Rtd pt100 схема подключения: PT100 LOGO! AM2 PT100 AM2 RTD?

PT100 резистивный датчик температуры (RTD) поддерживает диапазон экстремальных температур

Мы опробовали измерение температуры на нескольких аппаратных платформах, таких как Texas Instruments eZ430-Chronos Watch, монитор окружающей среды Sonoff SC , плата Wemos D1 с датчиком температуры aDHT21 и, совсем недавно, термометр ANAVI с тремя последними платформами на основе ESP8266 WiSoC.

Все четыре устройства/платы, упомянутые выше, имеют датчики температуры, предназначенные для измерения температуры окружающей среды, например, с DHT22, имеет диапазон от -40 до +125 °C. Мы также сталкивались с водонепроницаемым датчиком температуры DS18B20, которым несколько раз измеряли температуру жидкости в диапазоне от -55 до 125 °C. Подходит для большинства случаев использования, и, например, вы можете проверить им кипящую воду.

Но, мы никогда не задумывались об измерении данных для гораздо более низких или намного более высоких температур, и этим утром мы наткнулись на IC Station на два температурных датчика «PT100», а именно WZP-187 (4,89 долларов США) и датчик без имени (3,42 долларов США). Эти датчики могут работать в диапазонах от -200 до + 400° С и от 0 до 800° С.

Технические характеристики температурных датчиков PT100

WZP-187

Как обычно, на сайте IC Station очень мало деталей. WZP-187 технические характеристики/описание:

  • Тип датчика: тип K
  • Диапазон измерения — -200°C — 400°C
  • Размеры — датчик длиной 5 см, кабель длиной 1,5 м с тремя контактами
  • Водонепроницаемый

Датчик без названия

Спецификация:

  • Тип датчика — Тип К
  • Температура измерения — 0 ℃ ~ 800 ℃
  • Хост соединение — 2 контакта
  • Платиновый резистор
  • Размеры — Внутреннее отверстие: 5 мм; Длина датчика: 5 метров

Что такое датчики PT100 RTD?

Веб-сайт IC Station не дает ответа на вопрос «что это за датчики». К счастью, сайт Omega объясняет, что такое датчики PT100:

RTD или резистивные датчики температуры — это датчики температуры, которые содержат резистор, который изменяет значение сопротивления при изменении его температуры.  Они использовались в течение многих лет для измерения температуры в лабораторных и промышленных процессах и зарекомендовали себя как  точные и стабильные.

Большинство элементов RTD состоят из тонкой спиральной проволоки, обернутой вокруг керамического или стеклянного сердечника. Элемент, как правило, довольно хрупкий, поэтому его часто помещают внутрь датчика, защищающего его. Элемент RTD сделан из простого материала, сопротивление которого при различных температурах было зафиксировано. Материал имеет прогнозируемое изменение сопротивления при изменении температуры; именно это прогнозируемое изменение используется для определения температуры.

Как вы уже могли заметить, наш первый датчик имеет 3 провода, а второй — только два. Это также объясняется:

Для измерения температуры элемент RTD должен быть подключен к какому-либо контролируемому или регулируемому оборудованию. Поскольку измерение температуры основано на сопротивлении элемента, любое другое сопротивление (сопротивление подводящего провода, соединения и т. д.), добавленное в цепь, приведет к ошибке измерения.

За исключением двухпроводной конфигурации, все другие схемы электропроводки позволяют контролируемому или регулируемому оборудованию вычленять нежелательные сопротивления проводов и другие сопротивления, которые возникают в цепи. Датчики, использующие 3-х проводную конструкцию, являются наиболее распространенной конструкцией, используемой в промышленных процессах и системах контроля.

Наконец, есть несколько материалов, которые можно использовать для датчика, и платиновый резистор, найденный в последнем датчике, считается наиболее распространенным и точным. Другими распространенными материалами являются никель и медь, а вольфрам и алюминиевый композит встречаются реже. В датчике ICS должно быть очень небольшое количество платины (драгоценного металла), поскольку он продается всего за 4 доллара, иначе описание просто неверное. PT100 означает, что платиновый зонд имеет сопротивление 100 Ом при 0 °C.

Поддержка Arduino и схемы подключения

Теперь мы лучше понимаем что такое датчики PT100 RTD, но как мы можем их точно использовать? В поисках поддержки Arduino мы обнаружили библиотеку PT100RTD на Github, в которой добавлена ​​поддержка точного преобразования значений из Ом в Цельсия в RTD PT100 в Arduino IDE.

Разработчик предоставляет некоторые дополнительные сведения и размер библиотеки 3 КБ, поэтому, вместо этого, рекомендуется использовать «уравнение Каллендара-Ван Дюсена» для «обычных» измерений температуры в диапазоне от -60 °C до 650 °C.

