PT100/PT1000 lämpötilan mittauspiiriratkaisu

1. PT100 ja PT1000 Lämpötilankestävyystaulukko
Metalliset lämpövastukset, kuten nikkeli, kupari- ja platinavastuksilla on positiivinen korrelaatio resistanssin muutoksen kanssa lämpötilan kanssa. Platinalla on vakaimmat fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet ja sitä käytetään laajimmin. Yleisesti käytetyn platinavastuksen Pt100 lämpötilan mittausalue on -200～850 ℃. Lisäksi, lämpötilan mittausalueet Pt500, Pt1000, jne. vähennetään peräkkäin. Pt1000, lämpötilan mittausalue -200～420 ℃. Kansainvälisen IEC751 standardin mukaan, platinavastuksen Pt1000 lämpötilaominaisuudet täyttävät seuraavat vaatimukset:

PT1000 Lämpötilaominaisuuskäyrä

PT1000 -lämpötilaominaisuuskäyrän mukaan, Resistenssi -ominaiskäyrän kaltevuus muuttuu vähän normaalilla käyttölämpötila -alueella (Kuten kuvassa on esitetty 1). Lineaarisen asennuksen kautta, Resistenssin ja lämpötilan välinen likimääräinen suhde on:

1.1 PT100 Lämpötilankestävyystaulukko

PT100 Lämpötilankestävyystaulukko

1.2 PT1000 Lämpötilankestävyystaulukko

PT1000 Lämpötilankestävyystaulukko

2. Yleisesti käytetyt hankintapiiriratkaisut

2.1 Vastuksen jännitteen jako lähtö 0 ~ 3,3 V/3V Analoginen jännite

Yhden sirun mainosportti suora hankinta
Lämpötilan mittauspiirin jännitteen lähtöalue on 0 ~ 3,3 V, PT1000 (PT1000 -vastusarvo muuttuu suuresti, Lämpötilan mittausherkkyys on korkeampi kuin PT100; PT100 sopii paremmin suurten lämpötilan mittaamiseen).

Vastusjännitteen jakajan lähdöt 0 ~ 3,3 V 3 V: n analoginen jännite

Yksinkertaisin tapa on käyttää jännitteen jakamismenetelmää. Jännite on TL431 -jännitteen referenssilähteen sirun tuottama jännitteen vertailulähde 4V, tai Ref3140: tä voidaan käyttää vertailulähteenä 4.096V tuottamiseen. Vertailulähteen sirut sisältävät myös Ref3120: n, 3125, 3130, 3133, ja 3140. Siru käyttää SOT-32-pakettia ja 5 V: n tulojännitettä. Lähtöjännite voidaan valita vaaditun vertailujännitteen mukaisesti. Tietenkin, MCU -mainosportin normaalin jännitteen tulo -alueen mukaan, Se ei voi ylittää 3 V/3,3 V.

2.2 Vastusjännitteen jaosto Lähtö 0 ~ 5 V Analogisen jännitteen MCU AD -portti Suora hankinta.
Tietenkin, Jotkut piirit käyttävät 5 V MCU -virtalähdettä, ja PT1000: n suurin käyttövirta on 0,5 mA, Joten asianmukaista vastusarvoa tulisi käyttää komponenttien normaalin toiminnan varmistamiseksi.
Esimerkiksi, Yllä oleva 3,3 V: n jännitteen jakautumiskaavio korvataan 5 V: llä. Tämän etuna on, että 5 V: n jännitteen jako on herkempi kuin 3,3 V, ja hankinta on tarkempi. Muistaa, Teoreettinen laskettu lähtöjännite ei voi ylittää +5 V. Muuten, Se aiheuttaa vaurioita MCU: lle.

2.3 Yleisimmin käytetty sillanmittaus
R11, R12, R13: ta ja PT1000: ta käytetään mittaussillan muodostamiseen, missä R11 = R13 = 10K, R12 = 1000r tarkkuusvastukset. Kun PT1000: n vastusarvo ei ole yhtä suuri kuin R12: n vastusarvo, Silta tuottaa MV-tason jänniteerossignaalin. Tätä jänniteerossignaalia vahvistaa instrumenttivahvistinpiirillä ja lähettää halutun jännitesignaalin. Tämä signaali voidaan kytkeä suoraan AD -muuntopiiriin tai mikrokontrollerin AD -porttiin.

