Método de Medición del Sensor de Temperatura RTD
El sensor de temperatura de resistencia de platino (Pt100 y Pt1000), como sensor de temperatura de alta precisión, se usa ampliamente en meteorología, automóviles, aviación, medición de automatización industrial y diversos instrumentos experimentales y otros campos. El principio de medición de temperatura del sensor de temperatura de resistencia de platino es que el valor de resistencia del platino metálico (PT) cambia a medida que cambia la temperatura ambiente, y existe una relación funcional definida entre el valor de resistencia y el valor de temperatura.
1. Tres métodos principales de sensor de temperatura de resistencia de platino
Según los diferentes métodos de conexión de los sensores de temperatura, las resistencias de platino se dividen en tres tipos: sistema de dos hilos, sistema de tres hilos y sistema de cuatro hilos. Los tres métodos de derivación tienen sus propias características: el método de derivación de dos hilos tiene derivaciones simples, pero el problema es que el error de medición es grande y el error de resistencia del alambre se introduce inevitablemente durante la medición. Sólo es adecuado para ocasiones en las que la precisión de la medición no es alta.
El método de tres cables utiliza dos cables en un extremo y un cable en el otro extremo. En la industria, generalmente se adopta el método de conexión de tres cables. Los tres cables extraídos con el método de tres hilos tienen la misma sección transversal y longitud. Por lo general, la resistencia de tres cables se mide utilizando el método del puente desequilibrado, que puede eliminar la influencia de la resistencia del cable interno durante la medición, y la precisión de la medición es mayor que la del sistema de dos cables.
En el método de cuatro cables, dos cables son cables de suministro de energía y los otros dos son cables de señal. La fuente de alimentación y la señal funcionan por separado y este método puede eliminar eficazmente la resistencia de la línea. Si la resistencia de la resistencia a medir es igual o incluso mucho menor que la resistencia del cable, solo se puede utilizar el método de medición de cuatro cables. Este método tiene una mayor precisión de medición, pero requiere que el sensor genere 4 cables, lo que aumentará el costo y el peso de todo el sistema de prueba durante la transmisión de larga distancia y no puede cumplir con los requisitos de algunas industrias especiales. Se utiliza principalmente para la detección de temperatura de alta precisión.
2. Circuito de medición de resistencia de platino de dos hilos.
En un sistema de medición de sensor de temperatura de resistencia de platino, el valor de resistencia de platino generalmente se calcula utilizando el voltaje de salida Vo cuando el puente whist está desequilibrado. El circuito de adquisición de la resistencia de platino de dos hilos en este sistema se muestra en la Figura 1.
Métodos de medición y aplicaciones de sensores de temperatura de resistencia de platino:
I es la fuente de voltaje constante, R es la resistencia limitadora de corriente, la resistencia a medir es Rt y la resistencia de línea es r. El circuito de prueba se muestra en la Figura 1. Calculado según la ley de Ohm:
Métodos de medición y aplicaciones de sensores de temperatura de resistencia de platino:
En la fórmula anterior, RT: el valor de resistencia del sensor de resistencia de platino medido; r: el valor de resistencia del cable del sensor; k: el sistema de amplificación lineal del amplificador operacional (generalmente establecido por la resistencia de ganancia Rg); VOUT: el valor de voltaje de salida del amplificador operacional.
Se puede ver en la ecuación (2) que el uso de transmisión de dos hilos generará un error de medición de 2r. La línea de transmisión utilizada en el sistema de medición tiene una resistencia de aproximadamente 0,061 Ω por metro y 2r es de 0,122 Ω. Suponiendo que el cable entre la resistencia de medición y el circuito de medición en el sistema tiene 50 m de largo, el error causado por la resistencia del cable alcanzará 3,05 Ω. Es decir, el error de medición de temperatura alcanzará los 7,6°C (el cambio de resistencia de la resistencia de platino en el sistema es de aproximadamente 0,398 Ω por cada cambio de 1°C).