Датчики являются аналоговыми датчиками, но вы не можете просто подключить их напрямую к одному из ваших аналоговых входов Arduino. Сигнал должен быть усилен, и быстрый веб-поиск показал два варианта, хотя их может быть больше:

  1. Мост Уитстона плюс операционный усилитель, как описано в Instructables.

Этот пост также подробно описывает математические расчеты, лежащие в основе  конструкции схемы и должен быть хорошо прочитан. Схема Arduino не использует библиотеку PT100RTD, упомянутую выше, и намного проще, но учтите, что используемая схема поддерживает только от -51,85 до 129,87 градусов Цельсия .

2. Усилитель датчика температуры Adafruit PT100 RTD на основе MAX31865 продается за 14,95 $.

Как вы можете видеть выше, схема подключения намного проще с этой платой.  Плата работает с датчиками PT100 с использованием 2-, 3- или 4-проводных кабелей, и компания также предлагает дополнительный датчик PT100 с диапазоном температур от 0 до 550 ° C.  Adafruit также опубликовал очень подробное руководство для своего усилителя, и код Arduino опирается на библиотеку Arduino для датчика Adafruit MAX31865 RTD , но все же рекомендуем самую первую библиотеку PT100RTD, о которой мы упоминали в этом посте, если требуется максимально возможная точность. Если Arduino вам не подходит, руководство также предоставляет пример кода для MicroPython/CircuitPython.

Выражаем свою благодарность источнику из которого взята и переведена статья, сайту cnx-software.com.

Оригинал статьи вы можете прочитать здесь.

Вариант установки термосопротивления Pt100 на термоблок


Термосопротивление RTD Pt100 бывает в разных корпусах, но для установки на 3D принтер подходит несколько компактных вариантов. Основной и похоже, самый популярный — это цилиндр длиной 20 мм и диаметром 3 мм. Под этот вариант делаются стандартные термоблоки с отверстием под датчик температуры диаметром 3 мм. Предлагаю ещё один вариант установки термосопротивления.


Моя история…

Решил я как-то поставить датчик Pt100 вместо NTC3950, немного поиска и понял, что по конструктиву они не совместимы. Про электронику под Pt100 уже знал, что напрямую к АЦП микроконтроллера не подключить, но для этого тоже есть решение и об этом напишу в другой статье. (Есть два основных варианта — с аналоговым усилителем или с АЦП MAX31865. Третий вариант — применить АЦП HX711, о чём и напишу позже)

Нашёл совместимый конструктив — в виде цилиндра 20 мм х 3 мм. Под этот вариант есть стандартные термоблоки — что и было приобретено. Датчики Pt100 в таком корпусе оказались несколько дороже, чем ожидалось и с их покупкой решил подождать. Нашёл относительно дешёвые датчики в корпусе 40 мм х 4 мм — думал рассверлить отверстие в термоблоке до 4 мм и можно пробовать. Заказал датчики с маркировкой “WZP-Pt100”. Пока искал датчики в цилиндрическом корпусе, попадались датчики на керамической подложке размером примерно 3 мм х 2 мм, но у них не было проводов, только короткие выводы. Короче, их тоже заказал, т.к. цена у них примерно одинаковая по сравнению с WZP-Pt100.


Первый “блин” подгорел 

Получил датчики в корпусе 40 мм х 4 мм. Подключил их и стал проверять как они работают. Выяснилось, что разброс в показаниях температуры у 4-х датчиков примерно 1,5 градуса при примерно одинаковых условиях — до класса допуска “B” не дотягивают, если я правильно это понимаю. Допуск для класса “B” вычисляется по формуле: ±(0,3+0,005 |t|), где |t| — абсолютное значение температуры в градусах по Цельсию. При температуре воздуха 25 °С допуск ±0,425 °С.


Потом стал проверять на скорость реакции датчика при изменении температуры, и доигрался. Грел обычной зажигалкой, а в программе не сделал проверку, когда значения с АЦП находятся около верхней границы и дальнейшее повышение температуры уже не отслеживается. Расчётный диапазон измерений был ограничен примерно +450 °С и когда рост температуры прекратился, я подумал, что это максимальная температура пламени газовой зажигалки… Потом я ещё подумал, когда корпус датчика уже потемнел и тут я вспомнил про ограничение по температуре в схеме АЦП, но датчик уже подгорел. В этот день я заказал ещё два таких же датчика Pt100, но пришли они уже немного в другом корпусе:

Новые датчики пришли в какой-то точёной втулке и провода выходят из керамической трубки.

