English
العربية
Български
粤语
中文(简体)
中文(漢字)
Nederlands
Suomi
Français
Deutsch
Ελληνικά
Magyar
Italiano
日本語
한국어
Polski
Português
Română
Русский
Slovenščina
Español
Svenska
ภาษาไทย
Türkçe
Tiếng Việt
Mạch thu được nhiệt độ cho đầu dò cảm biến PT100 hoặc PT1000 thường bao gồm một nguồn dòng ổn định để kích thích cảm biến, Mạch đo điện trở chính xác cao để phát hiện sự thay đổi điện trở với nhiệt độ, và một bộ chuyển đổi tương tự sang số (ADC) Để chuyển đổi điện áp đo thành tín hiệu kỹ thuật số có thể được xử lý bởi hệ thống vi điều khiển hoặc hệ thống thu thập dữ liệu; Sự khác biệt chính giữa mạch PT100 và PT1000 là tỷ lệ của các giá trị điện trở do PT100 có điện trở danh nghĩa của 100 ohms ở 0 ° C trong khi PT1000 có 1000 ohm ở 0°C, Thường yêu cầu điều chỉnh trong mạch đo tùy thuộc vào độ chính xác và ứng dụng mong muốn.
Bài báo giới thiệu sự thay đổi điện trở của các đầu dò cảm biến điện trở nhiệt PT100 và PT1000, cũng như một loạt các giải pháp mạch thu nhận nhiệt độ. Bao gồm cả phân chia điện áp điện trở, Đo cầu, Nguồn hiện tại không đổi và AD623, Mạch thu nhận AD620. Để chống lại sự can thiệp, đặc biệt là nhiễu điện từ trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, Thiết kế mạch thu nhận cảm biến nhiệt độ PT1000 trong không khí được đề xuất, bao gồm bộ lọc loại T để lọc và cải thiện độ chính xác của phép đo.
Tóm tắt được tạo ra bởi CSDN thông qua công nghệ thông minh
 Cảm biến cáp nhiệt độ PT100 để đo nhiệt độ chính xác trong các thùng chứa, xe tăng và đường ống |
 Đầu dò cảm biến nhiệt độ T100 Nhiệt độ cao -50 ～ 260 Cáp |
 Cảm biến nhiệt độ điện trở Platinum PT100 cho nhiệt độ bề mặt máy phát |
Giải pháp mạch thu nhiệt độ PT100/PT1000
1. Bảng thay đổi điện trở nhiệt độ của cảm biến 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 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 các đầu dò cảm biến PT100 có điện trở Platinum thường được sử dụng là -200 ～ 850 ℃, và phạm vi đo nhiệt độ của PT500, Đầu dò cảm biến PT1000, vân vân. được giảm liên tiếp. PT1000, Phạm vi đo nhiệt độ là -200 ～ 420 ℃. 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 một chút trong phạm vi nhiệt độ hoạt động bình thường (như trong hình 1). Mối quan hệ gần đúng giữa điện trở và nhiệt độ có thể thu được thông qua phù hợp tuyến tính:
Bảng thay đổi điện trở nhiệt độ PT100 1
2. Các giải pháp mạch thu nhận thường được sử dụng
2. 1 Đầu ra bộ chia điện áp điện áp 0 ~ 3,3V/3V Điện áp tương tự Cổng quảng cáo chip AD Mua lại trực tiếp
Phạm vi đầu ra của mạch đo nhiệt độ là 0 ~ 3,3V, PT1000 (Giá trị điện trở PT1000 thay đổi rất nhiều, và độ nhạy đo nhiệt độ cao hơn PT100; PT100 phù hợp hơn để đo nhiệt độ quy mô lớn).
Cách đơn giản nhất là sử dụng phương pháp phân chia điện áp. Điện áp được tạo ra bởi chip nguồn tham chiếu điện áp TL431, là nguồn tham chiếu điện áp 4V. Cách khác, Ref3140 có thể được sử dụng để tạo 4.096V làm nguồn tham chiếu. Chip nguồn tham chiếu 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 quảng cáo của bộ vi điều khiển, nó không thể vượt quá 3V/3,3V.
PT100 Mạch quảng cáo chip đơn lẻ mua lại trực tiếp
2.2 Đầu ra phân chia điện áp điện áp 0 ~ 5V Điện áp tương tự, và cổng quảng cáo của vi điều khiển trực tiếp thu thập nó.
Tất nhiên rồi, Một số mạch được cung cấp bởi bộ vi điều khiển 5V, và dòng hoạt động tối đa của PT1000 là 0,5mA, Vì vậy, một giá trị điện trở thích hợp phải được sử dụng để đảm bảo hoạt động bình thường của thành phần.
Ví dụ, Sơ đồ sơ đồ phân chia điện áp 3,3V ở trên được thay thế bằng 5V. Ưu điểm của việc này là bộ phận điện áp 5V nhạy hơn điện áp 3,3V, Và bộ sưu tập chính xác hơn. Nhớ, Điện áp đầu ra được tính toán lý thuyết không thể vượt quá +5V. Nếu không thì, bộ vi điều khiển sẽ bị hỏng.