R11, R12, R13: ta ja PT1000: ta käytetään mittaussillan muodostamiseen

Tämän piirin vastusmittauksen periaate:
1) PT1000 on termistori. Lämpötilan muuttuessa, Kestävyys muuttuu pohjimmiltaan lineaarisesti.
2) At 0 astetta, PT1000: n vastus on 1 kΩ, sitten UB ja UA ovat yhtä suuret, eli, Uba = ub – Tehdä 0.
3) Olettaen, että tietyssä lämpötilassa, PT1000: n vastus on 1,5 kΩ, silloin UB ja UA eivät ole yhtä suuria. Jännitteen divisioonan periaatteen mukaan, Voimme selvittää, että uba = ub – Tehdä > 0.
4) OP07 on operatiivinen vahvistin, ja sen jännitevahvistus A riippuu ulkoisesta piiristä, missä a = r2/r1 = 17.5.
5) OP07 = UBA: n lähtöjännite UO * A. Joten jos käytämme volttimittaria OP07: n lähtöjännitteen mittaamiseen, Voimme päätellä UAB: n arvon. Koska UA on tunnettu arvo, Voimme edelleen laskea UB: n arvon. Sitten, Jännitteen jaon periaatteen käyttäminen, Voimme laskea PT1000: n spesifisen vastusarvon. Tämä prosessi voidaan saavuttaa ohjelmistolaskelmalla.
6) Jos tiedämme PT1000: n vastusarvon missä tahansa lämpötilassa, Meidän on etsittävä taulukko vain vastusarvon perusteella nykyisen lämpötilan tuntemiseksi.

2.4 Vakiovirtalähde
Lämpövastuksen itsekämmittävän vaikutuksen vuoksi, Vastuksen läpi virtaavan virran tulisi olla mahdollisimman pieni. Yleensä, virran odotetaan olevan alle 10 mA. On varmistettu 1 MW aiheuttaa lämpötilan muutoksen 0,02-0,75 ℃. Siksi, Platinumvastuksen PT100 virran vähentäminen voi myös vähentää sen lämpötilan muutosta. kuitenkin, Jos virta on liian pieni, se on alttiita meluhäiriöille, Joten arvo on yleensä 0.5-2 mA, Joten vakiovirran lähdevirta valitaan 1 mA: n vakiovirtalähteenä.

Siru on valittu vakiojännitteen lähteen siru TL431, ja sitten muunnetaan vakiovirtalähteeksi käyttämällä virran negatiivista palautetta. Piiri on esitetty kuvassa

Heistä, Operatiivista vahvistinta Ca3140: tä käytetään nykyisen lähteen kuormituskapasiteetin parantamiseen, ja lähtövirran laskentakaava on:

Vastuksen tulisi olla a 0.1% tarkastusvastus. Lopullinen lähtövirta on 0,996 mA, eli, tarkkuus on 0.4%.

Vakiovirran lähdepiirissä tulisi olla seuraavat ominaisuudet

Valitse vakiojännitteen lähdepiiri TL431

Lämpötilan vakaus: Koska lämpötilan mittausympäristömme on 0-100 ℃, Nykyisen lähteen lähtö ei saisi olla herkkä lämpötilaan. TL431: llä on erittäin matala lämpötilakerroin ja matala lämpötilan siirtyminen.

Hyvä kuormitussääntö: Jos nykyinen aaltoilu on liian suuri, Se aiheuttaa virheiden lukemista. Teoreettisen analyysin mukaan, Koska tulojännite vaihtelee välillä 100-138,5 mV, ja lämpötilan mittausalue on 0-100 ℃, Lämpötilan mittaustarkkuus on ± 1 aste Celsius, Joten lähtöjännitteen tulisi muuttua 38,5/100 = 0,385MV jokaisesta 1 ℃: n noususta ympäristön lämpötilassa. Varmistaakseen, että nykyinen heilahtelu ei vaikuta tarkkuuteen, Harkitse äärimmäistä tapausta, at 100 celsiusastetta, PT100: n vastusarvon tulisi olla 138,5R. Silloin nykyisen aaltoilun tulisi olla alle 0,385/138,5 = 0,000278mA, eli, Nykyisen muutoksen kuorman muutoksen tulisi olla alle 0,000278 mA. Todellisessa simulaatiossa, Nykyinen lähde pysyy pohjimmiltaan ennallaan.
3. AD623 Hankintapiiriratkaisu