Сгоревший датчик был разобран:

Теперь понятно, почему у него время реакции достаточно большое — внутри “датчика” сам датчик, который ещё в трубке и ещё в чём-то, что уже сгорело…


Если кто видел, где такие датчики можно купить, которые внутри корпуса устанавливаются — поделитесь ссылкой, в китайском магазине я их не нашёл.


Вскоре пришли мелкие датчики Pt100 на керамической подложке.

Выбор мелкого Pt100

Как установить большой датчик в термоблок, было уже понятно, но как поставить такой маленький и не обломав ему ножки — вот в чём вопрос!

Когда их заказывал, по картинке их размер мне был понятен — примерно 3 на 2 мм. Когда я их увидел в пакетике, они казались совсем мелкими и тут уже пришлось подумать, как их использовать. Продавец писал в описании, что эти датчики с классом допуска “A” — это уже интересно попробовать в термоблоке. Была только одна проблема — как подключить к маленьким ножкам проводки и при этом их не сломать. На самом деле, была ещё одна проблема — я не знал как его крепить к термоблоку, т.к. его нужно прижать плоскостью основания к корпусу термоблока.


Время реакции датчика на керамической подложке заявлено 0,25 секунды! Для сравнения с датчиками в цилиндре — при касании пальцем корпуса датчика в цилиндрическом корпусе, температура менялась с заметной задержкой, а при касании корпуса датчика на керамической подложке — изменения происходили практически сразу. В итоге, было принято решение, попробовать прикрутить мелкие датчики к термоблоку. Осталось выбрать способ подключения проводов к выводам.


Учитывая, что рабочая температура термоблока 250 °С, а может и 350 °С, то пайка оловянным припоем не подходит, т. к. ножки короткие и место пайки будет находится рядом с термоблоком. В таком случае, подходит три варианта соединения провода с мелким датчиком:

  1. Сварка — это относительно несложно, если взять графитовые стержни от круглых батареек, но этот вариант я не стал пробовать
  2. Обжим гильзой — не очень надёжный вариант — даже о нём и не думал
  3. Пайка, только не обычным припоем (для кого-то и наоборот), а высокотемпературным — этот вариант я и проверил.

Пайка выводов

Для пайки высокотемпературным припоем понадобится сам припой (медь с фосфором), который продаётся в виде прутков. Ещё может понадобится флюс паяльный для среднеплавких припоев (так на коробочке написано), например ПВ-209. Но если паять медные проводки медным припоем, то флюс вроде не нужен, но по факту, с ним пайка была лучше и легче.

Процесс пайки относительно простой:

  1. Подготовка проводов — взял их от сгоревшего датчика и МГТФ для сравнения, зачистил концы проводов на 2-3 мм
  2. Подготовка датчика для пайки — важно ограничить передачу тепла от вывода к корпусу датчика. Взял разводной ключ 4” (102 мм) и вывод датчика зажал углом губок так, чтобы датчик оказался с одной стороны губок, а вывод торчал с другой стороны
  3. Газовой горелкой нагреваем край прутка (припой) и “макаем” его в флюс — достаточно, чтобы прилипло несколько крупинок флюса
  4. Нагреваем край припоя до жидкого состояния и в образовавшуюся каплю макаем провод. Желательно, чтобы на кончике провода остался шарик припоя
  5. Нагреваем шарик припоя на проводе, макаем его в флюс
  6. Теперь, нагревая шарик припоя на проводе, подносим его к выводу датчика и пару секунд прогреваем место пайки. Как только припой растёкся по выводу датчика — убираем горелку.


Результат пайки выглядит так:

Интересно было поведение изоляции на проводах. Изоляция на проводах, которые были на сгоревшем датчике, плавилась и капала. Изоляция на проводе МГТФ не капала, а просто оплавлялась — на фото это видно.

Установка в стандартный термоблок с отверстием под резьбу М3


Можно было просто прижать его шайбой и винтом, но думаю, что это неправильно, т. к. датчик хрупкий и при нагревании термоблока может ослабнуть прижим. Нужно было что-то пружинящее и я стал искать пружинящие контакты, скобки и т.п. Потом пришёл к выводу, что если найти пружинку и одеть её на винт — это оптимальное решение. Начал искать пружинки в китайском магазине и не мог выбрать какую надо, но решение нашлось само — сломалась авторучка и из неё вылетела пружинка, которая на пишущий стержень одевается. Для установки датчика на термоблок нужен ещё винт М3 и широкая шайба:


Теперь осталось вкрутить винт с пружинкой и шайбой и, отжимая шайбу, подложить под неё датчик. Датчик надо защитить от замыкания выводов, например, одеть тонкую тефлоновую трубку или защитить каптоновым скотчем.


