Circuito de Trabajo del Sensor de Temperatura Pt100
Diseño, selección y fabricación de sensor de temperatura pt100:
El sensor de temperatura pt100 es un sensor que convierte variables de temperatura en una señal de salida estandarizada transmisible. Utilizado principalmente para la medición y control de parámetros de temperatura en procesos industriales. Un transmisor con sensor normalmente consta de dos partes: el sensor y el convertidor de señal. Los sensores son principalmente termopares o resistencias térmicas. El convertidor de señal consta principalmente de una unidad de medición, una unidad de procesamiento de señal y una unidad de conversión (dado que las resistencias térmicas industriales y los medidores de graduación de termopares están estandarizados, el convertidor de señal también se denomina transmisor cuando es un producto independiente). Algunos transmisores tienen unidades de visualización agregadas y algunos también tienen capacidades de bus de campo.
La temperatura es uno de los parámetros físicos de la naturaleza con el que más interactúan los humanos. Ya sea en sitios de producción y experimentación o en sitios residenciales y de ocio, la recopilación o el control de la temperatura es muy frecuente e importante. Además, la recolección remota de temperatura y las alarmas en red son una tendencia inevitable en el desarrollo de la ciencia y la tecnología modernas. Dado que la temperatura está estrechamente relacionada tanto con la magnitud física como con la vida real de las personas, se fabricarán sensores de temperatura en consecuencia.
Debido a la relación entre la temperatura y el cambio de resistencia de la resistencia térmica PT100, la gente aprovechó esta característica para inventar y producir el sensor de temperatura de resistencia térmica PT100. Es un sensor inteligente que integra la recopilación de temperatura y humedad. El rango de recolección de temperatura puede ser de -200 ℃ a +850 ℃, y el rango de recolección de humedad es de 0 % a 100 %.
Principio de funcionamiento del circuito de funcionamiento del sensor de temperatura PT100
PT100 es un termistor de coeficiente de temperatura positivo. Hablando de ¿qué es un coeficiente de temperatura positivo? Debe combinarse con el coeficiente de temperatura negativo. A medida que aumenta la temperatura, la resistencia de la resistencia aumenta, que es el termistor con un coeficiente de temperatura positivo. Por el contrario, si la resistencia de la resistencia disminuye a medida que aumenta la temperatura, es un termistor de coeficiente de temperatura negativo.
La razón por la que el PT100 se utiliza ampliamente no es sólo por el amplio rango de temperatura que puede medir (de decenas de grados bajo cero a cientos de grados por encima de cero), sino también por su muy buena linealidad. "Linealidad", para decirlo sin rodeos, significa que por cada cambio de grado en la temperatura, la resistencia de la resistencia aumenta básicamente en la misma cantidad. De esta forma, nuestro procedimiento se simplifica enormemente.
Sin embargo, el PT100 también tiene sus desventajas, es decir, cada vez que la temperatura aumenta un grado, el cambio de resistencia es demasiado pequeño, solo 0,39 ohmios. Esto requiere que el hardware proporcione una conversión de alta precisión y bajo nivel de ruido.
Hay muchos circuitos que circulan por Internet, muchos de los cuales no se pueden utilizar como productos. A continuación les proporcionaré un circuito de alta precisión, aunque el costo es un poco alto, pero la calidad es buena.
En cuanto a los circuitos de medición de temperatura, en realidad hay muchas cosas que vale la pena estudiar: los circuitos pequeños tienen una gran sabiduría. Por ejemplo, ¿puede darse cuenta de un vistazo que este circuito no puede medir temperaturas bajo cero? ¿Puedes calcular el rango de temperaturas que este circuito puede medir desde qué hasta cuántos grados? ¿Puedes modificar este circuito para que pueda medir el rango de temperatura que necesitas? ¿Cuáles serán las consecuencias si se intercambian las líneas inversora (-IN) y no inversora (+IN)?
Echa un vistazo: si crees que el circuito es simple, ¿puedes responder todas las preguntas anteriores?