AD623 Hankinta PT1000 -piiriliuos

Periaate voi viitata yllä olevaan sillan mittausperiaatteeseen.
Matalan lämpötilan hankinta:

Korkean lämpötilan hankinta

4. AD620 Hankintapiiriratkaisu

AD620 PT100 Hankintaratkaisu

AD620 PT100 Hankintaliuos korkea lämpötila (150°):

AD620 PT100 Hankintaliuos Matala lämpötila (-40°):

AD620 PT100 Hankintaratkaisun huoneenlämpötila (20°):

5. PT100 ja PT1000 interferenssien suodatusanalyysi

Lämpötilan hankinta joissain kompleksissa, ankarat tai erityiset ympäristöt ovat suuria häiriöitä, pääasiassa EMI ja REI.

Esimerkiksi, Moottorin lämpötilan hankkimisessa, Moottorin ohjaus ja moottorin nopea kierto aiheuttavat korkeataajuisia häiriöitä.

Ilmailu- ja ilmailu- ja ilmailu- ja ilmailu- ja ilmailu-, jotka mittaavat ja hallitsevat sähköjärjestelmää ja ympäristönhallintajärjestelmää. Lämpötilan säätelyn ydin on lämpötilan mittaus. Koska termistorin vastus voi muuttua lineaarisesti lämpötilan kanssa, Platinumiresistenssin käyttäminen lämpötilan mittaamiseksi on tehokas korkean tarkkuuden lämpötilan mittausmenetelmä. Pääongelmat ovat seuraavat:
1. Lyijalangan vastus otetaan helposti käyttöön, siten vaikuttavat anturin mittaustarkkuuteen;
2. Joissakin vahvoissa sähkömagneettisissa häiriöympäristöissä, Häiriöt voidaan muuntaa tasavirtalähtöksi instrumenttivahvistimen korjaamisen jälkeen
Offset -virhe, Mittaustarkkuuteen.
5.1 Aerospace Airborne PT1000 Hankintapiiri

Aerospace Airborne PT1000 Hankintapiiri

Katso ilmassa olevan PT1000-hankintapiirin suunnittelusta anti-elektromagneettisiin häiriöihin tietyssä ilmailussa.

Suodatin asetetaan hankintapiirin uloimpaan päähän. PT1000 Hankintavalmistuspiiri sopii ilmassa olevien elektromagneettisten häiriöiden esikäsittelyyn Elektronisen laitteen rajapinnan esikäsittelyyn;
Erityinen piiri on:
+15 V: n tulojännite muunnetaan +5 V: n korkean tarkkuuden jänniterähteeseen jännitesäätimen kautta, ja +5 V: n korkean tarkkailun jännitelähde on kytketty suoraan vastus R1.
Vastuksen R1 toinen pää on jaettu kahteen polkuun, Yksi kytketty OP-vahvistimen vaiheen sisääntuloon, ja toinen kytketty PT1000-vastukseen A-pää T-tyypin suodattimen S1 läpi. OP -vahvistimen lähtö on kytketty käänteiseen tuloon jännitteen seuraajan muodostamiseksi, ja käänteinen tulo on kytketty jännitesäätimen maaporttiin varmistaaksesi, että jännitevaiheessa oleva tulon jännite on aina nolla. Kun S2 -suodatin on kulkenut, PT1000 -vastuksen toinen pää on jaettu kahteen polkuun, Yhtä polkua käytetään differentiaalijännitteen syöttöliittimenä D vastuksen R4 kautta, ja toinen polku on kytketty AGND: hen vastuksen R2 kautta. S3 -suodattimen läpi kulkemisen jälkeen, PT1000 -vastuksen toinen pää B on jaettu kahteen polkuun, Yhtä polkua käytetään differentiaalijännitteen syöttöliittimeen E vastuksen R5 kautta, ja toinen polku on kytketty AGND: hen vastuksen R3 kautta. D ja E on kytketty kondensaattorin C3 kautta, D on kytketty AGND: hen kondensaattorin C1 kautta, ja E on kytketty AGND: hen kondensaattorin C2 kautta; PT1000: n tarkka vastusarvo voidaan laskea mittaamalla d- ja e: n välinen erotila.