Датчик нужно поставить так, чтобы выводы при изгибе не упирались в шайбу:

Выводы

После пайки датчиков и измерения их сопротивления в примерно одинаковых условиях получились такие результаты: 109.6 Ом (24.65 °С), 110.0 Ом (25.68 °С) и 109.8 (25. 17 °С) Ом. Можно предположить, что это уже попадает в класс допуска “B”.

Кроме крепления самого датчика, необходимо зафиксировать провода, чтобы они не двигались относительно корпуса датчика.

Пока эти датчики не использовал в работе, поэтому других выводов не будет…

Трехпроводная схема подключения термосопротивления | Сиб Контролс

Трехпроводное подключение RTD

Компромиссом между двухпроводной и четырехпроводной схемой подключения датчика температуры RTD является трехпроводная схема, которая выглядит следующим образом:

Вольтметр «A» измеряет сумму напряжений на RTD и на нижнем по схеме токоподводящем проводе. Вольтметр «B» измеряет падение напряжения только на верхнем по схеме проводе. Если оба провода будут иметь одинаковое сопротивление, то разница показаний вольтметра «А» и вольтметра «B» дадут падение напряжения на датчике RTD:

VRTD = Vmeter(A) − Vmeter(B)

Если сопротивления двух соединительных проводов точно идентичны (включая электрическое сопротивление любых соединений в контуре измерений), то рассчитанное напряжение будет точно соответствовать напряжению на датчике RTD, и ошибки за счет паразитного сопротивления соединительных проводов не будет. Но любая разница в сопротивлении проводов тут же скажется на точности измерений. Таким образом, мы видим, что схема RTD с тремя соединительными проводами уменьшает стоимость соединения (за счет экономии кабельной продукции по отношению к четырех проводной схеме соединений), однако применение данной схемы соединений, отрицательно сказывается на точности измерений.

Нужно понимать, что в реальном применении RTD с трехпроводной схемой соединений показывающие вольтметры не используются. На практике, при использовании RTD применяются аналоговые или цифровые схемы, которые определяют величины напряжений и выполняют необходимые расчеты, чтобы компенсировать падение напряжения на сопротивлении соединительных проводов. Вольтметры, показанные на схемах трех- и с четырехпроводных схемах, служат только для того, чтобы иллюстрировать фундаментальные понятия, а не демонстрировать практические схемотехнические решения. Практическая электронная схема для трехпроводной схемы подключения RTD показана на следующем рисунке:

Необходимо еще раз подчеркнуть фундаментальное ограничение любой трехпроводной цепи: компенсация сопротивления проводов возможна настолько, насколько точно сопротивления соединительных сигнальных проводов равны друг другу. Это накладывает ограничение на применяемый кабель. Обычно для подключения RTD используются инструментальные кабели, специально разработанные для данных целей.

Подключение одного термометра сопротивления к двум различным вторичным приборам одновременно — Готовые решения — Каталог статей

Датчики термосопротивления широко применяются для измерения температуры жидкостей, газов и твердых тел благодаря своей высокой точности, надежности, простоте установки и эксплуатации. Но при попытке передать сигнал с одного датчика термосопротивления одновременно на два вторичных прибора, например, программный ПИД-регулятор и безбумажный регистратор, добиться достоверных показаний не удастся.

Датчик термосопротивления (RTD) не может быть подключен параллельно или последовательно к входам двух вторичных приборов одновременно. Это связано с тем, что любой вторичный прибор генерирует опорный ток «возбуждения» для датчика термосопротивления. Подключение одного термодатчика к двум входам одновременно приведет к «смешиванию» опорных токов и искажению показаний.

Для подключения термодатчика к двум к двум входам одновременно есть несколько способов. Но в любом случае потребуется дополнительное оборудование для размножения сигнал RTD.

Датчик термосопротивления с двойным чувствительным элементом.

Для передачи информации о значении измеренной температуры на два разных вторичных устройства можно использовать термодатчик с двумя независимыми чувствительными элементами в одном корпусе. Выход первого чувствительного элемента соединяется с входом первого вторичного прибора (например, терморегулятора), выход второго чувствительного элемента соединяется с входом второго прибора (например, самописца).

Естественно реализация данного метода потребует замены установленного датчика температуры на другой имеющий два чувствительных элемента, например, Элемер ТС-1088/8.

Ретрансляция сигнала.

Многие вторичные приборы имеют, например, аналоговый выход 4-20 мА, который может быть настроен таким образом, чтобы «повторять» значение сигнала температуры на входе прибора. То есть первый прибор, к которому подключен непосредственно датчик термосопротивления преобразует стандартизированный сигнал RTD в унифицированный выходной сигнал 4-20 мА. На вход второго вторичного прибора приходит уже сигнал 4-20 мА, который в соответствии с заданной шкалой преобразуется в значение температуры. Необходимо помнить, что для передачи сигнала 4-20 мА входа/выхода приборов должны быть соответствующего типа: пассивные или активные.

