3-PT100 電線測量解決方案 (熱電阻) 感應器

PT100 3 線量測方案的 LTSpice 仿真 (熱電阻) 感應器: Pt100是熱電阻溫度感測器, 全稱是鉑電阻 100 歐姆. 它由純鉑金製成, 溫度變化時其阻值以某一比例線性增加.

PT100, 鉑熱電阻全稱, 是由鉑製成的電阻式溫度感測器 (鉑), 其電阻值隨溫度變化. 這 100 PT後表示其阻值是 100 0℃歐姆, 其電阻值約為 138.5 100℃歐姆. 具有精度高的特點, 穩定性好, 抗干擾能力強, 其電阻與溫度變化的關係為: R=R0(1+αT), 其中 α =0.00392, Ro為100Ω (0℃電阻值), T 是攝氏溫度.

PT100耐溫對應變化表

2. 進口pt100電阻
由於LTspice元件庫中沒有pt100, 我們需要手動導入pt100. 由於找不到pt100的spice文件, 我們這裡進口滑動電阻作為替代品. 進口滑動電阻, 需要在LTspice安裝目錄下新增以下三個文件. 複製三個文件 (升序, asy 和 lib) 分別地, 為每個建立文件, 最後將它們放入LTSpice安裝的相應位置. 將 asc 與其他原理圖放在一起, 將asy放在lib下的sym中, 並將lib放入lib下的sub中. 添加後, 您可以在 LTSpice 的組件中看到電位器. 這個電位器就是需要的滑動電阻.

電位計_test.asc

版本 4
床單 1 880 680
金屬絲 272 48 0 48
金屬絲 528 48 272 48
金屬絲 272 80 272 48
金屬絲 528 80 528 48
金屬絲 0 96 0 48
金屬絲 0 192 0 176
金屬絲 272 208 272 176
金屬絲 528 208 528 176
旗幟 272 208 0
旗幟 0 192 0
旗幟 320 128 輸出1
旗幟 528 208 0
旗幟 576 128 輸出2
符號電壓 0 80 R0
SYMATTR 儀器名稱 V1
SYMATTR 值 10
符號電位器 272 176 莫0
SYMATTR 儀器名稱 U1
SYMATTR SpiceLine2 雨刷=0.2
符號電位器 528 176 莫0
SYMATTR 儀器名稱 U2
SYMATTR SpiceLine R=1
SYMATTR SpiceLine2 雨刷=0.8
文字 140 228 左邊 2 !.操作

電位器.asy

版本 4
符號類型 BLOCK
線路正常 16 -31 -15 -16
線路正常 -16 -48 16 -31
線路正常 16 -64 -16 -48
線路正常 1 -9 -15 -16
線路正常 1 0 1 -9
線路正常 1 -94 1 -87
線路正常 -24 -56 -16 -48
線路正常 -24 -40 -15 -48
線路正常 -47 -48 -15 -48
線路正常 -16 -80 16 -64
線路正常 1 -87 -16 -80
窗戶 0 30 -90 左邊 2
窗戶 39 30 -50 左邊 2
窗戶 40 31 -23 左邊 2
SYMATTR 前綴 X
SYMATTR 模型檔案電位計.lib
SYMATTR SpiceLine R=1k
SYMATTR SpiceLine2 雨刷=0.5
SYMATTR Value2 電位器
別針 0 -96 沒有任何 8
PINATTR 腳位名稱 1
PINATTR 香料訂單 1
別針 0 0 沒有任何 8
PINATTR 腳位名稱 2
PINATTR 香料訂單 2
別針 -48 -48 沒有任何 8
PINATTR 腳位名稱 3
PINATTR 香料訂單 3

電位計.lib

* 這是電位器
* _____
* 1–|_____|–2
* |
* 3
*
.SUBCKT電位器 1 2 3
.參數 w=限制(雨刷,1米,.999)
R0 1 3 {R*(1-w)}
R1 3 2 {R*(w)}
.電子尼古丁傳送系統

