English
Afrikaans
العربية
বাংলা
bosanski jezik
Български
Català
粤语
中文(简体)
中文(漢字)
Hrvatski
Čeština
Nederlands
Eesti keel
Suomi
Français
Deutsch
Ελληνικά
हिन्दी; हिंदी
Magyar
Bahasa Indonesia
Italiano
日本語
한국어
Latviešu valoda
Lietuvių kalba
македонски јазик
Bahasa Melayu
Norsk
پارسی
Polski
Português
Română
Русский
Cрпски језик
Slovenčina
Slovenščina
Español
Svenska
ภาษาไทย
Türkçe
Українська
اردو
Tiếng Việt
1. Bảng thay đổi điện trở nhiệt PT100 và PT1000
Điện trở nhiệt kim loại như niken, Điện trở đồng và bạch kim có mối tương quan dương với sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ. Bạch kim có các đặc tính vật lý và hóa học ổn định nhất và được sử dụng rộng rãi nhất. Phạm vi đo nhiệt độ của điện trở bạch kim Pt100 thường được sử dụng là -200 ~ 850oC. Ngoài ra, phạm vi đo nhiệt độ của Pt500, PT1000, vân vân. được giảm liên tiếp. PT1000, phạm vi đo nhiệt độ -200 ～ 420oC. Theo tiêu chuẩn quốc tế IEC751, Các đặc tính nhiệt độ của điện trở bạch kim PT1000 đáp ứng các yêu cầu sau đây:
Đường cong đặc trưng nhiệt độ PT1000
Theo đường cong đặc trưng nhiệt độ PT1000, độ dốc của đường cong đặc tính điện trở thay đổi ít trong phạm vi nhiệt độ hoạt động bình thường (như trong hình 1). Thông qua khớp tuyến tính, mối quan hệ gần đúng giữa điện trở và nhiệt độ là:
1.1 Bảng thay đổi điện trở nhiệt độ PT100
Bảng thay đổi điện trở nhiệt độ PT100
1.2 Bảng thay đổi điện trở nhiệt PT1000
Bảng thay đổi khả năng chịu nhiệt độ PT1000
2. Các giải pháp mạch thu nhận thường được sử dụng
2.1 Đầu ra phân chia điện áp điện trở Điện áp analog 0 ~ 3,3V/3V
Thu thập trực tiếp cổng AD chip đơn
Phạm vi đầu ra của mạch đo nhiệt độ là 0 ~ 3,3V, PT1000 (Giá trị điện trở PT1000 thay đổi rất nhiều, độ nhạy đo nhiệt độ cao hơn PT100; PT100 phù hợp hơn để đo nhiệt độ quy mô lớn).
Điện trở chia điện áp đầu ra điện áp analog 0 ~ 3,3V 3V
Cách đơn giản nhất là sử dụng phương pháp phân chia điện áp. Điện áp là điện áp nguồn 4V được tạo ra bởi chip nguồn tham chiếu điện áp TL431, hoặc REF3140 có thể được sử dụng để tạo ra 4.096V làm nguồn tham chiếu. Các chip nguồn tham khảo cũng bao gồm REF3120, 3125, 3130, 3133, Và 3140. Chip sử dụng gói SOT-32 và điện áp đầu vào 5V. Điện áp đầu ra có thể được chọn theo điện áp tham chiếu cần thiết. Tất nhiên rồi, theo phạm vi đầu vào điện áp bình thường của cổng MCU AD, nó không thể vượt quá 3V/3,3V.
2.2 Đầu ra phân chia điện áp điện trở 0 ~ 5V điện áp tương tự Cổng MCU AD thu thập trực tiếp.
Tất nhiên rồi, một số mạch sử dụng nguồn điện 5V MCU, và dòng hoạt động tối đa của PT1000 là 0,5mA, vì vậy nên sử dụng giá trị điện trở thích hợp để đảm bảo hoạt động bình thường của các bộ phận.
Ví dụ, 3,3V trong sơ đồ phân chia điện áp ở trên được thay thế bằng 5V. Ưu điểm của việc này là việc phân chia điện áp 5V nhạy hơn 3,3V, và việc mua lại chính xác hơn. Nhớ, Điện áp đầu ra được tính toán lý thuyết không thể vượt quá +5V. Nếu không thì, nó sẽ gây thiệt hại cho MCU.