Например, работа схемы будет возможна, если выход первого прибора будет активным, а вход второго прибора пассивным. При пассивном выходе первого прибора вход второго прибора должен быть активным. Если выход первого прибора и вход второго прибора пассивные, то необходим дополнительный источник питания постоянного тока для питания этого токового контура. Подключение активного выхода к активному входу может привести к повреждению приборов.

Реализация данного метода требует наличия соответствующих входов и выходов у вторичных приборов, а также правильного задания шкалы для входного и выходного сигналов 4-20 мА.

Датчик температуры с нормирующим преобразователем 4-20 мА.

Выходной сигнал датчика термосопротивления может быть сразу преобразован из RTD в аналоговый сигнал 4-20 мА с помощью нормирующего преобразователя, в том числе встроенного непосредственно в головку самого датчика температуры. В этом случае вторичные приборы подключаются последовательно с выходом нормирующего преобразователя образуя так называемую токовую петлю. Подобное подключение, как правило, без проблем работает с высококачественными аналоговыми входами с хорошей гальванической изоляцией. В некоторых случаях при подобном подключении могут возникнуть проблемы, например, при использовании низкоомных, неизолированных аналоговых входов.

При объединении приборов в токовую петлю необходимо помнить, что в цепи должен быть только один источник напряжения, включая активный выход нормирующего преобразователя или активный вход одного из вторичных приборов.

Для преобразования сигнала RTD в унифицированный выходной сигнал можно использовать, например, нормирующие преобразователи НПТ-1, НПТ-2, НПТ-3 или НПТ-3. Ех фирмы Овен.

Сплиттер или размножитель сигнала.

Сплиттер или так называемый размножителя сигнала «размножает» один сигнал RTD в два независимых изолированных сигнала напряжения или тока. Гальваническая изоляция выходов друг от друга и от входа гарантирует, что не возникнет проблем с взаимным влиянием приборов друг на друга при подключении одного датчика к двум и более различным устройствам. Получается своего рода рассмотренный выше вариант с нормирующим преобразователем, но лишенный негативного взаимного влияния приборов друг на друга.

В качестве размножителя можно применить сплиттер модели APD 1393 RTD с двумя изолированными выходами.

Цифровой обмен данными.

Данный способ передачи сигнала от одного датчика на несколько вторичных приборов является еще одним вариантом ретрансляции сигнала с одного прибора на другие. Устройство, такое как контроллер, панельный компьютер или PLC, к которому подключен датчик термосопротивления, преобразует значение сигнала датчика в цифровой сигнал, например, Modbus, и передает его на другое устройство в цифровом виде. Используя цифровые коммуникации возможно распространять данные о температуре на большое количество устройств — от самых простых индикаторов Овен СМИ2, до других контроллеров и PLC. Этот вариант естественно требует более высоких капитальных затрат, чем предыдущие аналоговые решения. Но данный метод обеспечивает наиболее точную передачу сигнала с меньшей погрешностью, особенно если речь идет о более чем двух вторичных приборах (точках вывода информации).

Преобразователь измерительный ISO-RTD | КОНСТЭЛ

Преобразователь предназначен для преобразования сигналов от первичного датчика (термопреобразователя сопротивления 50М, 100М, 50П, 100П, 100Н по ГОСТ 8.625-2006, а также Pt100, Ni100 по МЭК 751 классов допуска А, В и С) в сигнал постоянного напряжения или тока с гальваническим разделением входных и выходных цепей.

Особенности

  • Линейная зависимость выходного напряжения или тока от температуры;
  • Сохранение характеристик при наличии помехи промышленной частоты 50-60Гц напряжением до 100 мВ;
  • Диагностирование обрыва провода во входной цепи;
  • Преобразователь выдерживает без повреждения обрыв и короткое замыкание входных цепей и короткое замыкание выхода;
  • Корпус преобразователя предназначен для установки на стандартной DIN-35 рейке.
  • Преобразователь может быть поставлен в открытом исполнении или в закрытом корпусе.

Основные технические характеристики

Типы термопреобразователей сопротивленияТСМ50, ТСП50, ТСМ100, ТСП100, ТСН100, Pt100, Ni100
Схема подключениядвух- или трехпроводная
Ток питания термопреобразователей, мА0,8

Диапазон измеряемых температур, °С

-200…+850
Основная приведенная погрешность при нормальных условиях, %, не более0.5 или 0.25
Диапазон выходного сигнала напряжения, В1…5
Диапазон выходного сигнала тока, мА4…20
Номинальное напряжение питания, В24
Потребляемая мощность, Вт, не более2.5
Рабочий диапазон температур, °С-25 … +60
Габаритные размеры для корпуса EMG, мм, не более78х23х53

Для приобретения модулей свяжитесь с нами по телефонам +74956219855, +74956245166 или направьте электронное письмо по адресу [email protected] ru. При заказе необходимо указывать тип термопреобразователя, диапазон измеряемых температур, тип выходного сигнала и требуемый класс точности.

