PT100 اور PT1000 میٹل تھرمل ریزٹر سینسر تحقیقات کے مزاحم کار اور سرکٹس

A temperature acquisition circuit for a PT100 or PT1000 sensor probe typically consists of a stable current source to excite the sensor, a high-precision resistance measurement circuit to detect the change in resistance with temperature, and an analog-to-digital converter (ADC) to convert the measured voltage into a digital signal that can be processed by a microcontroller or data acquisition system; the key difference between a PT100 and PT1000 circuit is the scale of resistance values due to the Pt100 having a nominal resistance of 100 ohms at 0°C while a Pt1000 has 1000 اوہم 0 ° C پر, often requiring adjustments in the measurement circuit depending on the desired accuracy and application.

The article introduces the resistance change of PT100 and PT1000 metal thermal resistor sensor probes at different temperatures, as well as a variety of temperature acquisition circuit solutions. Including resistance voltage division, bridge measurement, constant current source and AD623, AD620 acquisition circuit. In order to resist interference, especially electromagnetic interference in the aerospace field, an airborne PT1000 temperature sensor acquisition circuit design is proposed, including a T-type filter for filtering and improving measurement accuracy.
Abstract generated by CSDN through intelligent technology

PT100 Temperature cable sensor for Precise temperature measurement in containers, tanks and pipes

Temperature sensor probe T100 high temperature -50～260 cable

PT100 platinum resistance temperature sensor for transmitter surface temperature

PT100/PT1000 درجہ حرارت کے حصول سرکٹ حل
1. Temperature resistance change table of PT100 and PT1000 sensors
دھات کے تھرمل ریزسٹرس جیسے نکل, copper and platinum resistors have a positive correlation with the change of temperature. پلاٹینم میں انتہائی مستحکم جسمانی اور کیمیائی خصوصیات ہیں اور یہ سب سے زیادہ استعمال ہوتا ہے. The temperature measurement range of the commonly used platinum resistance Pt100 sensor probes is -200～850℃, and the temperature measurement ranges of Pt500, Pt1000 sensor probes, وغیرہ. یکے بعد دیگرے کم ہیں. PT1000, temperature measurement range is -200～420℃. IEC751 بین الاقوامی معیار کے مطابق, پلاٹینم ریزسٹر PT1000 کی درجہ حرارت کی خصوصیات مندرجہ ذیل ضروریات کو پورا کرتی ہیں:

PT1000 درجہ حرارت کی خصوصیت وکر

PT1000 درجہ حرارت کی خصوصیت وکر کے مطابق, the slope of the resistance characteristic curve changes slightly within the normal operating temperature range (جیسا کہ اعداد و شمار میں دکھایا گیا ہے 1). The approximate relationship between resistance and temperature can be obtained through linear fitting:

PT100 درجہ حرارت کے خلاف مزاحمت کی جدول 1

2. عام طور پر حصول سرکٹ حل

2. 1 Resistor voltage divider output 0~3.3V/3V analog voltage single chip AD port direct acquisition
درجہ حرارت کی پیمائش سرکٹ وولٹیج آؤٹ پٹ رینج 0 ~ 3.3V ہے, PT1000 (PT1000 مزاحمت کی قیمت میں بہت زیادہ تبدیلی آتی ہے, and the temperature measurement sensitivity is higher than PT100; بڑے پیمانے پر درجہ حرارت کی پیمائش کے لئے PT100 زیادہ موزوں ہے).

آسان ترین طریقہ یہ ہے کہ وولٹیج ڈویژن کا طریقہ استعمال کریں. The voltage is generated by the TL431 voltage reference source chip, which is a 4V voltage reference source. Alternatively, REF3140 can be used to generate 4.096V as a reference source. Reference source chips also include REF3120, 3125, 3130, 3133, اور 3140. The chip uses a SOT-32 package and a 5V input voltage. مطلوبہ حوالہ وولٹیج کے مطابق آؤٹ پٹ وولٹیج کا انتخاب کیا جاسکتا ہے. یقینا, according to the normal voltage input range of the AD port of the microcontroller, یہ 3V/3.3V سے تجاوز نہیں کرسکتا.