Explicación del circuito:
Cuanto más simple sea el circuito, mejor será la estabilidad. Las cuatro resistencias de este circuito deben tener una precisión del 0,1%. El circuito sólo utiliza un puente y un amplificador diferencial. R2 R3 R4 y PT100 forman un circuito puente, y REF3030 proporciona un voltaje estándar de 3,00 V para el circuito puente. AD623 utiliza una resistencia de retroalimentación de amplificación de 2K para amplificar con precisión la diferencia de voltaje del puente 51 veces. (¿Por qué es 51 veces? Consulte la hoja de datos de AD623 para obtener más detalles)
Método de conexión PT100:
Los amigos cuidadosos estudiarán el método de conexión del PT100. El PT100 generalmente tiene sensores de dos y tres hilos. Debido a que el cable en sí debe tener resistencia y, como se mencionó anteriormente, por cada grado de cambio, el PT100 solo cambia 0,39 ohmios. Entonces, si el cable PT100 es muy largo, la resistencia será mayor. Diferentes cables tendrán diferentes resistencias, lo que definitivamente afectará en gran medida los resultados medidos. Ahora puede comprender que el PT100 de dos cables solo es adecuado para aplicaciones de corta distancia. Para aplicaciones de larga distancia, se debe utilizar un sistema de tres cables. Echemos un vistazo a cómo el sistema de tres hilos elimina la influencia de la resistencia en el cable. Olvídalo, hablemos de ello en el próximo artículo. Se necesitan algunas fotografías para explicar esto claramente. Se hace tarde y me da pereza dibujar.
Rango de medición de temperatura:
Suponiendo que ahora sea de 0 grados, entonces la resistencia del PT100 es de 100 ohmios. En el circuito, la diferencia de voltaje a través del puente es 0V, por lo que también termina siendo 0V. En otras palabras, si se miden 0V, son 0 grados. Suponiendo que ahora es menos 1 grado, la resistencia del PT100 es inferior a 100 ohmios. El voltaje en la misma fase será menor que el voltaje en la fase opuesta, y el voltaje resultante siempre será 0V, por lo que este circuito no puede medir por debajo de 0 grados.
El voltaje de salida máximo del AD623 es 3,3 V, 3300/51 = 64,7 mV. En otras palabras, la diferencia de voltaje del puente solo puede ser de 64,7 mV como máximo. No importa cuán grande sea la diferencia de voltaje, la salida máxima del AD623 es 3,3 V. El voltaje del brazo inversor se fija en (3000/2100)*100=142,86 mV, entonces el voltaje máximo del brazo no inversor solo puede ser 142,86+64,7 = 207,56 mV, y la resistencia correspondiente de PT100 es igual a 207,56 /((3000-207,56)/ 2000)=148,66 ohmios.
Luego mira la tabla y podrás ver que el punto máximo de medición de temperatura es de casi 127 grados. Por lo tanto, el rango de medición de temperatura de este circuito es de 0 a 127 grados.
El sensor de temperatura pt100 es un sensor que convierte variables de temperatura en una señal de salida estandarizada transmisible. Utilizado principalmente para la medición y control de parámetros de temperatura en procesos industriales. Un transmisor con sensor normalmente consta de dos partes: el sensor y el convertidor de señal. Los sensores son principalmente termopares o resistencias térmicas. El convertidor de señal consta principalmente de una unidad de medición, una unidad de procesamiento de señal y una unidad de conversión (dado que las resistencias térmicas industriales y los medidores de graduación de termopares están estandarizados, el convertidor de señal también se denomina transmisor cuando es un producto independiente). Algunos transmisores tienen unidades de visualización agregadas y algunos también tienen capacidades de bus de campo.
Debido a la relación entre la temperatura y el cambio de resistencia de la resistencia térmica PT100, la gente aprovechó esta característica para inventar y producir el sensor de temperatura de resistencia térmica PT100. Es un sensor inteligente que integra la recopilación de temperatura y humedad. El rango de recolección de temperatura puede ser de -200 ℃ a +850 ℃, y el rango de recolección de humedad es de 0 % a 100 %.
Principio de funcionamiento del circuito de funcionamiento del sensor de temperatura PT100
PT100 es un termistor de coeficiente de temperatura positivo. Hablando de ¿qué es un coeficiente de temperatura positivo? Debe combinarse con el coeficiente de temperatura negativo. A medida que aumenta la temperatura, la resistencia de la resistencia aumenta, que es el termistor con un coeficiente de temperatura positivo. Por el contrario, si la resistencia de la resistencia disminuye a medida que aumenta la temperatura, es un termistor de coeficiente de temperatura negativo.
La razón por la que el PT100 se utiliza ampliamente no es sólo por el amplio rango de temperatura que puede medir (de decenas de grados bajo cero a cientos de grados por encima de cero), sino también por su muy buena linealidad. "Linealidad", para decirlo sin rodeos, significa que por cada cambio de grado en la temperatura, la resistencia de la resistencia aumenta básicamente en la misma cantidad. De esta forma, nuestro procedimiento se simplifica enormemente.
