Metallilämpövastusanturin PT100 ja PT1000 vastukset ja piirit

A temperature acquisition circuit for a PT100 or PT1000 sensor probe typically consists of a stable current source to excite the sensor, a high-precision resistance measurement circuit to detect the change in resistance with temperature, and an analog-to-digital converter (ADC) to convert the measured voltage into a digital signal that can be processed by a microcontroller or data acquisition system; the key difference between a PT100 and PT1000 circuit is the scale of resistance values due to the Pt100 having a nominal resistance of 100 ohms at 0°C while a Pt1000 has 1000 ohmia 0°C:ssa, often requiring adjustments in the measurement circuit depending on the desired accuracy and application.

The article introduces the resistance change of PT100 and PT1000 metal thermal resistor sensor probes at different temperatures, as well as a variety of temperature acquisition circuit solutions. Including resistance voltage division, bridge measurement, constant current source and AD623, AD620 acquisition circuit. In order to resist interference, especially electromagnetic interference in the aerospace field, an airborne PT1000 temperature sensor acquisition circuit design is proposed, including a T-type filter for filtering and improving measurement accuracy.
Abstract generated by CSDN through intelligent technology

PT100 Temperature cable sensor for Precise temperature measurement in containers, tanks and pipes

Lämpötila-anturin T100 korkean lämpötilan -50～260 kaapeli

PT100 platinum resistance temperature sensor for transmitter surface temperature

PT100/PT1000 lämpötilan mittauspiiriratkaisu
1. Temperature resistance change table of PT100 and PT1000 sensors
Metalliset lämpövastukset, kuten nikkeli, copper and platinum resistors have a positive correlation with the change of temperature. Platinalla on vakaimmat fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet ja sitä käytetään laajimmin. Yleisesti käytettyjen platinaresistanssin Pt100-anturien lämpötilan mittausalue on -200～850 ℃, ja lämpötilan mittausalueet Pt500, Pt1000 anturit, jne. vähennetään peräkkäin. Pt1000, lämpötilan mittausalue on -200 ～ 420 ℃. Kansainvälisen IEC751 standardin mukaan, platinavastuksen Pt1000 lämpötilaominaisuudet täyttävät seuraavat vaatimukset:

PT1000 Lämpötilaominaisuuskäyrä

PT1000 -lämpötilaominaisuuskäyrän mukaan, the slope of the resistance characteristic curve changes slightly within the normal operating temperature range (Kuten kuvassa on esitetty 1). The approximate relationship between resistance and temperature can be obtained through linear fitting:

PT100 Lämpötilankestävyystaulukko 1

2. Yleisesti käytetyt hankintapiiriratkaisut

2. 1 Resistor voltage divider output 0~3.3V/3V analog voltage single chip AD port direct acquisition
Lämpötilan mittauspiirin jännitteen lähtöalue on 0 ~ 3,3 V, PT1000 (PT1000 -vastusarvo muuttuu suuresti, and the temperature measurement sensitivity is higher than PT100; PT100 sopii paremmin suurten lämpötilan mittaamiseen).

Yksinkertaisin tapa on käyttää jännitteen jakamismenetelmää. The voltage is generated by the TL431 voltage reference source chip, which is a 4V voltage reference source. Alternatively, REF3140 can be used to generate 4.096V as a reference source. Reference source chips also include REF3120, 3125, 3130, 3133, ja 3140. The chip uses a SOT-32 package and a 5V input voltage. Lähtöjännite voidaan valita vaaditun vertailujännitteen mukaisesti. Tietenkin, according to the normal voltage input range of the AD port of the microcontroller, Se ei voi ylittää 3 V/3,3 V.

PT100 single chip AD port circuit direct acquisition

2.2 Resistor voltage division output 0~5V analog voltage, and the AD port of the microcontroller directly collects it.
Tietenkin, some circuits are powered by a 5V microcontroller, and the maximum operating current of the PT1000 is 0.5mA, so an appropriate resistance value must be used to ensure the normal operation of the component.
Esimerkiksi, the 3.3V in the voltage division schematic diagram above is replaced by 5V. The advantage of this is that the 5V voltage division is more sensitive than the 3.3V voltage, and the collection is more accurate. Muistaa, Teoreettinen laskettu lähtöjännite ei voi ylittää +5 V. Muuten, the microcontroller will be damaged.

2.3 Yleisimmin käytetty sillanmittaus

The voltage divider circuit of PT100 outputs 0~5V analog voltage

Use R11, R12, R13 and Pt1000 to form a measurement bridge, missä R11 = R13 = 10K, R12=1000R precision resistor. Kun PT1000: n vastusarvo ei ole yhtä suuri kuin R12: n vastusarvo, the bridge will output a mV level voltage difference signal. Tätä jänniteerossignaalia vahvistaa instrumenttivahvistinpiirillä ja lähettää halutun jännitesignaalin, which can be directly connected to the AD conversion chip or the AD port of the microcontroller.

Tämän piirin vastusmittauksen periaate:

1) PT1000 on termistori, and its resistance changes basically linearly with the change of temperature.

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. According to the voltage divider principle, we can find Uba = Ub – Tehdä > 0.
4) OP07 on operatiivinen vahvistin, and its voltage amplification factor A depends on the external circuit, 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, using the voltage divider principle, Voimme laskea PT1000: n spesifisen vastusarvon. Tämä prosessi voidaan saavuttaa ohjelmistolaskelmalla.
6) Jos tiedämme PT1000: n vastusarvon missä tahansa lämpötilassa, we only need to look up the table according to the resistance value to know the current temperature.