Se puede ver que cuando la distancia entre el sistema de medición y el sensor es grande, la resistencia de la línea r tiene una gran influencia en la precisión de la recolección de la resistencia del platino. Por lo tanto, la resistencia de platino de dos hilos solo es adecuada para ocasiones en las que la distancia de los cables es relativamente cercana y la precisión de la medición es promedio.
3. Circuito de medición de resistencia de tres hilos.
3.1 Puente de Wheatstone
Cuando el puente de resistencia alcanza el equilibrio, se puede ver en la ecuación (3) que no importa si la fuente de excitación es de tipo corriente o de potencia, y sin importar el tamaño de la fuente de excitación, la salida de V0 es cero. Por lo tanto, si R2/R3 es un coeficiente fijo K, entonces cuando R1=K×R4, el puente alcanzará el equilibrio, es decir: Vo=0.
Este método de medición del valor del equilibrio se utiliza a menudo en sistemas de control de retroalimentación. Incluso cambios muy pequeños en la resistencia del brazo del puente se reflejarán en cambios en el voltaje de salida. Al monitorear si el puente está equilibrado, se pueden monitorear en tiempo real los cambios en los objetos de monitoreo del sensor (fuerza, temperatura, etc.). El voltaje de salida VO del puente se utiliza como señal de retroalimentación del actuador para monitorear la desviación de ejecución en tiempo real y corregir continuamente las instrucciones de ejecución. Comúnmente utilizado en los campos de la medición de par y los controladores de regulación electrotérmica.
Normalmente, pensamos que la fuente de excitación VR es un valor fijo. Puede verse en la ecuación (1) que el voltaje de salida del puente VO tiene una relación proporcional lineal con la fuente de alimentación de excitación VR. Por lo tanto, el sistema de medición nunca podrá ser más preciso que la fuente de alimentación de excitación.
3.2 Circuito de medición de puente desequilibrado de tres hilos
Según la teoría del puente de whist, cuando el puente está funcionando, uno de los cuatro brazos del puente cambia y R1 se convierte en R'=R1+△r. Entonces se romperá el equilibrio del puente whist, es decir, en la Figura 2, hay una cierta diferencia de potencial UL entre A y B, entonces el puente se llama puente desequilibrado, es decir, VO = UL ≠ 0.
Según el principio del puente desequilibrado se conectan al circuito puente varios sensores de resistencia RT. El voltaje desequilibrado del puente puede reflejar pequeños cambios en la resistencia del brazo del puente. Por tanto, se pueden detectar cambios en cantidades físicas externas (temperatura, presión, etc.). R es la resistencia del brazo del puente de precisión seleccionada por el sistema de medición y RT es la resistencia medida.
Los dos terminales de entrada están conectados a un amplificador operacional con alta impedancia de entrada, de modo que se minimizará la caída de voltaje causada por la corriente de polarización en la resistencia de línea, lo que minimizará la corriente de fuga. Según la ley de corrientes y tensiones de Kirchhoff:
Se puede ver en la fórmula (4) que en este sistema de medición, cuando RT>R, debido a que el voltaje de salida VOUT del brazo del puente es negativo, es necesario garantizar que la salida VOUT sea siempre positiva. Entonces, el valor de resistencia del brazo del puente R del sistema de medición debe ser mayor que el valor de resistencia límite superior de la resistencia medida RT. Tomando el PT1000 como ejemplo, su valor de resistencia es 1 000 Ω a 0 °C y su rango de cambio de resistencia efectivo es 803 Ω ~ 2 120 Ω (es decir, el rango de cambio de temperatura es -50 °C ~ 300 °C). Entonces, la resistencia del brazo del puente R debe seleccionarse para que sea mayor que el límite superior del cambio de su valor de resistencia de platino (2120 Ω). En este ejemplo, la resistencia del brazo del puente R se selecciona como 2700 Ω, lo que cumple completamente con los requisitos de medición y no causará desbordamiento.