LOGO! 8 в деталях. Установка и обзор функциональных блоков. Часть 1.1: adventory — LiveJournal

Внешний вид LOGO!8

Рис.1 Внешний вид LOGO!8 В варианте с экраном и без него.

Монтаж проводников

Рис.2 Монтаж проводников

Аппаратная конфигурация

Рис.3 Аппаратная конфигурация.

Подключение к сети питания постоянного и переменного тока

Рис.4 Подключение к сети питания

Подключение входов LOGO!

К входам подключаются различные датчики.  
Датчиками могут быть:

1. кнопочные выключатели, переключатели, световые барьеры и т.п…
2. датчики температуры/давления или ультразвуковые/индуктивные датчики (Bero) и т. п. с выходами 0…10В, подключаемые напрямую к 4 аналоговым входам базовых устройств 12 и 24 В DC или к аналоговому модулю AM2  
3. или к соответствующему устройству с выходом по току 0…20мА/4…20мА на входах аналогового модуля AM2  
4. или до 2 термосопротивлений PT100 или PT1000 подключаются к AM2 RTD по 2- или 3-проводной схеме

Рис.5 Подключение цифровых и аналоговых входов

Подключение выходов LOGO!

Рис.6 Подключение транзисторных выходов

К выходам могут подключаться различные нагрузки, напр. : лампы  двигатели  контакторы и т. д.

Рис.7 Подключение релейных выходов

К аналоговым выходам могут подключаться различные устройства, напр.:Задатчики преобразователей частоты для управления приводами   другие высокоомные аналоговые входы.  
Внимание! Запрещено нагружать аналоговые выходы!  Макс. нагрузка аналоговых выходов составляет около 0,2 мА.

Рис.8 Подключение аналоговых выходов.

Подключение текстового дисплея LOGO! TDE Реакция LOGO! при включении зависит от следующих факторов:
1. Находится ли программа во внутренней памяти LOGO!  
2. Вставлена ли карта памяти (модуль памяти)

Рис.10 Реакция на SD-карту при включении

Внимание!Если на карте памяти находится программа, то при включении она автоматически копируется во внутреннюю память LOGO!. Если во внутренней памяти LOGO! уже находится программа, то она заменяется!

3. В каком состоянии находился LOGO! перед ВЫКЛЮЧЕНИЕМ ПИТАНИЯ

Рис.11 Реакция на предыдущее состояние.

Постоянные/клеммы (CO)

Рис.12 Постоянные и их соответствие клеммам (CO)

Подготовил: Александр Воронин

Модуль датчика температуры MAX31865 RTD, Платиновое сопротивление, от PT100 до PT1000|Интегральные схемы|

Для точного определения температуры ничто не сравнится с платиновым RTD. Детекторы температуры сопротивления (RTDs)-это датчики температуры, которые содержат резистор, который изменяет значение сопротивления по мере изменения температуры, в основном своего рода термистор. В этом датчике резистор на самом деле представляет собой небольшую полосу платины с сопротивлением 100 Ом при 0 °C, таким образом, название PT100. По сравнению с большинством термисторов NTC/PTC, PT Тип RTD гораздо более стабильный и точный (но и более дорогой) PT100’s используется в течение многих лет для измерения температуры в лабораторных и промышленных технологиях и имеет репутацию точности (лучше, чем термопары), повторяемости и стабильности.

Тем не менее, чтобы получить эту точность и точность из вашего RTD PT100, вы должны использовать усилитель, который предназначен для чтения низкого сопротивления. Еще лучше иметь усилитель, который может автоматически регулировать и компенсировать сопротивление соединительных проводов. Если вы ищете отличный датчик RTD, сегодня ваш счастливый день, потому что у нас есть прекрасный Ours RTD усилитель датчика с MAX31865 Прорыв Для использования с любым 2, 3 или 4 проводом PT100 RTD!

Мы носили различные усилители термопары Максима, и они отличные, но термопары не имеют лучшей точности или точности, потому что когда показания должны быть настолько хороши, насколько это возможно. MAX31865 обрабатывает все ваши RTD потребности, и может даже компенсировать 3 или 4 провода RTDs для лучшей точности. Подключите к нему любой микроконтроллер через SPI и прочитайте соотношение сопротивления от внутреннего ADC. Мы выставили резистор 430Ω 0.1% в качестве справочного резистора на пробой. У нас есть пример кода, который рассчитает температуру на основе сопротивления для вас.