Sin embargo, el PT100 también tiene sus desventajas, es decir, cada vez que la temperatura aumenta un grado, el cambio de resistencia es demasiado pequeño, solo 0,39 ohmios. Esto requiere que el hardware proporcione una conversión de alta precisión y bajo nivel de ruido.
Hay muchos circuitos que circulan por Internet, muchos de los cuales no se pueden utilizar como productos. A continuación les proporcionaré un circuito de alta precisión, aunque el costo es un poco alto, pero la calidad es buena.
En cuanto a los circuitos de medición de temperatura, en realidad hay muchas cosas que vale la pena estudiar: los circuitos pequeños tienen una gran sabiduría. Por ejemplo, ¿puede darse cuenta de un vistazo que este circuito no puede medir temperaturas bajo cero? ¿Puedes calcular el rango de temperaturas que este circuito puede medir desde qué hasta cuántos grados? ¿Puedes modificar este circuito para que pueda medir el rango de temperatura que necesitas? ¿Cuáles serán las consecuencias si se intercambian las líneas inversora (-IN) y no inversora (+IN)?
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| Circuito de sensor PT100 de 3 cables | Método de cableado de control de temperatura de PT100 |
Echa un vistazo: si crees que el circuito es simple, ¿puedes responder todas las preguntas anteriores?
Explicación del circuito:
Cuanto más simple sea el circuito, mejor será la estabilidad. Las cuatro resistencias de este circuito deben tener una precisión del 0,1%. El circuito sólo utiliza un puente y un amplificador diferencial. R2 R3 R4 y PT100 forman un circuito puente, y REF3030 proporciona un voltaje estándar de 3,00 V para el circuito puente. AD623 utiliza una resistencia de retroalimentación de amplificación de 2K para amplificar con precisión la diferencia de voltaje del puente 51 veces. (¿Por qué es 51 veces? Consulte la hoja de datos de AD623 para obtener más detalles)
Método de conexión PT100:
Los amigos cuidadosos estudiarán el método de conexión del PT100. El PT100 generalmente tiene sensores de dos y tres hilos. Debido a que el cable en sí debe tener resistencia y, como se mencionó anteriormente, por cada grado de cambio, el PT100 solo cambia 0,39 ohmios. Entonces, si el cable PT100 es muy largo, la resistencia será mayor. Diferentes cables tendrán diferentes resistencias, lo que definitivamente afectará en gran medida los resultados medidos. Ahora puede comprender que el PT100 de dos cables solo es adecuado para aplicaciones de corta distancia. Para aplicaciones de larga distancia, se debe utilizar un sistema de tres cables. Echemos un vistazo a cómo el sistema de tres hilos elimina la influencia de la resistencia en el cable. Olvídalo, hablemos de ello en el próximo artículo. Se necesitan algunas fotografías para explicar esto claramente. Se hace tarde y me da pereza dibujar.
Rango de medición de temperatura:
Suponiendo que ahora sea de 0 grados, entonces la resistencia del PT100 es de 100 ohmios. En el circuito, la diferencia de voltaje a través del puente es 0V, por lo que también termina siendo 0V. En otras palabras, si se miden 0V, son 0 grados. Suponiendo que ahora es menos 1 grado, la resistencia del PT100 es inferior a 100 ohmios. El voltaje en la misma fase será menor que el voltaje en la fase opuesta, y el voltaje resultante siempre será 0V, por lo que este circuito no puede medir por debajo de 0 grados.
El voltaje de salida máximo del AD623 es 3,3 V, 3300/51 = 64,7 mV. En otras palabras, la diferencia de voltaje del puente solo puede ser de 64,7 mV como máximo. No importa cuán grande sea la diferencia de voltaje, la salida máxima del AD623 es 3,3 V. El voltaje del brazo inversor se fija en (3000/2100)*100=142,86 mV, entonces el voltaje máximo del brazo no inversor solo puede ser 142,86+64,7 = 207,56 mV, y la resistencia correspondiente de PT100 es igual a 207,56 /((3000-207,56)/ 2000)=148,66 ohmios.
Luego mira la tabla y podrás ver que el punto máximo de medición de temperatura es de casi 127 grados. Por lo tanto, el rango de medición de temperatura de este circuito es de 0 a 127 grados.