PT100 single chip AD port circuit direct acquisition

2.2 Resistor voltage division output 0~5V analog voltage, and the AD port of the microcontroller directly collects it.
یقینا, some circuits are powered by a 5V microcontroller, and the maximum operating current of the PT1000 is 0.5mA, so an appropriate resistance value must be used to ensure the normal operation of the component.
مثال کے طور پر, the 3.3V in the voltage division schematic diagram above is replaced by 5V. The advantage of this is that the 5V voltage division is more sensitive than the 3.3V voltage, and the collection is more accurate. یاد رکھیں, نظریاتی حسابی آؤٹ پٹ وولٹیج +5V سے زیادہ نہیں ہوسکتی ہے. ورنہ, the microcontroller will be damaged.

2.3 پل کی پیمائش سب سے زیادہ استعمال شدہ

The voltage divider circuit of PT100 outputs 0~5V analog voltage

Use R11, R12, R13 and Pt1000 to form a measurement bridge, جہاں R11 = R13 = 10K, R12=1000R precision resistor. جب PT1000 کی مزاحمت کی قیمت R12 کی مزاحمت کی قیمت کے برابر نہیں ہے, the bridge will output a mV level voltage difference signal. اس وولٹیج کے فرق سگنل کو آلہ یمپلیفائر سرکٹ کے ذریعہ بڑھاوا دیا جاتا ہے اور مطلوبہ وولٹیج سگنل کو آؤٹ پٹ کرتا ہے, which can be directly connected to the AD conversion chip or the AD port of the microcontroller.

اس سرکٹ کی مزاحمت کی پیمائش کا اصول:

1) PT1000 ایک تھرمسٹر ہے, and its resistance changes basically linearly with the change of temperature.

2) at 0 ڈگری, PT1000 کی مزاحمت 1KΩ ہے, تب یو بی اور یو اے برابر ہیں, وہ ہے, uba = ub – do = 0.
3) یہ فرض کرتے ہوئے کہ ایک خاص درجہ حرارت پر, PT1000 کی مزاحمت 1.5KΩ ہے, تب یو بی اور یو اے برابر نہیں ہیں. According to the voltage divider principle, we can find Uba = Ub – کرو > 0.
4) او پی 07 ایک آپریشنل یمپلیفائر ہے, and its voltage amplification factor A depends on the external circuit, جہاں A = R2/R1 = 17.5.
5) OP07 = UBA کا آؤٹ پٹ وولٹیج UO * a. لہذا اگر ہم OP07 کے آؤٹ پٹ وولٹیج کی پیمائش کے لئے وولٹ میٹر کا استعمال کرتے ہیں, ہم UAB کی قدر کا اندازہ لگا سکتے ہیں. چونکہ متحدہ عرب امارات ایک معروف قدر ہے, ہم یو بی کی قدر کا مزید حساب لگاسکتے ہیں. پھر, using the voltage divider principle, ہم PT1000 کی مخصوص مزاحمت کی قیمت کا حساب لگاسکتے ہیں. یہ عمل سافٹ ویئر کے حساب کتاب کے ذریعے حاصل کیا جاسکتا ہے.
6) اگر ہم کسی بھی درجہ حرارت پر PT1000 کی مزاحمت کی قیمت کو جانتے ہیں, we only need to look up the table according to the resistance value to know the current temperature.

2.4 مستقل موجودہ ماخذ
تھرمل ریزسٹر کے خود حرارتی اثر کی وجہ سے, it is necessary to ensure that the current flowing through the resistor is as small as possible, and generally the current is expected to be less than 10mA. اس بات کی تصدیق کی گئی ہے کہ پلاٹینم ریزسٹر PT100 کی خود گرمی 1 mW will cause a temperature change of 0.02 to 0.75℃, so reducing the current of the platinum resistor PT100 can also reduce its temperature change. تاہم, اگر موجودہ بہت چھوٹا ہے, یہ شور مداخلت کا شکار ہے, so it is generally taken at 0.5 to 2 ایم اے, لہذا مستقل موجودہ ماخذ موجودہ کو 1MA مستقل موجودہ ماخذ کے طور پر منتخب کیا جاتا ہے.