Мы даже сделали breakout 5 V совместимый, с 3,3 V регулятор и смещение уровня, так что вы можете использовать его с любым для Arduino или микроконтроллера.

Каждый заказ поставляется с одним собранным RTD усилителем breakout board. Также поставляется с двумя 2-контактными клеммными блоками (для подключения к датчику RTD) и штыревым разъемом (для подключения к любой макетной плате или печатной плате). Требуемый RTD PT100 не входит в комплект! (Но мы продаем их в магазине). Для припоя заголовков и клеммных блоков требуется некоторое количество пайки, но это простая задача с помощью паяльных инструментов.

PT100 Подключение промышленных датчиков температуры

ПВХ — это изоляция, которую выбирают практически для любого кабеля, который мы видим вокруг нас в повседневной жизни. Все, от сетевого кабеля до проводов наушников и мобильных телефонов, неизменно выполнено из ПВХ. В общем, ПВХ — не очень часто используемый кабель для многих температурных приложений из-за его ограниченного рабочего диапазона. Стандартный ПВХ пригоден для использования только в диапазоне от -10 до + 70 ° C. В высокотемпературной версии, более часто используемой в этой отрасли, верхний предел расширяется до 105 ° C.Есть еще множество приложений, которые попадают в этот диапазон, и если приложение позволяет использовать ПВХ, то это вариант с наименьшими затратами.

Если требуется гибкость, лучший выбор — силикон. Любой кабель, в котором используется силиконовый каучук, более гибкий, чем любой другой, к тому же он имеет очень полезную рабочую температуру от -60 до + 180 ° C. Специальные версии могут быть изготовлены для работы при температуре до 240 ° C, что делает их жизнеспособной альтернативой более дорогим продуктам на основе тефлона.

Силиконовый каучук — отличный материал для приклеивания, и он является предпочтительным материалом для датчиков, которые должны быть влагонепроницаемыми.

Вероятно, самый универсальный кабель, используемый при производстве датчиков температуры. ПТФЭ и, чаще, ПФА, используются для решения широкого круга задач. ПТФЭ представляет собой ленточную изоляцию, которая наматывается на кабель и спекается, в то время как ПФА представляет собой экструдированную форму. Эти материалы составляют часть группы материалов, называемых фторполимерами, что означает использование фтора в составе материала. Другие включают FEP, ETFE (Tefzel) и FPM / FKM (Viton).

Рабочий диапазон для этих материалов составляет от -268 ° C (5K, -450 ° F) до + 250 ° C.Примечательно, что материал сохраняет хорошую гибкость до -75 ° C, но ниже этого мы рекомендуем использовать кабель статически.

Помимо широкого температурного диапазона, материалы хорошо известны своей практически химической инертностью, и их можно уверенно использовать в присутствии практически любого вещества без риска разложения.

Материал имеет чрезвычайно низкий коэффициент трения (третий по величине среди всех известных материалов), а также чрезвычайно гидрофобен. Это означает, что он отталкивает воду и другие вещества, которые чрезвычайно затрудняют сцепление.Несмотря на то, что у нас есть возможность химического травления фторполимерных материалов перед заливкой, мы рекомендуем выбирать другие материалы, где это возможно, для влагонепроницаемых сборок.

Броня из нержавеющей стали / кабелепровод

В некоторых приложениях необходимо обеспечить дополнительную механическую защиту кабеля. Лучший способ добиться этого — использовать гибкую броню или кабелепровод из нержавеющей стали. Он доступен в различных сортах нержавеющей стали для удовлетворения требований к стоимости и долговечности.Хотя броня обеспечивает механическую защиту, она не обеспечивает дополнительной гидроизоляции.

2-, 3- и 4-проводные RTD: в чем разница?

Цепи RTD работают, пропуская ток известной величины через датчик RTD и затем измеряя падение напряжения на этом резисторе при заданной температуре. Поскольку каждый элемент Pt100 в цепи, содержащей чувствительный элемент, включая подводящие провода, разъемы и сам измерительный прибор, будет вносить дополнительное сопротивление в схему, важно иметь возможность учитывать нежелательные сопротивления при измерении падения напряжения на Чувствительный элемент RTD.

От того, как сконфигурирована схема, зависит, насколько точно можно рассчитать сопротивление датчика и насколько показания температуры могут быть искажены из-за постороннего сопротивления в цепи. Поскольку подводящий провод, используемый между резистивным элементом и измерительным прибором, сам имеет сопротивление, мы также должны предоставить средства компенсации этой неточности.