2.3 Phép đo cầu được sử dụng phổ biến nhất
R11, R12, R13 và Pt1000 được sử dụng để tạo thành cầu đo, trong đó R11 = R13 = 10k, Điện trở chính xác R12=1000R. Khi giá trị điện trở của PT1000 không bằng giá trị điện trở của R12, cầu sẽ phát ra tín hiệu chênh lệch điện áp mức mV. Tín hiệu chênh lệch điện áp này được khuếch đại bởi mạch khuếch đại thiết bị và đầu ra tín hiệu điện áp mong muốn. Tín hiệu này có thể được kết nối trực tiếp với chip chuyển đổi AD hoặc cổng AD của vi điều khiển.
R11, R12, R13 và Pt1000 được sử dụng để tạo thành cầu đo
Nguyên tắc đo sức đề kháng của mạch này:
1) PT1000 là một nhiệt điện trở. Khi nhiệt độ thay đổi, điện trở về cơ bản thay đổi tuyến tính.
2) Tại 0 độ, Điện trở của PT1000 là 1kΩ, Sau đó, UB và UA bằng nhau, đó là, Uba = ub – Làm = 0.
3) Giả sử rằng ở một nhiệt độ nhất định, Điện trở của PT1000 là 1,5kΩ, Sau đó, UB và UA không bằng nhau. Theo nguyên lý phân chia điện áp, chúng ta có thể tìm ra rằng Uba = Ub – LÀM > 0.
4) OP07 là bộ khuếch đại hoạt động, và mức tăng điện áp A của nó phụ thuộc vào mạch ngoài, trong đó a = r2/r1 = 17.5.
5) Điện áp đầu ra UO của OP07 = UBA * MỘT. Vì vậy, nếu chúng ta sử dụng vôn kế để đo điện áp đầu ra của OP07, Chúng ta có thể suy ra giá trị của UAB. Vì ua là một giá trị đã biết, Chúng ta có thể tính thêm giá trị của UB. Sau đó, sử dụng nguyên lý phân chia điện áp, Chúng ta có thể tính toán giá trị điện trở cụ thể của PT1000. Quá trình này có thể đạt được thông qua tính toán phần mềm.
6) Nếu chúng ta biết giá trị điện trở của PT1000 ở bất kỳ nhiệt độ nào, chúng ta chỉ cần tra bảng dựa vào giá trị điện trở là có thể biết được nhiệt độ hiện tại.
2.4 Nguồn hiện tại không đổi
Do tác dụng tự làm nóng của điện trở nhiệt, dòng điện chạy qua điện trở phải càng nhỏ càng tốt. Nói chung là, dòng điện dự kiến sẽ nhỏ hơn 10mA. Nó đã được xác minh rằng sự tự làm nóng của điện trở bạch kim PT100 của 1 mW sẽ gây ra sự thay đổi nhiệt độ 0,02-0,75oC. Vì thế, giảm dòng điện của điện trở bạch kim PT100 cũng có thể làm giảm sự thay đổi nhiệt độ của nó. Tuy nhiên, Nếu dòng điện quá nhỏ, nó dễ bị nhiễu tiếng ồn, vì vậy giá trị nói chung là 0.5-2 ma, Vì vậy, dòng điện dòng không đổi được chọn làm nguồn không đổi 1mA.
Chip được chọn là chip nguồn điện áp không đổi TL431, và sau đó được chuyển đổi thành nguồn dòng không đổi bằng cách sử dụng dòng phản hồi âm. Mạch được hiển thị trong hình
Trong số đó, bộ khuếch đại hoạt động CA3140 được sử dụng để cải thiện khả năng tải của nguồn hiện tại, và công thức tính toán cho dòng đầu ra là:
Điện trở phải là một 0.1% Điện trở chính xác. Dòng sản lượng cuối cùng là 0,996mA, đó là, Độ chính xác là 0.4%.
Mạch nguồn hiện tại không đổi nên có các đặc điểm sau
Chọn chip nguồn điện áp không đổi TL431
Sự ổn định nhiệt độ: Vì môi trường đo nhiệt độ của chúng tôi là 0-100, đầu ra của nguồn hiện tại không được nhạy cảm với nhiệt độ. TL431 có hệ số nhiệt độ cực thấp và độ trôi nhiệt độ thấp.
