3-Drahtmesslösung für PT100 (FTE) Sensor

LTSPICE-Simulation des 3-Wire-Messschemas für PT100 (FTE) Sensor: PT100 ist ein Temperatursensor für Wärmewiderstand, Der vollständige Name ist Platinwiderstand 100 Ohm. Es besteht aus reinem Platin, und sein Widerstandswert nimmt in einem bestimmten Verhältnis linear zu, wenn sich die Temperatur ändert.

PT100, der vollständige Name des Platin-Wärmewiderstands, ist ein Widerstandstemperatursensor aus Platin (Pt), und sein Widerstandswert ändert sich mit der Temperatur. Der 100 nach PT bedeutet, dass sein Widerstandswert ist 100 Ohm bei 0℃, und sein Widerstandswert beträgt ca 138.5 Ohm bei 100℃. Es hat die Eigenschaften von hoher Präzision, gute Stabilität, starke Anti-Interferenz-Fähigkeit, und die Beziehung zwischen seinem Widerstand und der Temperaturänderung ist: R = r0(1+αt), wobei α = 0,00392, RO ist 100 Ω (Widerstandswert bei 0 ℃), und t ist Celsius Temperatur.

PT100 Temperaturwiderstand entsprechende Änderungstabelle

2. PT100 -Widerstand importieren
Da es in der LTSPICE -Komponentenbibliothek kein PT100 gibt, Wir müssen PT100 manuell importieren. Da die Gewürzdatei von PT100 nicht gefunden wird, Wir importieren den Schieberwiderstand hier als Ersatz. Um den Schieberwiderstand zu importieren, Sie müssen die folgenden drei Dateien im LTSpice -Installationsverzeichnis hinzufügen. Kopieren Sie die drei Dateien (ASC, ASY und Lib) separat, Erstellen Sie für jeden Dateien, und setzen Sie sie schließlich an den entsprechenden Ort der LTSpice -Installation. Setzen Sie ASC mit anderen Schaltplänen ein, Setzen Sie ASY in Sym unter lib, und lib lib in sub unter lib. Nach dem Hinzufügen, Sie können Potentiometer in der Komponente in LTSpice sehen. Dieses Potentiometer ist der erforderliche Schieberwiderstand.

potentiometer_test.asc

Version 4
BLATT 1 880 680
DRAHT 272 48 0 48
DRAHT 528 48 272 48
DRAHT 272 80 272 48
DRAHT 528 80 528 48
DRAHT 0 96 0 48
DRAHT 0 192 0 176
DRAHT 272 208 272 176
DRAHT 528 208 528 176
FLAGGE 272 208 0
FLAGGE 0 192 0
FLAGGE 320 128 out1
FLAGGE 528 208 0
FLAGGE 576 128 out2
Symbolspannung 0 80 R0
Symattr Instname v1
Symattrwert 10
Symbol Potentiometer 272 176 M0
Symattr Instname u1
Symattr spiceline2 wiper = 0,2
Symbol Potentiometer 528 176 M0
Symattr Instname u2
Symatr Spiceline r = 1
Symattr spiceline2 wiper = 0,8
TEXT 140 228 Links 2 !.op

Potentiometer.asy

Version 4
Symboltype -Block
Linie normal 16 -31 -15 -16
Linie normal -16 -48 16 -31
Linie normal 16 -64 -16 -48
Linie normal 1 -9 -15 -16
Linie normal 1 0 1 -9
Linie normal 1 -94 1 -87
Linie normal -24 -56 -16 -48
Linie normal -24 -40 -15 -48
Linie normal -47 -48 -15 -48
Linie normal -16 -80 16 -64
Linie normal 1 -87 -16 -80
FENSTER 0 30 -90 Links 2
FENSTER 39 30 -50 Links 2
FENSTER 40 31 -23 Links 2
Symattr Präfix x
Symattr modelfile potentiometer.lib
Symattr Spiceline r = 1k
Symattr spiceline2 wiper = 0,5
Symattr Value2 Potentiometer
STIFT 0 -96 KEINER 8
Pinattr Pinname 1
Pinattr Spiceorder 1
STIFT 0 0 KEINER 8
Pinattr Pinname 2
Pinattr Spiceorder 2
STIFT -48 -48 KEINER 8
Pinattr Pinname 3
Pinattr Spiceorder 3

potentiometer.lib

* Dies ist das Potentiometer
* _____
* 1–|_____|–2
* |
* 3
*
.Subckt Potentiometer 1 2 3
.Paramie W = Grenze(Wischer,1M,.999)
R0 1 3 {R*(1-w)}
R1 3 2 {R*(w)}
.Endet

3. Weizensteinbrücke zur Messung des PT100 -Widerstands

Wheatstone-Brückenverbindung und LTspice-Simulationsmodell

Einzelarmbrücke oder Weizensteinkreislauf

Wheatstone-Brückenverbindung und LTspice-Simulationsmodell:
Wenn die Brücke ausgeglichen ist, der Spannungsmesswert EQ?%5CBigTriangUpu = 0

I1*rt = i2*r2

I1*r3 = i2*r4

Daraus, es kann abgeleitet werden: RT/R3 = R2/R4

Das heißt: Rt*r4 = r2*r3

Die Resistenzmessung erfolgt auf diese Weise nichts mit der Genauigkeit des Spannungsmessers zu tun, die Genauigkeit des Widerstands, und die elektromotive Kraft. Es vermeidet den Fehler, der durch die Änderung der Stromversorgung im Laufe der Zeit verursacht wird, und vermeidet das Problem der Amperemeterspannungsabteilung, Spannungsmesser Shunt, und zu viele Drahtspannungsabteilung.