Bajo la condición de que la fuente de corriente de excitación tenga un valor típico de 1 mA, el rango de variación de VAB en este momento es de 153 ~ 575 mV, y el AMP es un amplificador operacional de alta precisión AD620 de TI. AD620 utiliza un amplificador diferencial para convertir la diferencia de voltaje de la salida del brazo del puente en un voltaje de un solo extremo y amplificarlo. El voltaje de compensación de su amplificador diferencial es muy pequeño. Eliminar la compensación significa que la pequeña señal diferencial en la salida se amplifica pero el voltaje de compensación no se amplifica. La resistencia de ganancia es una resistencia de alta precisión con un valor de resistencia de 5 kΩ y la ganancia del amplificador operacional es k = 10,88. Se puede saber a partir del cálculo de la fórmula (4) que el rango de voltaje de salida efectivo de VOUT es 1,667 ~ 6,259 V.
3.2.1 Recopilación de resultados cuando el sensor es anormal
En los sistemas de medición de temperatura de resistencia de platino, el entorno de trabajo de los sensores de resistencia de platino suele ser hostil. El cable que va desde el extremo del sensor hasta el sistema de medición suele tener más de diez metros de largo. También es muy importante proteger los cables durante el diseño para evitar desconexiones y cortocircuitos mutuos. En algunos campos especiales (como la industria de la aviación, la exploración petrolera), el sistema requiere que el sistema de medición pueda identificar activamente cuando ocurren fallas similares, y se requiere que el sistema tenga capacidades de alarma.
3.2.1.1 En caso de circuito abierto del sensor
El sensor tiene un circuito abierto. El sistema de prueba se puede dividir en las siguientes situaciones para su análisis, como se muestra en la Tabla 1.
Se puede ver en la Tabla 1 anterior que cuando el sensor tiene una falla de circuito abierto, el voltaje de salida del amplificador operacional VOUT = 13,6 V o VOUT = -12,7 V, es decir, bajo la condición de circuito abierto del sensor, el voltaje operativo El amplificador entra en estado de saturación. En condiciones normales de funcionamiento del sensor, el voltaje de salida VOUT del amplificador operacional está dentro del área de amplificación normal.
3.2.1.2 En caso de cortocircuito del sensor
En circunstancias normales, los sensores de resistencia de platino no provocarán cortocircuitos. En caso de uso inadecuado, por ejemplo, el desgaste de los cables del sensor provoca un cortocircuito entre las líneas, entonces se puede ver en la ecuación (4) que la salida de VOUT es la siguiente:
En este momento, la salida VOUT es el valor de saturación positivo del amplificador operacional (13,6 V), como se muestra en la Tabla 2.
Dado que los cables 1 y 2 están conectados desde un extremo, no hay ninguna condición de falla de cortocircuito en los cables 1 y 2. Se puede ver en la Tabla 2 anterior que cuando el sensor tiene una falla de cortocircuito, el voltaje de salida del amplificador operacional VOUT = 13,6 V, es decir, bajo la condición de cortocircuito del sensor, el amplificador operacional entra en un estado saturado. En condiciones normales de funcionamiento del sensor, el voltaje de salida VOUT del amplificador operacional está dentro del área de amplificación normal.
3.2.1.3 Función de alarma en caso de anomalía del sensor
Al analizar el valor de voltaje de salida del amplificador operacional del sensor en condiciones de circuito abierto y falla de cortocircuito, se puede concluir que en estos dos casos, la salida del amplificador operacional es su valor saturado, es decir, circuito abierto. No hay superposición de datos entre el estado de cortocircuito y el estado de adquisición normal, por lo que el sistema puede monitorear si el sensor está funcionando correctamente. Luego, este sistema de medición puede identificar fallas del sensor. El sistema tiene una función de alarma en tiempo real y puede informar al sistema sobre las condiciones de falla del sensor en tiempo real.