3. 惠斯登電橋測量 PT100 電阻

惠斯登電橋連接與 LTspice 模擬模型

單臂電橋或惠斯登電路

惠斯登電橋連接與 LTspice 模擬模型:
當電橋平衡時, 電壓表測量值eq?%5CbigtriangleupU=0

I1*Rt=I2*R2

I1*R3=I2*R4

由此, 可以推斷: Rt/R3=R2/R4

那是: Rt*R4=R2*R3

這樣測得的電阻結果與電壓表的精度無關, 電阻的準確度, 和電動勢. 避免了電源隨時間變化而產生的誤差, 並避免了電流表分壓的問題, 電壓表分流器, 和太多的電線電壓劃分.

PT100的不同測量方法:

P熱敏電阻的幾種主要方法

當現場待測溫度點距離儀器較遠時, 需要用引線連接熱電阻. 引線電阻為r. 兩線制無法避免計算時因導線電阻所帶來的誤差, 實際測得的電阻值會更小.

熱電阻加上引線的電阻為r

為了抵​​銷誤差, 引入四線連接. 當Rt增加2r時, R2也增加了2r. 不管電線有多長, 電橋可以平衡. 需要畫四條線. 由於 p 點和 q 點的電壓相等, 它們可以相當於一分, 這是三線連接方法, 那是, 本實驗模擬的三線連接方式. 在實踐中, 三線也大多使用, 兼顧經濟性和準確性.

4. 三線測量 LTSpice 模擬

3-線材測量, 並在輸出端連接運算電路

本實驗採用三線測量, 並在輸出部分連接運算電路，放大輸出訊號，方便測量.
Uo= (V1-V2)*(R17/R15)=20*(V1-V2)

那是, V1=(Uo+20*V2)/20

按電阻分壓:

V1 = Vs*(保留時間/(R2+Rt))

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

本次仿真的輸入電壓為3V. 計算後, V2≈108.434mV
V1=(Uo+2168.68)/20
V1=Rt/(R7+報告) *3000
所以: Rt=2000V1/(3000-V1)
Rt為PT100對應的電阻值. 查表即可得到對應的溫度值.
設定滑動變阻器的阻值 (保留時間) 到 130.6 歐姆的溫度 78 攝氏度, 讀V1, V2, 和 Uo 計算 Rt.

Rt為PT100對應的電阻值, 對應溫度值

V1約為182.82mV, V2約為118.46mV, U0約為1.39V. 計算出Rpt約為129.78V. 此表顯示讀取的溫度為 76 攝氏度, 哪個很接近.

設定滑動變阻器的阻值 (保留時間) 到 200.05 歐姆的溫度 266.5 攝氏度, 讀V1, V2, 和 Uo 計算 Rt.

V1約為270.45mV, V2約為118.46mV, U0約3.0257V. 計算出Rpt約198.16V, 誤差值約為 1%. 此表顯示讀取的溫度為 261.3 攝氏度, 誤差約為 1%.

三線制PT100的測溫原理主要是基於電橋法. 測量電路通常是不平衡電橋, 並以PT100作為電橋的橋臂電阻. 當電流通過 PT100 時, 其電阻值的變化會造成電橋輸出電壓的變化. 透過測量該輸出電壓, 可以計算出PT100的電阻值, 然後就可以得到測量的溫度.
為了消除引線電阻的影響, 三線PT100採用特殊設計, 將一條導線連接到電橋的電源端, 另外兩條線分別連接PT100所在的橋臂和與其相鄰的橋臂. 這樣, 兩個橋臂引入相同電阻值的引線電阻, 使電橋處於平衡狀態. 所以, 引線電阻的變化對測量結果沒有影響. 然而, 實測中還是會受到設備等影響. 測量的電阻值不準確. 為了消除這個錯誤, 讀取時可以再增加一些補償.