2.3 Phép đo cầu được sử dụng phổ biến nhất
Mạch chia điện áp của PT100 đầu ra 0 ~ 5V Điện áp tương tự
Sử dụng R11, R12, R13 và PT1000 để tạo thành một cây cầu đo, trong đó R11 = R13 = 10k, R12 = 1000R Điện trở chính xác. Khi giá trị điện trở của PT1000 không bằng giá trị điện trở của R12, Cầu sẽ xuất ra tín hiệu chênh lệch điện áp cấp 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, có thể được kết nối trực tiếp với chip chuyển đổi quảng cáo hoặc cổng quảng cáo của vi điều khiển.
Nguyên tắc đo sức đề kháng của mạch này:
1) PT1000 là một nhiệt điện trở, và điện trở của nó thay đổi về cơ bản tuyến tính với sự thay đổi nhiệt độ.
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 tắc phân chia điện áp, chúng ta có thể tìm thấy uba = ub – LÀM > 0.
4) OP07 là bộ khuếch đại hoạt động, và hệ số khuếch đại điện áp của nó A phụ thuộc vào mạch bên 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 tắc 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 cứu bảng theo giá trị điện trở để biết nhiệt độ hiện tại.
2.4 Nguồn hiện tại không đổi
Do tác dụng tự làm nóng của điện trở nhiệt, cần phải đảm bảo rằng dòng điện chảy qua điện trở càng nhỏ càng tốt, và nói chung hiện tại 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 của 0.02 đến 0,75, do đó làm 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, nó thường được thực hiện tại 0.5 ĐẾN 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, phản hồi tiêu cực hiện tại được sử dụng để chuyển đổi nó thành nguồn hiện tại không đổi. Mạch được hiển thị trong hình:
Nguồn hiện tại không đổi của sơ đồ thu thập mạch điện trở PT100
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:
Chèn mô tả hình ảnh ở đây điện trở nên 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:
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. Và TL431 có hệ số nhiệt độ cực thấp và 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 thay đổi trong khoảng từ 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 dòng điện 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
Nguyên tắc có thể đề cập đến nguyên tắc đo cầu trên.
Thu nhận nhiệt độ thấp:
AD620 Các biện pháp thu nhận PT100 Nhiệt độ cao (150°)
Thu nhận nhiệt độ cao
Chèn mô tả hình ảnh ở đây
4. Giải pháp Mạch thu nhận AD620
Giải pháp thu nhận AD620 PT100 cho nhiệt độ cao (150°):
AD620 Đo giải pháp thu nhận PT100 ở nhiệt độ thấp (-40°)
Giải pháp thu nhận AD620 PT100 cho nhiệt độ thấp (-40°):
AD620 Đo kế hoạch thu nhận PT100 ở nhiệt độ phòng (20°)
Giải pháp thu nhận AD620 PT100 cho nhiệt độ phòng (20°):
Mạch thu nhận nhiệt độ cao PT100 cảm biến
5. Phân tích lọc chống giao thoa của các cảm biến 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, Rối loạn tần số cao do điều khiển động cơ và vòng quay tốc độ cao của động cơ.
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, Giao thoa có thể được chuyển đổi thành lỗi bù đầu ra DC sau khi được chỉnh sửa bởi bộ khuếch đại thiết bị, ảnh hưởng đến độ chính xác đo lường.
5.1 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.
Sơ đồ mạch thu nhận AD623 cho cảm biến PT100
Một bộ lọc được đặt ở đầu ngoài cùng của mạch mua lại. Mạch tiền xử lý thu nhận PT1000 phù hợp với tiền xử lý nhiễu điện từ của các giao diện thiết bị điện tử trong không khí; 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. Nguồn điện áp có độ chính xác cao +5V được kết nối trực tiếp với điện trở R1, và đầu kia của điện trở R1 được chia thành hai đường dẫn. Một được kết nối với đầu vào trong pha của OP amp, và cái còn lại được kết nối với điện trở PT1000 một đầu thông qua bộ lọc loại T. 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 qua điện trở R4 là 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 điện áp vi sai đầu vào 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. Giá trị điện trở chính xác của PT1000 có thể được tính toán bằng cách đo điện áp vi sai trên 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 kết nối với đầu vào trong pha của OP amp, và cái còn lại được kết nối với đầu A của điện trở PT1000 thông qua bộ lọc loại T. 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. Bộ lọc RFI hoàn thành bộ 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 được 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:
Mạch thu nhận PT1000 trong không khí hàng không
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 m ± 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.
 3-dây B CLASE B Kiểm soát nhiệt độ công nghiệp cao PT100 PLATINUM Điện trở nhiệt độ nhiệt độ nhiệt độ |
 Cặp nhiệt điện lò xo nén K-E, Đầu dò cảm biến nhiệt độ PT100 |
 Cảm biến nhiệt độ PT100 chính xác cao để đo nhiệt độ biến áp |
5.2 Bộ lọc loại T.
Chèn mô tả hình ảnh ở đây
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.