Quy định tải tốt: Nếu gợn hiện tại quá lớn, nó sẽ gây ra lỗi đọc. Theo phân tích lý thuyết, vì điện áp đầu vào dao động trong khoảng 100-138,5mV, và phạm vi đo nhiệt độ là 0-100, Độ chính xác đo nhiệt độ là ± 1 độ Celsius, Vì vậy, điện áp đầu ra sẽ thay đổi 38,5/100 = 0,385mV cho mỗi 1 tăng nhiệt độ môi trường. Để đảm bảo rằng sự biến động hiện tại không ảnh hưởng đến độ chính xác, Xem xét trường hợp cực đoan nhất, Tại 100 độ C., Giá trị điện trở của PT100 phải là 138,5R. Sau đó, gợn sóng hiện tại phải nhỏ hơn 0,385/138,5 = 0,000278MA, đó là, sự thay đổi hiện tại trong quá trình thay đổi tải phải nhỏ hơn 0,000278mA. Trong mô phỏng thực tế, Nguồn hiện tại về cơ bản vẫn không thay đổi.
3. Giải pháp mạch thu nhận AD623
Giải pháp mạch PT1000 mua lại AD623
Nguyên tắc có thể đề cập đến nguyên tắc đo cầu trên.
Thu nhận nhiệt độ thấp:
Thu nhận nhiệt độ cao
4. Giải pháp Mạch thu nhận AD620
Giải pháp thu nhận AD620 PT100
Giải pháp thu nhận nhiệt độ cao AD620 PT100 (150°):
Giải pháp thu nhận AD620 PT100 ở nhiệt độ thấp (-40°):
Giải pháp thu nhận nhiệt độ phòng AD620 PT100 (20°):
5. Phân tích lọc chống nhiễu PT100 và PT1000
Thu nhận nhiệt độ trong một số phức tạp, môi trường khắc nghiệt hoặc đặc biệt sẽ bị can thiệp lớn, Chủ yếu bao gồm EMI và REI.
Ví dụ, Trong việc áp dụng thu nhận nhiệt độ động cơ, điều khiển động cơ và tốc độ quay cao của động cơ gây ra nhiễu tần số cao.
Ngoài ra còn có một số lượng lớn các kịch bản kiểm soát nhiệt độ bên trong các phương tiện hàng không và hàng không vũ trụ, Đo lường và kiểm soát hệ thống điện và hệ thống kiểm soát môi trường nào. Lõi của kiểm soát nhiệt độ là đo nhiệt độ. Vì điện trở của nhiệt điện trở có thể thay đổi tuyến tính theo nhiệt độ, Sử dụng điện trở bạch kim để đo nhiệt độ là phương pháp đo nhiệt độ chính xác cao hiệu quả. Các vấn đề chính như sau:
1. Điện trở trên dây dẫn dễ dàng được giới thiệu, do đó ảnh hưởng đến độ chính xác đo của cảm biến;
2. Trong một số môi trường nhiễu điện từ mạnh, nhiễu có thể được chuyển đổi thành đầu ra DC sau khi được chỉnh lưu bằng bộ khuếch đại nhạc cụ
Lỗi bù đắp, ảnh hưởng đến độ chính xác đo lường.
5.1 Mạch thu nhận PT1000 trong không khí hàng không
Mạch thu nhận PT1000 trong không khí hàng không
Tham khảo thiết kế của mạch thu thập PT1000 trong không khí để có sự can thiệp chống điện cực trong một ngành hàng không nhất định.
Một bộ lọc được đặt ở đầu ngoài cùng của mạch mua lại. Mạch tiền xử lý thu nhận PT1000 phù hợp cho quá trình tiền xử lý chống nhiễu điện từ của giao diện thiết bị điện tử trên không;
Mạch cụ thể là:
Điện áp đầu vào +15V được chuyển đổi thành nguồn điện áp có độ chính xác cao +5V thông qua bộ điều chỉnh điện áp, và nguồn điện áp có độ chính xác cao +5V được nối trực tiếp với điện trở R1.
Đầu kia của điện trở R1 được chia thành hai đường dẫn, một kết nối với đầu vào trong pha của OP amp, và đầu còn lại được kết nối với điện trở PT1000 Một đầu thông qua bộ lọc loại T S1. Đầu ra của OP amp được kết nối với đầu vào đảo ngược để tạo thành một người theo dõi điện áp, và đầu vào đảo ngược được kết nối với cổng mặt đất của bộ điều chỉnh điện áp để đảm bảo rằng điện áp ở đầu vào trong pha luôn bằng không. Sau khi đi qua bộ lọc S2, Một đầu A của điện trở PT1000 được chia thành hai đường dẫn, một đường dẫn được sử dụng làm đầu vào điện áp vi sai D thông qua điện trở R4, và đường còn lại nối tới AGND thông qua điện trở R2. Sau khi đi qua bộ lọc S3, Đầu khác B của điện trở PT1000 được chia thành hai đường dẫn, một đường dẫn được sử dụng làm đầu vào điện áp vi sai E thông qua điện trở R5, và đường còn lại nối tới AGND thông qua điện trở R3. D và E được kết nối thông qua tụ C3, D được kết nối với AGND thông qua tụ C1, và E được kết nối với AGND thông qua tụ C2; giá trị điện trở chính xác của PT1000 có thể được tính bằng cách đo chênh lệch điện áp giữa D và E.
