення вимірювача напруги екв?%5CвеликийтрикутникupU=0

I1*Rt=I2*R2

I1*R3=I2*R4

З цього, можна зробити висновок, що: Rt/R3=R2/R4

Тобто: Rt*R4=R2*R3

Результат вимірювання опору таким чином не має нічого спільного з точністю вимірювача напруги, точність опору, і електрорушійна сила. Це дозволяє уникнути помилок, спричинених зміною джерела живлення з часом, і дозволяє уникнути проблеми поділу напруги амперметра, шунт вимірювача напруги, і занадто багато поділу напруги дроту.

Різні методи вимірювання PT100:

Кілька провідних методів терморезистора P

Коли точка температури, яку необхідно виміряти на місці, знаходиться далеко від приладу, необхідно з'єднати терморезистор з підвідним проводом. Опір свинцю r. Двопровідна система не може уникнути помилки, викликаної опором дроту під час розрахунку, і фактичне виміряне значення опору буде меншим.

Опір терморезистора плюс підвідного дроту дорівнює r

Щоб компенсувати помилку, вводиться чотирипровідне з'єднання. Коли Rt збільшується на 2р, R2 також збільшується на 2r. Незалежно від довжини дроту, міст можна збалансувати. Потрібно протягнути чотири дроти. Оскільки напруги в точках p і q рівні, вони можуть бути еквівалентними одній точці, це трипровідний спосіб підключення, тобто, метод трипровідного підключення, змодельований у цьому експерименті. На практиці, також в основному використовується трипровідний, враховуючи як економію, так і точність.

4. Трипровідне вимірювання моделювання LTSpice

3-вимірювання дроту, і підключіть схему операційного підсилювача на виході

У цьому експерименті використовується трипровідне вимірювання, і підключає схему операційного підсилювача до вихідної частини для посилення вихідного сигналу для легкого вимірювання.
Uo= (V1-V2)*(R17/R15)=20*(V1-V2)

Тобто, V1=(Uo+20*V2)/20

Відповідно до поділу напруги резистора:

V1 = Vs*(Rt/(R2+Rt))

V2 = Vs*(R10/(R9+R10))

Вхідна напруга цієї симуляції становить 3 В. Після розрахунку, V2≈108,434 мВ
V1=(Uo+2168,68)/20
V1=Rt/(R7+Rpt) *3000
Отже: Rt=2000В1/(3000-V1)
Rt — відповідне значення опору PT100. Відповідне значення температури можна отримати, переглянувши таблицю.
Установіть опір ковзного реостата (Rt) до 130.6 Ом для температури 78 градусів Цельсія, читати V1, V2, і Uo для обчислення Rt.

Rt — відповідне значення опору PT100, відповідне значення температури

V1 становить приблизно 182,82 мВ, V2 становить приблизно 118,46 мВ, і U0 становить приблизно 1,39 В. Розраховане Rpt становить приблизно 129,78 В. Таблиця показує, що показана температура 76 градусів Цельсія, який знаходиться близько.

Установіть опір ковзного реостата (Rt) до 200.05 Ом для температури 266.5 градусів Цельсія, читати V1, V2, і Uo для обчислення Rt.

V1 становить приблизно 270,45 мВ, V2 становить приблизно 118,46 мВ, і U0 становить приблизно 3,0257 В. Розраховане Rpt становить приблизно 198,16 В, і значення помилки приблизно 1%. Таблиця показує, що показана температура 261.3 градусів Цельсія, з похибкою о 1%.

Принцип вимірювання температури трипровідного PT100 в основному заснований на мостовому методі. Вимірювальна схема зазвичай є незбалансованим мостом, і PT100 використовується як резистор плеча мосту. Коли струм проходить через PT100, зміна значення його опору призведе до зміни вихідної напруги моста. Вимірюючи цю вихідну напругу, можна розрахувати значення опору PT100, і тоді можна отримати виміряну температуру.
З метою усунення впливу опору свинцю, трипровідний PT100 має особливий дизайн, підключення одного дроту до джерела живлення моста, а інші два дроти під’єднані до мостового плеча, де розташований PT100, і мостового плеча поруч із ним. Таким чином, обидві плечі моста створюють свинцеві опори однакового значення опору, щоб міст був у збалансованому стані. Отже, зміна опору електроду не впливає на результат вимірювання. Проте, у фактичних вимірюваннях все ще будуть впливи, такі як пристрої. Виміряне значення опору є неточним. Щоб усунути цю помилку, під час читання можна додати певну компенсацію.