The chip selected is the constant voltage source chip TL431, and then the current negative feedback is used to convert it into a constant current source. سرکٹ کو اعداد و شمار میں دکھایا گیا ہے:

Constant current source of resistor PT100 circuit acquisition scheme

The operational amplifier CA3140 is used to improve the load capacity of the current source, اور آؤٹ پٹ موجودہ کے لئے حساب کتاب کا فارمولا ہے:
Insert picture description here The resistor should be a 0.1% صحت سے متعلق مزاحم. حتمی آؤٹ پٹ موجودہ 0.996ma ہے, وہ ہے, درستگی ہے 0.4%.
مستقل موجودہ ماخذ سرکٹ میں درج ذیل خصوصیات ہونی چاہئیں:
درجہ حرارت کا استحکام: چونکہ ہمارے درجہ حرارت کی پیمائش کا ماحول 0-100 ہے, موجودہ ماخذ کی پیداوار درجہ حرارت سے حساس نہیں ہونی چاہئے. And TL431 has an extremely low temperature coefficient and low temperature drift.

اچھا بوجھ کا ضابطہ: اگر موجودہ لہر بہت بڑی ہے, یہ پڑھنے کی غلطیوں کا سبب بنے گا. نظریاتی تجزیہ کے مطابق. Since the input voltage varies between 100-138.5mV, اور درجہ حرارت کی پیمائش کی حد 0-100 ℃ ہے, درجہ حرارت کی پیمائش کی درستگی ± 1 ڈگری سینٹی گریڈ ہے, لہذا آؤٹ پٹ وولٹیج کو محیطی درجہ حرارت میں ہر 1 ℃ اضافے کے لئے 38.5/100 = 0.385mV سے تبدیل ہونا چاہئے. اس بات کو یقینی بنانے کے لئے کہ موجودہ اتار چڑھاؤ درستگی کو متاثر نہیں کرتا ہے, انتہائی انتہائی کیس پر غور کریں, at 100 ڈگری سیلسیس, PT100 کی مزاحمت کی قیمت 138.5r ہونی چاہئے. پھر موجودہ لہر 0.385/138.5 = 0.000278MA سے کم ہونی چاہئے, وہ ہے, the change in current during the load change should be less than 0.000278mA. اصل تخروپن میں, موجودہ ذریعہ بنیادی طور پر کوئی تبدیلی نہیں ہے.

3. AD623 حصول سرکٹ حل
اصول مذکورہ بالا پل کی پیمائش کے اصول کا حوالہ دے سکتا ہے.
کم درجہ حرارت کا حصول:

AD620 measures PT100 acquisition solution high temperature (150°)

اعلی درجہ حرارت کا حصول
Insert picture description here

4. AD620 حصول سرکٹ حل
AD620 PT100 acquisition solution for high temperature (150°):

AD620 measures PT100 acquisition solution at low temperature (-40°)

AD620 PT100 acquisition solution for low temperature (-40°):

AD620 measures PT100 acquisition scheme at room temperature (20°)

AD620 PT100 acquisition solution for room temperature (20°):

PT100 sensor high temperature acquisition circuit

5. Anti-interference filtering analysis of PT100 and PT1000 sensors
کچھ پیچیدہ میں درجہ حرارت کا حصول, سخت یا خصوصی ماحول بڑی مداخلت کے تابع ہوں گے, بنیادی طور پر EMI اور REI سمیت. مثال کے طور پر, موٹر درجہ حرارت کے حصول کے اطلاق میں, high-frequency disturbances caused by motor control and high-speed rotation of the motor.

ہوا بازی اور ایرو اسپیس گاڑیوں کے اندر درجہ حرارت پر قابو پانے کے منظرنامے کی ایک بڑی تعداد بھی موجود ہے, جو بجلی کے نظام اور ماحولیاتی کنٹرول سسٹم کی پیمائش اور کنٹرول کرتے ہیں. درجہ حرارت پر قابو پانے کا بنیادی درجہ حرارت کی پیمائش ہے. چونکہ تھرمسٹر کی مزاحمت درجہ حرارت کے ساتھ خطی طور پر تبدیل ہوسکتی ہے, درجہ حرارت کی پیمائش کے لئے پلاٹینم مزاحمت کا استعمال ایک اعلی صحت سے متعلق درجہ حرارت کی پیمائش کا ایک موثر طریقہ ہے. اہم مسائل مندرجہ ذیل ہیں:
1. لیڈ تار پر مزاحمت آسانی سے متعارف کروائی جاتی ہے, اس طرح سینسر کی پیمائش کی درستگی کو متاثر کرنا;
2. In certain strong electromagnetic interference environments, the interference may be converted into DC output offset error after being rectified by the instrument amplifier, پیمائش کی درستگی کو متاثر کرنا.

