3-Giải pháp đo dây cho PT100 (RTD) cảm biến

LTSpice mô phỏng sơ đồ đo 3 dây cho PT100 (RTD) cảm biến: Pt100 là cảm biến nhiệt độ điện trở nhiệt, tên đầy đủ là điện trở bạch kim 100 ôm. Nó được làm bằng bạch kim nguyên chất, và giá trị điện trở của nó tăng tuyến tính theo một tỷ lệ nhất định khi nhiệt độ thay đổi.

PT100, tên đầy đủ của điện trở nhiệt bạch kim, là một cảm biến nhiệt độ điện trở làm bằng bạch kim (Pt), và giá trị điện trở của nó thay đổi theo nhiệt độ. các 100 sau PT có nghĩa là giá trị điện trở của nó là 100 ohm ở 0oC, và giá trị điện trở của nó là khoảng 138.5 ohm ở 100oC. Nó có các đặc tính của độ chính xác cao, sự ổn định tốt, khả năng chống nhiễu mạnh mẽ, và mối quan hệ giữa điện trở của nó và sự thay đổi nhiệt độ là: R=R0(1+αT), trong đó α = 0,00392, Ro là 100Ω (giá trị điện trở ở 0oC), và T là nhiệt độ độ C.

Bảng thay đổi nhiệt độ tương ứng PT100

2. Nhập điện trở pt100
Vì không có pt100 trong thư viện thành phần LTspice, chúng ta cần nhập pt100 theo cách thủ công. Vì không tìm thấy file gia vị của pt100, chúng tôi nhập điện trở trượt vào đây để thay thế. Để nhập điện trở trượt, bạn cần thêm ba tệp sau vào thư mục cài đặt LTspice. Sao chép ba tập tin (tăng dần, asy và lib) riêng, tạo tập tin cho mỗi, và cuối cùng đặt chúng vào vị trí tương ứng của bản cài đặt LTSpice. Đặt asc với các sơ đồ khác, đặt asy vào sym dưới lib, và đặt lib vào sub dưới lib. Sau khi thêm, bạn có thể thấy chiết áp trong thành phần trong LTSpice. Chiết áp này là điện trở trượt cần thiết.

chiết áp_test.asc

Phiên bản 4
TỜ GIẤY 1 880 680
DÂY ĐIỆN 272 48 0 48
DÂY ĐIỆN 528 48 272 48
DÂY ĐIỆN 272 80 272 48
DÂY ĐIỆN 528 80 528 48
DÂY ĐIỆN 0 96 0 48
DÂY ĐIỆN 0 192 0 176
DÂY ĐIỆN 272 208 272 176
DÂY ĐIỆN 528 208 528 176
LÁ CỜ 272 208 0
LÁ CỜ 0 192 0
LÁ CỜ 320 128 ra1
LÁ CỜ 528 208 0
LÁ CỜ 576 128 out2
BIỂU TƯỢNG điện áp 0 80 R0
SYMATTR Tên tức thời V1
Giá trị SYMATTR 10
chiết áp BIỂU TƯỢNG 272 176 M0
Tên đệm SYMATTR U1
Cần gạt nước SYMATTR SpiceLine2=0,2
chiết áp BIỂU TƯỢNG 528 176 M0
Tên đệm SYMATTR U2
SYMATTR SpiceLine R=1
Cần gạt nước SYMATTR SpiceLine2=0,8
CHỮ 140 228 Bên trái 2 !.op

chiết áp.asy

Phiên bản 4
Ký hiệuLoại KHỐI
DÒNG Bình thường 16 -31 -15 -16
DÒNG Bình thường -16 -48 16 -31
DÒNG Bình thường 16 -64 -16 -48
DÒNG Bình thường 1 -9 -15 -16
DÒNG Bình thường 1 0 1 -9
DÒNG Bình thường 1 -94 1 -87
DÒNG Bình thường -24 -56 -16 -48
DÒNG Bình thường -24 -40 -15 -48
DÒNG Bình thường -47 -48 -15 -48
DÒNG Bình thường -16 -80 16 -64
DÒNG Bình thường 1 -87 -16 -80
CỬA SỔ 0 30 -90 Bên trái 2
CỬA SỔ 39 30 -50 Bên trái 2
CỬA SỔ 40 31 -23 Bên trái 2
Tiền tố SYMATTR X
SYMATTR ModelFile chiết áp.lib
SYMATTR SpiceLine R=1k
Cần gạt nước SYMATTR SpiceLine2=0,5
Chiết áp SYMATTR Value2
GHIM 0 -96 KHÔNG CÓ 8
PINATTR Tên Pin 1
PINATTR SpiceĐặt hàng 1
GHIM 0 0 KHÔNG CÓ 8
PINATTR Tên Pin 2
PINATTR SpiceĐặt hàng 2
GHIM -48 -48 KHÔNG CÓ 8
PINATTR Tên Pin 3
PINATTR SpiceĐặt hàng 3

chiết áp.lib

* Đây là chiết áp
* _____
* 1–|_____|–2
* |
* 3
*
.chiết áp SUBCKT 1 2 3
.thông số w=giới hạn(khăn lau,1tôi,.999)
R0 1 3 {R*(1-w)}
R1 3 2 {R*(w)}
.KẾT THÚC