4 Circuito de medición de cables de cuatro hilos
También se puede ver en la Figura 4 que Wire1 y wire4 son los bucles de fuente de corriente constante de resistencias de platino. La corriente proporcionada por la fuente de corriente constante no se ve afectada por la resistencia del cable y el tamaño de la carga. W2 y W3 son las dos líneas de señal de medición de la resistencia de platino. Dado que la impedancia de entrada del amplificador operacional es muy grande (10 GΩ), se puede ignorar la división de voltaje por la resistencia del cable. Por lo tanto, lo que se mide es el valor de resistencia real medido. Por lo tanto, el método de conexión de cuatro cables puede minimizar el ruido de la medición y mejorar la precisión de la medición.
I es la fuente de voltaje constante, R es la resistencia limitadora de corriente, la resistencia que se mide es Ri y la resistencia de la línea es r. El circuito de prueba se muestra en la Figura 4. Calculado según la ley de Ohm:
VSALIDA=k*I*RT (7)
En la fórmula anterior, RT: el valor de resistencia del sensor de resistencia de platino medido; k: el sistema de amplificación lineal del amplificador operacional (generalmente establecido por la resistencia de ganancia Rg); VOUT: el valor de voltaje de salida del amplificador operacional.
Se puede ver en la ecuación (8) que cuando se utiliza el modo de cuatro hilos para la recolección, el voltaje de salida de VOUT no tiene nada que ver con el tamaño de la resistencia limitadora de corriente del sistema R y la resistencia del cable r.
Se puede ver que cuando la distancia entre el sistema de medición y el sensor es grande, la resistencia de la línea r tiene una gran influencia en la precisión de la recolección de la resistencia del platino. Por lo tanto, la resistencia de platino de dos hilos solo es adecuada para ocasiones en las que la distancia de los cables es relativamente cercana y la precisión de la medición es promedio.
5. Conclusión
Este artículo presenta los circuitos de adquisición y medición de tres métodos diferentes de sensores de temperatura de resistencia de platino y analiza específicamente las ventajas y desventajas de cada sistema de adquisición. Para la resistencia de tres hilos ampliamente utilizada en la industria, su circuito de adquisición se analiza sistemáticamente, centrándose en el análisis del circuito de adquisición del puente desequilibrado. También se analizan en detalle varias condiciones anormales del circuito de adquisición del puente desequilibrado. En la medición real, se realizaron pruebas de simulación en diversas situaciones anormales y se proporcionaron parámetros de prueba y métodos de evaluación específicos. El circuito de medición de este artículo tiene una estructura simple y una alta precisión de medición, y tiene un gran valor de uso.
1. Tres métodos principales de sensor de temperatura de resistencia de platino
Según los diferentes métodos de conexión de los sensores de temperatura, las resistencias de platino se dividen en tres tipos: sistema de dos hilos, sistema de tres hilos y sistema de cuatro hilos. Los tres métodos de derivación tienen sus propias características: el método de derivación de dos hilos tiene derivaciones simples, pero el problema es que el error de medición es grande y el error de resistencia del alambre se introduce inevitablemente durante la medición. Sólo es adecuado para ocasiones en las que la precisión de la medición no es alta.
El método de tres cables utiliza dos cables en un extremo y un cable en el otro extremo. En la industria, generalmente se adopta el método de conexión de tres cables. Los tres cables extraídos con el método de tres hilos tienen la misma sección transversal y longitud. Por lo general, la resistencia de tres cables se mide utilizando el método del puente desequilibrado, que puede eliminar la influencia de la resistencia del cable interno durante la medición, y la precisión de la medición es mayor que la del sistema de dos cables.
En el método de cuatro cables, dos cables son cables de suministro de energía y los otros dos son cables de señal. La fuente de alimentación y la señal funcionan por separado y este método puede eliminar eficazmente la resistencia de la línea. Si la resistencia de la resistencia a medir es igual o incluso mucho menor que la resistencia del cable, solo se puede utilizar el método de medición de cuatro cables. Este método tiene una mayor precisión de medición, pero requiere que el sensor genere 4 cables, lo que aumentará el costo y el peso de todo el sistema de prueba durante la transmisión de larga distancia y no puede cumplir con los requisitos de algunas industrias especiales. Se utiliza principalmente para la detección de temperatura de alta precisión.