5.1 ایرو اسپیس ایئر بورن PT1000 حصول سرکٹ
کسی خاص ہوابازی میں اینٹی الیکٹرو میگنیٹک مداخلت کے لئے ایئر بورن PT1000 حصول سرکٹ کے ڈیزائن کا حوالہ دیں.

AD623 acquisition circuit scheme for PT100 sensor

حصول سرکٹ کے بیرونی آخر میں ایک فلٹر سیٹ کیا جاتا ہے. The PT1000 acquisition preprocessing circuit is suitable for anti-electromagnetic interference preprocessing of airborne electronic equipment interfaces; the specific circuit is:
+15V ان پٹ وولٹیج کو وولٹیج ریگولیٹر کے ذریعہ +5V اعلی صحت سے متعلق وولٹیج ماخذ میں تبدیل کیا جاتا ہے. The +5V high-precision voltage source is directly connected to the resistor R1, and the other end of the resistor R1 is divided into two paths. One is connected to the in-phase input end of the op amp, and the other is connected to the PT1000 resistor A end through the T-type filter S1. او پی اے ایم پی کی آؤٹ پٹ وولٹیج پیروکار کی تشکیل کے لئے الٹا ان پٹ سے منسلک ہے, اور الٹا ان پٹ وولٹیج ریگولیٹر کے گراؤنڈ پورٹ سے منسلک ہوتا ہے تاکہ یہ یقینی بنایا جاسکے کہ فیز ان پٹ میں وولٹیج ہمیشہ صفر ہے. S2 فلٹر سے گزرنے کے بعد, PT1000 ریزسٹر کے ایک سرے A کو دو راستوں میں تقسیم کیا گیا ہے, one through resistor R4 as the differential voltage input D, اور ایک ریزٹر R2 کے ذریعے Agnd سے. S3 فلٹر سے گزرنے کے بعد, PT1000 ریزسٹر کا دوسرا اختتام B دو راستوں میں تقسیم ہے, one through resistor R5 as the differential voltage input E, اور ایک ریزسٹر R3 کے ذریعے Agnd سے. D اور E کیپسیٹر C3 کے ذریعے جڑے ہوئے ہیں, D کیپسیٹر C1 کے ذریعے AgND سے منسلک ہے, اور E کاپیسیٹر C2 کے ذریعے AgND سے منسلک ہے. The precise resistance value of PT1000 can be calculated by measuring the differential voltage across D and E.

+15V ان پٹ وولٹیج کو وولٹیج ریگولیٹر کے ذریعہ +5V اعلی صحت سے متعلق وولٹیج ماخذ میں تبدیل کیا جاتا ہے. +5V براہ راست R1 سے منسلک ہے. R1 کے دوسرے سرے کو دو راستوں میں تقسیم کیا گیا ہے, ایک اوپی امپ کے ان پٹ ان پٹ سے منسلک, and the other connected to the A end of the PT1000 resistor through the T-type filter S1. او پی اے ایم پی کی آؤٹ پٹ وولٹیج پیروکار کی تشکیل کے لئے الٹا ان پٹ سے منسلک ہے, اور الٹا ان پٹ وولٹیج ریگولیٹر کے گراؤنڈ پورٹ سے منسلک ہوتا ہے تاکہ یہ یقینی بنایا جاسکے کہ الٹا ان پٹ میں وولٹیج ہمیشہ صفر ہوتا ہے. اس وقت, R1 کے ذریعے بہہ جانے والا موجودہ ایک مستقل 0.5ma ہے. وولٹیج ریگولیٹر AD586TQ/883B استعمال کرتا ہے, اور او پی اے ایم پی او پی 467 اے استعمال کرتا ہے.