Điện áp đầu vào +15V được chuyển đổi thành nguồn điện áp có độ chính xác cao +5V thông qua bộ điều chỉnh điện áp. +5V được kết nối trực tiếp với R1. Đầu kia của R1 được chia thành hai đường dẫn, một cái được kết nối với đầu vào cùng pha của op amp, và cái còn lại được kết nối với điện trở PT1000 A thông qua bộ lọc loại T S1. Đầu ra của OP amp được kết nối với đầu vào đảo ngược để tạo thành một người theo dõi điện áp, và đầu vào đảo ngược được kết nối với cổng mặt đất của bộ điều chỉnh điện áp để đảm bảo rằng điện áp ở đầu vào đảo ngược luôn bằng không. Tại thời điểm này, dòng điện chảy qua R1 là một hằng số 0,5mA. Bộ điều chỉnh điện áp sử dụng AD586TQ/883B, và OP amp sử dụng OP467A.
Sau khi đi qua bộ lọc S2, Một đầu A của điện trở PT1000 được chia thành hai đường dẫn, một qua điện trở R4 làm đầu vào điện áp vi sai D, và một qua điện trở R2 đến AGND; sau khi đi qua bộ lọc S3, Đầu khác B của điện trở PT1000 được chia thành hai đường dẫn, một qua điện trở R5 làm đầu vào điện áp vi sai E, và một qua điện trở R3 đến AGND. D và E được kết nối thông qua tụ C3, D được kết nối với AGND thông qua tụ C1, và E được kết nối với AGND thông qua tụ C2.
Điện trở của R4 và R5 là 4,02k ohms, Điện trở của R1 và R2 là 1M ohms, Điện dung của C1 và C2 là 1000pf, và điện dung của C3 là 0,047uf. R4, R5, C1, C2, và C3 cùng nhau tạo thành một mạng bộ lọc RFI, hoàn thành quá trình lọc thông thấp của tín hiệu đầu vào, và các đối tượng được lọc ra bao gồm nhiễu chế độ vi sai và nhiễu chế độ chung mang trong tín hiệu vi sai đầu vào. Việc tính toán tần số cắt ‑3DB của nhiễu chế độ chung và nhiễu chế độ vi sai được thực hiện trong tín hiệu đầu vào được hiển thị trong công thức:
Thay thế giá trị điện trở thành tính toán, Tần số cắt chế độ chung là 40kHz, và tần số cắt chế độ khác biệt là 2,6kHz.
Điểm cuối b được kết nối với AGND thông qua bộ lọc S4. Trong số đó, Các thiết bị đầu cuối mặt đất từ S1 đến S4 đều được kết nối với mặt đất che chắn máy bay. Vì dòng điện chảy qua PT1000 là 0,05mA đã biết, Giá trị điện trở chính xác của PT1000 có thể được tính bằng cách đo điện áp vi sai ở cả hai đầu của D và E.
S1 đến S4 Sử dụng các bộ lọc loại T, Mô hình GTL2012X - 103T801, với tần số cắt là 1M±20%. Mạch này giới thiệu các bộ lọc thông thấp đến các đường giao diện bên ngoài và thực hiện lọc RFI trên điện áp vi sai. Là một mạch tiền xử lý cho PT1000, nó loại bỏ hiệu quả sự can thiệp bức xạ điện từ và RFI, trong đó cải thiện đáng kể độ tin cậy của các giá trị được thu thập. Ngoài ra, Điện áp được đo trực tiếp từ cả hai đầu của điện trở PT1000, loại bỏ lỗi gây ra bởi điện trở chì và cải thiện độ chính xác của giá trị điện trở.
5.2 Bộ lọc loại T.
Bộ lọc loại T bao gồm hai cuộn cảm và tụ điện. Cả hai đầu của nó có trở kháng cao, và hiệu suất mất chèn của nó tương tự như bộ lọc loại π, Nhưng nó không dễ bị “đổ chuông” và có thể được sử dụng trong các mạch chuyển đổi.