En un sistema de medición de sensor de temperatura de resistencia de platino, el valor de resistencia de platino generalmente se calcula utilizando el voltaje de salida Vo cuando el puente whist está desequilibrado. El circuito de adquisición de la resistencia de platino de dos hilos en este sistema se muestra en la Figura 1.
Métodos de medición y aplicaciones de sensores de temperatura de resistencia de platino:
I es la fuente de voltaje constante, R es la resistencia limitadora de corriente, la resistencia a medir es Rt y la resistencia de línea es r. El circuito de prueba se muestra en la Figura 1. Calculado según la ley de Ohm:
Métodos de medición y aplicaciones de sensores de temperatura de resistencia de platino:
Se puede ver en la ecuación (2) que el uso de transmisión de dos hilos generará un error de medición de 2r. La línea de transmisión utilizada en el sistema de medición tiene una resistencia de aproximadamente 0,061 Ω por metro y 2r es de 0,122 Ω. Suponiendo que el cable entre la resistencia de medición y el circuito de medición en el sistema tiene 50 m de largo, el error causado por la resistencia del cable alcanzará 3,05 Ω. Es decir, el error de medición de temperatura alcanzará los 7,6°C (el cambio de resistencia de la resistencia de platino en el sistema es de aproximadamente 0,398 Ω por cada cambio de 1°C).
Se puede ver que cuando la distancia entre el sistema de medición y el sensor es grande, la resistencia de la línea r tiene una gran influencia en la precisión de la recolección de la resistencia del platino. Por lo tanto, la resistencia de platino de dos hilos solo es adecuada para ocasiones en las que la distancia de los cables es relativamente cercana y la precisión de la medición es promedio.
3. Circuito de medición de resistencia de tres hilos.
3.1 Puente de Wheatstone
Cuando el puente de resistencia alcanza el equilibrio, se puede ver en la ecuación (3) que no importa si la fuente de excitación es de tipo corriente o de potencia, y sin importar el tamaño de la fuente de excitación, la salida de V0 es cero. Por lo tanto, si R2/R3 es un coeficiente fijo K, entonces cuando R1=K×R4, el puente alcanzará el equilibrio, es decir: Vo=0.
Este método de medición del valor del equilibrio se utiliza a menudo en sistemas de control de retroalimentación. Incluso cambios muy pequeños en la resistencia del brazo del puente se reflejarán en cambios en el voltaje de salida. Al monitorear si el puente está equilibrado, se pueden monitorear en tiempo real los cambios en los objetos de monitoreo del sensor (fuerza, temperatura, etc.). El voltaje de salida VO del puente se utiliza como señal de retroalimentación del actuador para monitorear la desviación de ejecución en tiempo real y corregir continuamente las instrucciones de ejecución. Comúnmente utilizado en los campos de la medición de par y los controladores de regulación electrotérmica.
Normalmente, pensamos que la fuente de excitación VR es un valor fijo. Puede verse en la ecuación (1) que el voltaje de salida del puente VO tiene una relación proporcional lineal con la fuente de alimentación de excitación VR. Por lo tanto, el sistema de medición nunca podrá ser más preciso que la fuente de alimentación de excitación.
3.2 Circuito de medición de puente desequilibrado de tres hilos
Según la teoría del puente de whist, cuando el puente está funcionando, uno de los cuatro brazos del puente cambia y R1 se convierte en R'=R1+△r. Entonces se romperá el equilibrio del puente whist, es decir, en la Figura 2, hay una cierta diferencia de potencial UL entre A y B, entonces el puente se llama puente desequilibrado, es decir, VO = UL ≠ 0.
