PT100熱敏電阻感測器概述 :
當PT100處於 0 攝氏度, 它的電阻是 100 歐姆, 這就是它被命名為 PT100 的原因. 隨著溫度升高,其電阻會以近似均勻的速率增加. 但它們之間的關係並不是簡單的比例關係, 但應該更接近拋物線. 由於PT100每攝氏度阻值的隔離度很小, 1Ω以內, 注定會有更複雜的電路, 因為在實際使用中, 電線會更長, 會有線路電阻, 並且會有乾擾, 所以讀取電阻比較麻煩. PT100通常有兩線制, 三線和四線測量方法, 各有其優點和缺點. 電線越多, 測量電路越複雜,成本越高, 但相應的精度較好. 通常有幾種測試方案, 使用專用IC讀取, 或恆定電流源, 或建構一個運算放大器. 專用IC自然價格昂貴, 因此本文使用運算放大器來建構和收集 PT100 電阻值. 下圖為PT100秤的部分圖片:
Pt100晶片, 那是, 它的電阻是 100 歐姆在 0 度, 18.52 歐姆在 -200 度, 175.86 歐姆在 200 度, 和 375.70 歐姆在 800 度.
熱阻公式的形式為Rt=Ro(1+A*t+B*t*t);Rt=Ro[1+A*t+B*t*t+C(t-100)*t*t*t], t 代表攝氏溫度, Ro為零攝氏時的電阻值, A, 乙, C均為指定係數, 對於Pt100, Ro=100℃.
Pt100溫度感測器測量範圍:
-200℃~+850℃; 允許偏差值△℃: A級±(0.15+0.002│t│), B級±(0.30+0.005│t│). 熱響應時間 <30s; 最小插入深度: 熱電阻最小插入深度≥200mm.
允許電流≤5mA. 另外, Pt100溫度感測器還具有抗振動的優點, 穩定性好, 高精度, 和耐高壓.
看? 電流不能大於5mA, 且電阻隨溫度變化, 所以電壓也要注意.
為了提高溫度測量的準確性, 應使用1V橋式電源, A/D轉換器的5V參考電源應穩定在1mV電平. 如果價格允許的話, Pt100 感測器的線性度, A/D轉換器和運算應該是高電平. 同時, 利用軟體對其誤差進行修正,可使測量溫度精確至±0.2℃.
Pt100溫度感測器的使用, Pt100溫度感測器是類比訊號. 實際應用中有兩種形式: 一是不需要顯示,主要採集到plc. 在這種情況下, 使用時, 只需要一顆PT100積體電路. 需要注意的是,此積體電路收集的不是電流訊號而是電阻值. pt100積體電路 (需要+-12VDC電源提供工作電壓) 直接將所擷取到的電阻轉換成1-5VDC輸入PLC. 經過簡單的 +-*/ 計算, 即可得到對應的溫度值 (此形式可以同時擷取多個通道). 另一種類型是單一 pt100 溫度感測器 (工作電源為24VDC), 產生4-20MA電流, 然後透過4-20MA電流電路板將4-20MA電流轉換成1-5V電壓. 不同的是它可以連接電磁指示儀表. 其餘基本相同, 所以我不會詳細解釋.
應用範圍
* 軸承, 汽缸, 油管, 水管, 蒸氣管, 紡織機, 空調, 熱水器等小空間工業設備溫度測量與控制.
* 汽車空調, 冰箱, 冰櫃, 飲水機, 咖啡機, 烘乾機, 中低溫乾燥箱, 恆溫箱, ETC.
* 供熱/冷氣管道熱量計量, 中央空調分戶熱能計量及工業現場溫度測控.
三線PT100原理概述
上圖是三線制PT100前置放大電路. PT100感知器引出三根完全相同材質的導線, 線徑和長度, 連接方法如圖. 在R14組成的電橋電路上施加2V電壓, R20, R15, Z1, PT100及其線電阻. Z1, Z2, Z3, D11, D12, D83及各電容在電路中起濾波及保護作用. 靜態分析時可以忽略它們. Z1, Z2, Z3可視為短路, 和D11, D12, D83及各電容可視為開路. 來自電阻分壓器, V3=2*R20/(R14+20)=200/1100=2/11 ……一個. 來自虛擬短片, 引腳電壓 6 和 7 U8B的電壓等於腳位電壓 5 V4=V3 ……乙. 從虛短路, 我們知道U8A的第二腳沒有電流流過, 所以流經R18和R19的電流相等. (V2-V4)/R19=(V5-V2)/R18 ……c. 從虛短路, 我們知道U8A的第三腳沒有電流流過, V1=V7 ……d. 在橋式電路中, R15與Z1串聯, PT100和線路電阻, PT100與線路電阻串聯得到的電壓經由電阻R17加到U8A的第三腳, V7=2*(接收+2R0)/(R15+Rx+2R0) ……e. 從虛短路, 我們知道U8A的第三腳和第二腳電壓相等, V1=V2 ……f. 來自 abcdef, 我們得到 (V5-V7)/100=(V7-V3)/2.2. 簡化版, 我們得到V5=(102.2*V7-100V3)/2.2, 那是, V5=(204.4(接收+2R0)/(1000+接收+2R0) – 200/11)/2.2 ……克. 上式中的輸出電壓V5是Rx的函數. 讓我們來看看線路電阻的影響. 注意電路圖中有兩個V5. 在上下文中, 我們參考U8A上的那個. 兩者之間沒有關係. PT100底部線電阻上產生的壓降經過中間線電阻, Z2, 和R22, 並添加到U8C的第10腳. 從虛擬斷開, 我們知道V5=V8=V9=2*R0/(R15+Rx+2R0) ……一個. (V6-V10)/R25=V10/R26……乙. 從假想的短路, 我們知道V10=V5……c. 由公式 abc, 我們得到V6=(102.2/2.2)V5=204.4R0/[2.2(1000+接收+2R0)]……小時. 由式gh組成的方程組, 我們知道如果測量V5和V6的值, Rx和R0可以計算. 了解接收, 我們可以透過查看 PT100 刻度來了解溫度. 所以, 我們得到兩個公式, 即V6=204.4R0/[2.2(1000+接收+2R0)] V5=(204.4(接收+2R0)/(1000+接收+2R0) – 200/11)/2.2. V5和V6是我們要收集的電壓, 這是已知的條件. 得到最終的公式, 我們必須解決這兩個公式. 順便一提, Z1, Z2、Z3為三個三端濾波過孔電容. 實際實物如下圖所示, 具有插入式和表面貼裝版本.