+15 V: n tulojännite muunnetaan +5 V: n korkean tarkkuuden jänniterähteeseen jännitesäätimen kautta. +5V on kytketty suoraan R1: ään. R1: n toinen pää on jaettu kahteen polkuun, Yksi on kytketty OP-vahvistimen vaiheen sisääntulopäätteeseen, ja toinen on kytketty PT1000-vastus A T-tyypin suodattimen S1 kautta. OP -vahvistimen lähtö on kytketty käänteiseen tuloon jännitteen seuraajan muodostamiseksi, ja käänteinen tulo on kytketty jännitesäätimen maaporttiin varmistaaksesi, että käänteisen tulon jännite on aina nolla. Tällä hetkellä, R1: n läpi virtaava virta on vakio 0,5 mA. Jännitesäädin käyttää AD586TQ/883B, ja OP AMP käyttää OP467A: ta.

Kun S2 -suodatin on kulkenut, PT1000 -vastuksen toinen pää on jaettu kahteen polkuun, yksi vastuksen R4 kautta differentiaalijännitteen syöttöpäänä D, ja yksi vastuksen R2 kautta AGND: hen; S3 -suodattimen läpi kulkemisen jälkeen, PT1000 -vastuksen toinen pää B on jaettu kahteen polkuun, yksi vastus R5: n kautta erilaisena jännitteen syöttöpäänä E, ja yksi vastuksen R3 kautta AGND: hen. D ja E on kytketty kondensaattorin C3 kautta, D on kytketty AGND: hen kondensaattorin C1 kautta, ja E on kytketty AGND: hen kondensaattorin C2 kautta.
R4: n ja R5: n resistanssi on 4,02 000 ohmia, R1: n ja R2: n vastus on 1 m ohmia, C1: n ja C2: n kapasitanssi on 1000pf, ja C3: n kapasitanssi on 0,047uf. R4, R5, C1, C2, ja C3 yhdessä muodostavat RFI -suodatinverkon, joka täydentää tulosignaalin alipäästösuodatuksen, ja suodatettavat objektit sisältävät erotustilan häiriöt ja yhteisen tilan häiriö. Tulosignaalissa kuljetetut yleisen tilan häiriöiden ja differentiaalitilan häiriöt on esitetty –3DB -rajataajuuden laskenta kaavassa:

Vastusarvon korvaaminen laskelmaan, Yhteisen tilan rajataajuus on 40 kHz, ja differentiaalitilan rajataajuus on 2,6 kHz.
Päätepiste B on kytketty AGND: hen S4 -suodattimen läpi. Heistä, Suodatinpohjaiset liittimet S1: stä S4: een on kytketty lentokoneen suojaamiseen. Koska PT1000: n läpi virtaava virta on tunnettu 0,05 mA, PT1000: n tarkka vastusarvo voidaan laskea mittaamalla differentiaalijännite D: n ja E: n molemmissa päissä.
S1-S4 Käytä T-tyypin suodattimia, Malli GTL2012X -103T801, rajataajuus on 1m ± 20%. Tämä piiri esittelee alhaisen pääsyn suodattimet ulkoisiin rajapintaviivoihin ja suorittaa RFI-suodatuksen differentiaalijännitteessä. Esikäsittelypiirinä PT1000: lle, Se eliminoi tehokkaasti sähkömagneettiset ja RFI -säteilyhäiriöt, joka parantaa huomattavasti kerättyjen arvojen luotettavuutta. Lisäksi, Jännite mitataan suoraan PT1000 -vastuksen molemmista päistä, lyijyvastuksen aiheuttama virhe ja vastusarvon tarkkuuden parantaminen.

5.2 T-tyypin suodatin
T-tyypin suodatin koostuu kahdesta induktorista ja kondensaattorista. Sen molemmilla päillä on korkea impedanssi, ja sen lisäyshäviötehokkuus on samanlainen kuin π-tyyppisen suodattimen, Mutta se ei ole alttiita “soitto” ja sitä voidaan käyttää kytkentäpiireissä.