Según el principio del puente desequilibrado se conectan al circuito puente varios sensores de resistencia RT. El voltaje desequilibrado del puente puede reflejar pequeños cambios en la resistencia del brazo del puente. Por tanto, se pueden detectar cambios en cantidades físicas externas (temperatura, presión, etc.). R es la resistencia del brazo del puente de precisión seleccionada por el sistema de medición y RT es la resistencia medida.
Los dos terminales de entrada están conectados a un amplificador operacional con alta impedancia de entrada, de modo que se minimizará la caída de voltaje causada por la corriente de polarización en la resistencia de línea, lo que minimizará la corriente de fuga. Según la ley de corrientes y tensiones de Kirchhoff:
Se puede ver en la fórmula (4) que en este sistema de medición, cuando RT>R, debido a que el voltaje de salida VOUT del brazo del puente es negativo, es necesario garantizar que la salida VOUT sea siempre positiva. Entonces, el valor de resistencia del brazo del puente R del sistema de medición debe ser mayor que el valor de resistencia límite superior de la resistencia medida RT. Tomando el PT1000 como ejemplo, su valor de resistencia es 1 000 Ω a 0 °C y su rango de cambio de resistencia efectivo es 803 Ω ~ 2 120 Ω (es decir, el rango de cambio de temperatura es -50 °C ~ 300 °C). Entonces, la resistencia del brazo del puente R debe seleccionarse para que sea mayor que el límite superior del cambio de su valor de resistencia de platino (2120 Ω). En este ejemplo, la resistencia del brazo del puente R se selecciona como 2700 Ω, lo que cumple completamente con los requisitos de medición y no causará desbordamiento.
Bajo la condición de que la fuente de corriente de excitación tenga un valor típico de 1 mA, el rango de variación de VAB en este momento es de 153 ~ 575 mV, y el AMP es un amplificador operacional de alta precisión AD620 de TI. AD620 utiliza un amplificador diferencial para convertir la diferencia de voltaje de la salida del brazo del puente en un voltaje de un solo extremo y amplificarlo. El voltaje de compensación de su amplificador diferencial es muy pequeño. Eliminar la compensación significa que la pequeña señal diferencial en la salida se amplifica pero el voltaje de compensación no se amplifica. La resistencia de ganancia es una resistencia de alta precisión con un valor de resistencia de 5 kΩ y la ganancia del amplificador operacional es k = 10,88. Se puede saber a partir del cálculo de la fórmula (4) que el rango de voltaje de salida efectivo de VOUT es 1,667 ~ 6,259 V.
En los sistemas de medición de temperatura de resistencia de platino, el entorno de trabajo de los sensores de resistencia de platino suele ser hostil. El cable que va desde el extremo del sensor hasta el sistema de medición suele tener más de diez metros de largo. También es muy importante proteger los cables durante el diseño para evitar desconexiones y cortocircuitos mutuos. En algunos campos especiales (como la industria de la aviación, la exploración petrolera), el sistema requiere que el sistema de medición pueda identificar activamente cuando ocurren fallas similares, y se requiere que el sistema tenga capacidades de alarma.
3.2.1.1 En caso de circuito abierto del sensor
El sensor tiene un circuito abierto. El sistema de prueba se puede dividir en las siguientes situaciones para su análisis, como se muestra en la Tabla 1.
Se puede ver en la Tabla 1 anterior que cuando el sensor tiene una falla de circuito abierto, el voltaje de salida del amplificador operacional VOUT = 13,6 V o VOUT = -12,7 V, es decir, bajo la condición de circuito abierto del sensor, el voltaje operativo El amplificador entra en estado de saturación. En condiciones normales de funcionamiento del sensor, el voltaje de salida VOUT del amplificador operacional está dentro del área de amplificación normal.
3.2.1.2 En caso de cortocircuito del sensor
En circunstancias normales, los sensores de resistencia de platino no provocarán cortocircuitos. En caso de uso inadecuado, por ejemplo, el desgaste de los cables del sensor provoca un cortocircuito entre las líneas, entonces se puede ver en la ecuación (4) que la salida de VOUT es la siguiente:
En este momento, la salida VOUT es el valor de saturación positivo del amplificador operacional (13,6 V), como se muestra en la Tabla 2.