3. Cầu Wheatstone để đo điện trở PT100

Kết nối cầu Wheatstone và mô hình mô phỏng LTspice

Cầu một tay hoặc mạch Wheatstone

Kết nối cầu Wheatstone và mô hình mô phỏng LTspice:
Khi cây cầu cân bằng, giá trị đo của đồng hồ đo điện áp eq?%5Cbigtam giác lênU=0

I1*Rt=I2*R2

I1*R3=I2*R4

Từ đây, có thể suy ra rằng: Rt/R3=R2/R4

Đó là: Rt*R4=R2*R3

Kết quả đo điện trở theo cách này không liên quan gì đến độ chính xác của đồng hồ đo điện áp, độ chính xác của điện trở, và sức điện động. Nó tránh được lỗi do thay đổi nguồn điện theo thời gian, và tránh vấn đề phân chia điện áp ampe kế, shunt đo điện áp, và quá nhiều dây chia điện áp.

Các phương pháp đo khác nhau của PT100:

Một số phương pháp hàng đầu của điện trở nhiệt P

Khi điểm nhiệt độ cần đo tại chỗ ở xa thiết bị, cần phải kết nối điện trở nhiệt với dây dẫn. Điện trở của chì là r. Hệ thống hai dây không tránh khỏi sai số do điện trở dây trong quá trình tính toán, và giá trị điện trở thực tế đo được sẽ nhỏ hơn.

Điện trở của điện trở nhiệt cộng với dây dẫn là r

Để bù đắp lỗi, một kết nối bốn dây được giới thiệu. Khi Rt tăng thêm 2r, R2 cũng tăng thêm 2r. Cho dù dây có dài bao nhiêu, cây cầu có thể được cân bằng. Bốn dây cần phải được rút ra. Vì điện áp tại các điểm p và q bằng nhau, chúng có thể tương đương với một điểm, đó là phương thức kết nối ba dây, đó là, phương pháp kết nối ba dây được mô phỏng trong thí nghiệm này. Trong thực tế, ba dây cũng được sử dụng chủ yếu, có tính đến cả tính kinh tế và độ chính xác.

4. Mô phỏng LTSpice đo ba dây

3-đo dây, và kết nối mạch op amp ở đầu ra

Thí nghiệm này sử dụng phép đo ba dây, và kết nối mạch op amp với phần đầu ra để khuếch đại tín hiệu đầu ra để dễ dàng đo lường.
Uo= (V1-V2)*(R17/R15)=20*(V1-V2)

Đó là, V1=(Uo+20*V2)/20

Theo cách phân chia điện áp điện trở:

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

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

Điện áp đầu vào của mô phỏng này là 3V. Sau khi tính toán, V2≈108.434mV
V1=(Uo+2168.68)/20
V1=Rt/(R7+Rpt) *3000
Vì thế: Rt=2000V1/(3000-V1)
Rt là giá trị điện trở tương ứng của PT100. Giá trị nhiệt độ tương ứng có thể thu được bằng cách tra cứu bảng.
Đặt điện trở của biến trở trượt (Rt) ĐẾN 130.6 ohm cho nhiệt độ của 78 độ C., đọc V1, V2, và Uo để tính Rt.

Rt là giá trị điện trở tương ứng của PT100, giá trị nhiệt độ tương ứng

V1 là khoảng 182,82mV, V2 là khoảng 118,46mV, và U0 là khoảng 1,39V. Rpt tính toán là khoảng 129,78V. Bảng này cho thấy nhiệt độ đọc được là 76 độ C., cái nào gần.

Đặt điện trở của biến trở trượt (Rt) ĐẾN 200.05 ohm cho nhiệt độ của 266.5 độ C., đọc V1, V2, và Uo để tính Rt.

V1 là khoảng 270,45mV, V2 là khoảng 118,46mV, và U0 là khoảng 3,0257V. Rpt tính toán là khoảng 198,16V, và giá trị lỗi là khoảng 1%. Bảng này cho thấy nhiệt độ đọc được là 261.3 độ C., với lỗi khoảng 1%.

Nguyên lý đo nhiệt độ của PT100 ba dây chủ yếu dựa trên phương pháp cầu. Mạch đo thường là cầu không cân bằng, và PT100 được sử dụng làm điện trở cánh tay cầu của cầu. Khi dòng điện đi qua PT100, sự thay đổi giá trị điện trở của nó sẽ gây ra sự thay đổi điện áp đầu ra của cầu. Bằng cách đo điện áp đầu ra này, giá trị điện trở của PT100 có thể được tính toán, và sau đó có thể thu được nhiệt độ đo được.
Để loại bỏ ảnh hưởng của điện trở chì, PT100 ba dây áp dụng thiết kế đặc biệt, nối một dây với đầu nguồn của cầu, và hai dây còn lại được kết nối với tay cầu nơi đặt PT100 và tay cầu liền kề với nó. Bằng cách này, cả hai nhánh cầu đều đưa vào điện trở chì có cùng giá trị điện trở, để cây cầu ở trạng thái cân bằng. Vì thế, sự thay đổi điện trở của chì không ảnh hưởng đến kết quả đo. Tuy nhiên, vẫn sẽ có những ảnh hưởng như thiết bị trong phép đo thực tế. Giá trị điện trở đo được không chính xác. Để loại bỏ lỗi này, một số khoản bồi thường có thể được thêm vào khi đọc.