2.4 Vakiovirtalähde
Lämpövastuksen itsekämmittävän vaikutuksen vuoksi, it is necessary to ensure that the current flowing through the resistor is as small as possible, and generally the current is expected to be less than 10mA. On varmistettu 1 mW will cause a temperature change of 0.02 to 0.75℃, so reducing the current of the platinum resistor PT100 can also reduce its temperature change. kuitenkin, Jos virta on liian pieni, se on alttiita meluhäiriöille, so it is generally taken at 0.5 kohtaan 2 mA, Joten vakiovirran lähdevirta valitaan 1 mA: n vakiovirtalähteenä.

The chip selected is the constant voltage source chip TL431, and then the current negative feedback is used to convert it into a constant current source. Piiri on esitetty kuvassa:

Constant current source of resistor PT100 circuit acquisition scheme

The operational amplifier CA3140 is used to improve the load capacity of the current source, ja lähtövirran laskentakaava on:
Insert picture description here The resistor should be a 0.1% tarkastusvastus. Lopullinen lähtövirta on 0,996 mA, eli, tarkkuus on 0.4%.
Vakiovirran lähdepiirissä tulisi olla seuraavat ominaisuudet:
Lämpötilan vakaus: Koska lämpötilan mittausympäristömme on 0-100 ℃, Nykyisen lähteen lähtö ei saisi olla herkkä lämpötilaan. And TL431 has an extremely low temperature coefficient and low temperature drift.

Hyvä kuormitussääntö: Jos nykyinen aaltoilu on liian suuri, Se aiheuttaa virheiden lukemista. Teoreettisen analyysin mukaan. Since the input voltage varies between 100-138.5mV, 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, the change in current during the load change should be less than 0.000278mA. Todellisessa simulaatiossa, Nykyinen lähde pysyy pohjimmiltaan ennallaan.

3. AD623 Hankintapiiriratkaisu
Periaate voi viitata yllä olevaan sillan mittausperiaatteeseen.
Matalan lämpötilan hankinta:

AD620 measures PT100 acquisition solution high temperature (150°)

Korkean lämpötilan hankinta
Insert picture description here

4. AD620 Hankintapiiriratkaisu
AD620 PT100 acquisition solution for high temperature (150°):

AD620 measures PT100 acquisition solution at low temperature (-40°)

AD620 PT100 acquisition solution for low temperature (-40°):

AD620 measures PT100 acquisition scheme at room temperature (20°)

AD620 PT100 acquisition solution for room temperature (20°):

PT100 sensor high temperature acquisition circuit

5. Anti-interference filtering analysis of PT100 and PT1000 sensors
Lämpötilan hankinta joissain kompleksissa, ankarat tai erityiset ympäristöt ovat suuria häiriöitä, pääasiassa EMI ja REI. Esimerkiksi, Moottorin lämpötilan hankkimisessa, high-frequency disturbances caused by motor control and high-speed rotation of the motor.

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. In certain strong electromagnetic interference environments, the interference may be converted into DC output offset error after being rectified by the instrument amplifier, Mittaustarkkuuteen.

5.1 Aerospace Airborne PT1000 Hankintapiiri
Katso ilmassa olevan PT1000-hankintapiirin suunnittelusta anti-elektromagneettisiin häiriöihin tietyssä ilmailussa.

AD623 acquisition circuit scheme for PT100 sensor

Suodatin asetetaan hankintapiirin uloimpaan päähän. The PT1000 acquisition preprocessing circuit is suitable for anti-electromagnetic interference preprocessing of airborne electronic equipment interfaces; the specific circuit is:
+15 V: n tulojännite muunnetaan +5 V: n korkean tarkkuuden jänniterähteeseen jännitesäätimen kautta. The +5V high-precision voltage source is directly connected to the resistor R1, and the other end of the resistor R1 is divided into two paths. One is connected to the in-phase input end of the op amp, and the other is connected to the PT1000 resistor A end through the T-type filter S1. 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, one through resistor R4 as the differential voltage input D, ja yksi vastuksen R2 kautta AGND: hen. S3 -suodattimen läpi kulkemisen jälkeen, PT1000 -vastuksen toinen pää B on jaettu kahteen polkuun, one through resistor R5 as the differential voltage input 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. The precise resistance value of PT1000 can be calculated by measuring the differential voltage across D and E.

+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 kytketty OP-vahvistimen vaiheen sisääntuloon, and the other connected to the A end of the PT1000 resistor through the T-type filter S1. 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. The RFI filter completes the low-pass filtering of the input signal, and the objects filtered out include the differential mode interference and common mode interference carried in the input differential signal. Tulosignaalissa kuljetetut yleisen tilan häiriöiden ja differentiaalitilan häiriöt on esitetty –3DB -rajataajuuden laskenta kaavassa:

Aerospace Airborne PT1000 Hankintapiiri

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, with a cutoff frequency of M±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.

3-wire Class B high industrial temperature control PT100 platinum thermal resistor temperature sensor

K-E type compression spring thermocouple, pt100 temperature sensor probe

High precision PT100 temperature sensor for transformer temperature measurement

5.2 T-tyypin suodatin
Insert picture description here
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.