Verschiedene Messmethoden von PT100:

Mehrere führende Methoden des t Wärmewiderstandes

Wenn der Temperaturpunkt vor Ort gemessen wird, Es ist notwendig, den thermischen Widerstand mit einem Bleidraht zu verbinden. Der Bleifestigkeit ist r. Das Zwei-Draht-System kann den durch den Drahtwiderstand während der Berechnung verursachten Fehler nicht vermeiden, und der tatsächliche gemessene Widerstandswert ist kleiner.

Der Widerstand des thermischen Widerstands sowie der Bleidraht ist r

Um den Fehler auszugleichen,, Eine Vier-Draht-Verbindung wird eingeführt. Wenn RT um 2R zunimmt, R2 nimmt auch um 2R zu. Egal wie lange der Draht ist, Die Brücke kann ausgeglichen werden. Vier Drähte müssen gezeichnet werden. Da sind die Spannungen an Punkten P und Q gleich, Sie können einem Punkt äquivalent sein, Welches ist die Drei-Draht-Verbindungsmethode, das ist, Die in diesem Experiment simulierte Drei-Draht-Verbindungsmethode. In der Praxis, Drei-Draht wird auch meistens verwendet, Berücksichtigung von Wirtschaft und Genauigkeit.

4. Drei-Draht-Messungssimulation LTSPICE

3-Drahtmessung, und schließen Sie den OP -Amp -Schaltkreis am Ausgang an

Dieses Experiment verwendet drei Drahtmessungen, und verbindet die OP -AMP -Schaltung mit dem Ausgangsteil, um das Ausgangssignal für eine einfache Messung zu verstärken.
Uo = (V1-V2)*(R17/R15)= 20*(V1-V2)

Das heißt, V1 =(UO+20*V2)/20

Nach der Widerstandspannung:

V1 = vs*(Rt/(R2+rt))

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

Die Eingangsspannung dieser Simulation ist 3V. Nach Berechnung, V2 ~ 108.434mv
V1 =(UO+2168.68)/20
V1 = rt/(R7+RPT) *3000
Also: RT = 2000v1/(3000-V1)
RT ist der entsprechende Widerstandswert von PT100. Der entsprechende Temperaturwert kann erhalten werden, indem Sie die Tabelle nachschlagen.
Stellen Sie den Widerstand des gleitenden Rheostats ein (Rt) Zu 130.6 Ohm für die Temperatur von 78 Grad Celsius, Lesen Sie v1, V2, und UO, um RT zu berechnen.

RT ist der entsprechende Widerstandswert von PT100, entsprechender Temperaturwert

V1 ist ungefähr 182,82mv, V2 ist ungefähr 118,46mv, und U0 ist ungefähr 1,39 V.. Der berechnete RPT beträgt ca. 129,78 V.. Die Tabelle zeigt, dass die Temperaturlesen lautet 76 Grad Celsius, Welches ist nah.

Stellen Sie den Widerstand des gleitenden Rheostats ein (Rt) Zu 200.05 Ohm für die Temperatur von 266.5 Grad Celsius, Lesen Sie v1, V2, und UO, um RT zu berechnen.

V1 ist ca. 270,45 mV, V2 ist ungefähr 118,46mv, und U0 ist ungefähr 3,0257V. Der berechnete RPT beträgt ungefähr 198,16 V., und der Fehlerwert ist ungefähr 1%. Die Tabelle zeigt, dass die Temperaturlesen lautet 261.3 Grad Celsius, mit einem Fehler von ungefähr 1%.

Das Temperaturmessungsprinzip des Drei-Draht-PT100 basiert hauptsächlich auf der Brückenmethode. Der Messkreis ist normalerweise eine unausgeglichene Brücke, und der PT100 wird als Brückenwiderstand der Brücke verwendet. Wenn der Strom durch den PT100 geht, Die Änderung seines Widerstandswerts führt zu einer Änderung der Ausgangsspannung der Brücke. Durch Messen dieser Ausgangsspannung, Der Widerstandswert des PT100 kann berechnet werden, und dann kann die gemessene Temperatur erhalten werden.
Um den Einfluss des Bleifestigkeit zu beseitigen, Der Drei-Draht-PT100 nimmt ein spezielles Design an, Anschließen eines Drahtes an das Netzteil der Brücke, und die anderen beiden Drähte sind mit dem Brückenarm verbunden, wo sich der PT100 befindet, und der Brückenarm neben ihm. Auf diese Weise, Beide Brückenarme führen Bleibestellen des gleichen Widerstandswerts ein, so dass sich die Brücke in einem ausgewogenen Zustand befindet. daher, Die Änderung des Bleiwiderstands hat keinen Einfluss auf das Messergebnis. Jedoch, Es wird immer noch Einflüsse wie Geräte in der tatsächlichen Messung geben. Der gemessene Widerstandswert ist nicht genau. Um diesen Fehler zu beseitigen, Eine gewisse Entschädigung kann beim Lesen hinzugefügt werden.