Dado que los cables 1 y 2 están conectados desde un extremo, no hay ninguna condición de falla de cortocircuito en los cables 1 y 2. Se puede ver en la Tabla 2 anterior que cuando el sensor tiene una falla de cortocircuito, el voltaje de salida del amplificador operacional VOUT = 13,6 V, es decir, bajo la condición de cortocircuito del sensor, el amplificador operacional entra en un estado saturado. En condiciones normales de funcionamiento del sensor, el voltaje de salida VOUT del amplificador operacional está dentro del área de amplificación normal.
3.2.1.3 Función de alarma en caso de anomalía del sensor
Al analizar el valor de voltaje de salida del amplificador operacional del sensor en condiciones de circuito abierto y falla de cortocircuito, se puede concluir que en estos dos casos, la salida del amplificador operacional es su valor saturado, es decir, circuito abierto. No hay superposición de datos entre el estado de cortocircuito y el estado de adquisición normal, por lo que el sistema puede monitorear si el sensor está funcionando correctamente. Luego, este sistema de medición puede identificar fallas del sensor. El sistema tiene una función de alarma en tiempo real y puede informar al sistema sobre las condiciones de falla del sensor en tiempo real.
4 Circuito de medición de cables de cuatro hilos
También se puede ver en la Figura 4 que Wire1 y wire4 son los bucles de fuente de corriente constante de resistencias de platino. La corriente proporcionada por la fuente de corriente constante no se ve afectada por la resistencia del cable y el tamaño de la carga. W2 y W3 son las dos líneas de señal de medición de la resistencia de platino. Dado que la impedancia de entrada del amplificador operacional es muy grande (10 GΩ), se puede ignorar la división de voltaje por la resistencia del cable. Por lo tanto, lo que se mide es el valor de resistencia real medido. Por lo tanto, el método de conexión de cuatro cables puede minimizar el ruido de la medición y mejorar la precisión de la medición.
I es la fuente de voltaje constante, R es la resistencia limitadora de corriente, la resistencia que se mide es Ri y la resistencia de la línea es r. El circuito de prueba se muestra en la Figura 4. Calculado según la ley de Ohm:
VSALIDA=k*I*RT (7)
En la fórmula anterior, RT: el valor de resistencia del sensor de resistencia de platino medido; k: el sistema de amplificación lineal del amplificador operacional (generalmente establecido por la resistencia de ganancia Rg); VOUT: el valor de voltaje de salida del amplificador operacional.
Se puede ver en la ecuación (8) que cuando se utiliza el modo de cuatro hilos para la recolección, el voltaje de salida de VOUT no tiene nada que ver con el tamaño de la resistencia limitadora de corriente del sistema R y la resistencia del cable r.
Se puede ver que cuando la distancia entre el sistema de medición y el sensor es grande, la resistencia de la línea r tiene una gran influencia en la precisión de la recolección de la resistencia del platino. Por lo tanto, la resistencia de platino de dos hilos solo es adecuada para ocasiones en las que la distancia de los cables es relativamente cercana y la precisión de la medición es promedio.
5. Conclusión
Este artículo presenta los circuitos de adquisición y medición de tres métodos diferentes de sensores de temperatura de resistencia de platino y analiza específicamente las ventajas y desventajas de cada sistema de adquisición. Para la resistencia de tres hilos ampliamente utilizada en la industria, su circuito de adquisición se analiza sistemáticamente, centrándose en el análisis del circuito de adquisición del puente desequilibrado. También se analizan en detalle varias condiciones anormales del circuito de adquisición del puente desequilibrado. En la medición real, se realizaron pruebas de simulación en diversas situaciones anormales y se proporcionaron parámetros de prueba y métodos de evaluación específicos. El circuito de medición de este artículo tiene una estructura simple y una alta precisión de medición, y tiene un gran valor de uso.