S2 فلٹر سے گزرنے کے بعد, PT1000 ریزسٹر کے ایک سرے A کو دو راستوں میں تقسیم کیا گیا ہے, ایک ریزٹر R4 کے ذریعے تفریق وولٹیج ان پٹ اینڈ ڈی کے طور پر, اور ایک ریزٹر R2 کے ذریعے Agnd سے. S3 فلٹر سے گزرنے کے بعد, PT1000 ریزسٹر کا دوسرا اختتام B دو راستوں میں تقسیم ہے, ایک ریزٹر R5 کے ذریعے ایک تفریق وولٹیج ان پٹ اینڈ ای کے طور پر, اور ایک ریزسٹر R3 کے ذریعے Agnd سے. D اور E کیپسیٹر C3 کے ذریعے جڑے ہوئے ہیں, D کیپسیٹر C1 کے ذریعے AgND سے منسلک ہے, اور E کاپیسیٹر C2 کے ذریعے AgND سے منسلک ہے.
R4 اور R5 کی مزاحمت 4.02K OHMS ہے, R1 اور R2 کی مزاحمت 1M OHMS ہے, C1 اور C2 کی گنجائش 1000pf ہے, اور C3 کی گنجائش 0.047UF ہے. R4, R5, C1, c2, اور C3 ایک ساتھ ایک RFI فلٹر نیٹ ورک تشکیل دیتے ہیں. The RFI filter completes the low-pass filtering of the input signal, and the objects filtered out include the differential mode interference and common mode interference carried in the input differential signal. ان پٹ سگنل میں کی جانے والی مشترکہ موڈ مداخلت اور تفریق موڈ مداخلت کی —3DB کٹ آف فریکوئنسی کا حساب کتاب فارمولے میں دکھایا گیا ہے۔:

ایرو اسپیس ایئر بورن PT1000 حصول سرکٹ

مزاحمت کی قیمت کو حساب کتاب میں تبدیل کرنا, عام موڈ کٹ آف فریکوئنسی 40 کلو ہرٹز ہے, اور تفریق موڈ کٹ آف فریکوئنسی 2.6 کلو ہرٹز ہے.
اینڈ پوائنٹ بی S4 فلٹر کے ذریعے AgND سے منسلک ہے. ان میں, S1 سے S4 تک فلٹر گراؤنڈ ٹرمینلز سبھی ہوائی جہاز کی بچت کے گراؤنڈ سے جڑے ہوئے ہیں. چونکہ موجودہ PT1000 کے ذریعے بہہ رہا ہے ایک مشہور 0.05ma ہے, PT1000 کی عین مطابق مزاحمت کی قیمت کا حساب D اور E کے دونوں سروں پر تفریق وولٹیج کی پیمائش کرکے کیا جاسکتا ہے۔.
S1 سے S4 T-قسم کے فلٹرز کا استعمال کریں, ماڈل GTL2012X - 103T801, with a cutoff frequency of M±20%. یہ سرکٹ بیرونی انٹرفیس لائنوں میں کم پاس فلٹرز متعارف کراتا ہے اور امتیازی وولٹیج پر آر ایف آئی فلٹرنگ کرتا ہے. PT1000 کے لئے پری پروسیسنگ سرکٹ کے طور پر, یہ برقی مقناطیسی اور آر ایف آئی تابکاری مداخلت کو مؤثر طریقے سے ختم کرتا ہے, جو جمع شدہ اقدار کی وشوسنییتا کو بہت بہتر بناتا ہے. اس کے علاوہ, وولٹیج کو براہ راست PT1000 ریزسٹر کے دونوں سروں سے ماپا جاتا ہے, لیڈ مزاحمت کی وجہ سے ہونے والی غلطی کو ختم کرنا اور مزاحمت کی قیمت کی درستگی کو بہتر بنانا.

3-wire Class B high industrial temperature control PT100 platinum thermal resistor temperature sensor

K-E type compression spring thermocouple, pt100 temperature sensor probe

High precision PT100 temperature sensor for transformer temperature measurement

5.2 ٹی ٹائپ فلٹر
Insert picture description here
ٹی ٹائپ فلٹر دو انڈکٹرز اور کیپسیٹرز پر مشتمل ہے. اس کے دونوں سروں میں زیادہ رکاوٹ ہے, اور اس کے اضافے کی کارکردگی π قسم کے فلٹر کی طرح ہے, لیکن یہ خطرہ نہیں ہے “بج رہا ہے” اور سرکٹس کو سوئچ کرنے میں استعمال کیا جاسکتا ہے.