Материалы проволоки

При указании материалов для проводов RTD следует позаботиться о том, чтобы выбрать правильные подводящие провода для температуры и окружающей среды, в которых датчик будет находиться в процессе эксплуатации.При выборе выводных проводов в первую очередь учитывается температура, однако физические свойства, такие как сопротивление истиранию и характеристики погружения в воду, также могут быть важны. Три самых популярных конструкции:

    Зонды с изоляцией из ПВХ

  • работают в диапазоне температур от -40 до 105 ° C, обладают хорошей стойкостью к истиранию и подходят для погружения в воду.
  • Зонды pt100 с изоляцией из PFA

  • работают в диапазоне температур от -267 до 260 ° C и обладают отличной стойкостью к истиранию.Они также отлично подходят для погружения в воду.
  • Хотя зонды pt100 с изоляцией из стекловолокна обеспечивают более высокий диапазон температур от -73 до 482 ° C, их характеристики при истирании или погружении в воду считаются не такими эффективными.

Поскольку подводящий провод, используемый между резистивным элементом и измерительным прибором, сам имеет сопротивление, мы также должны предоставить средства компенсации этой неточности.

Устойчивость к температурным преобразованиям


RTD — более линейное устройство, чем термопара, но все же требует подгонки кривой.Уравнение Каллендара-Ван Дюзена использовалось в течение многих лет для аппроксимации кривой RTD:

Где:

R T = Сопротивление при температуре T

R o = сопротивление при T = 0ºC

α = Температурный коэффициент при T = 0ºC ((обычно + 0,00392Ω / Ω / ºC))

δ = 1,49 (типичное значение для платины 0,00392)

β = 0 T> 0
0. 11 (типичное) T <0

Точные значения коэффициентов α, β и δ определяются путем тестирования RTD при четырех температурах и решения полученных уравнений.Это знакомое уравнение было заменено в 1968 году полиномом 20-го порядка, чтобы обеспечить более точную аппроксимацию кривой. График этого уравнения показывает, что RTD является более линейным устройством, чем термопара.

Конфигурации проводки RTD

Существует три типа конфигураций проводов: 2-проводная, 3-проводная и 4-проводная, которые обычно используются в цепях датчиков RTD. Также возможна двухпроводная конфигурация с компенсационным контуром.

2-проводные соединения RTD

Двухпроводная конфигурация RTD является самой простой из схем RTD.В этой последовательной конфигурации одножильный провод соединяет каждый конец элемента RTD с устройством контроля. Поскольку сопротивление, вычисленное для схемы, включает сопротивление в подводящих проводах и разъемах, а также сопротивление в элементе RTD, результат всегда будет содержать некоторую степень погрешности.

Круг представляет собой границы элемента сопротивления до точки калибровки. 3- или 4-проводная конфигурация должна быть расширена от точки калибровки, чтобы все неоткалиброванные сопротивления были скомпенсированы.

Сопротивление RE снимается с резистивного элемента и представляет собой значение, которое обеспечивает точное измерение температуры. К сожалению, когда мы измеряем сопротивление, прибор покажет RTOTAL:

Где

RT = R1 + R2 + RE

Это приведет к тому, что показание температуры будет выше, чем фактически измеренное. Многие системы можно откалибровать, чтобы устранить это. Большинство RTD имеют третий провод с сопротивлением R3. Этот провод будет подключен к одной стороне резистивного элемента вместе с выводом 2.

Хотя использование высококачественных измерительных проводов и соединителей может уменьшить эту ошибку, полностью устранить ее невозможно. Провод большего сечения с меньшим сопротивлением минимизирует ошибку. Конфигурация 2-проводного RTD наиболее полезна для датчиков с высоким сопротивлением или в приложениях, где не требуется высокая точность.

3-проводные соединения RTD

Конфигурация 3-проводного RTD является наиболее часто используемой схемой RTD и может использоваться в промышленных процессах и приложениях для мониторинга.В этой конфигурации два провода соединяют чувствительный элемент с контрольным устройством на одной стороне чувствительного элемента, а один соединяет его с другой стороны.

Если используются три провода одинакового типа и их длины равны, то R1 = R2 = R3. Измеряя сопротивление на проводах 1, 2 и резистивном элементе, измеряется общее сопротивление системы (R1 + R2 + RE).

Если сопротивление также измеряется через выводы 2 и 3 (R2 + R3), мы получаем сопротивление только выводных проводов, а поскольку сопротивления всех выводных проводов равны, вычитая это значение (R2 + R3) из общей системы сопротивление (R1 + R2 + RE) оставляет нам только RE, и было выполнено точное измерение температуры.

Поскольку это усредненный результат, измерение будет точным только в том случае, если все три соединительных провода имеют одинаковое сопротивление.

Ошибки измерения 3-проводного моста

Если мы знаем V S и V O , мы можем найти R g и затем решить для температуры. Напряжение небаланса V O моста, построенного с R 1 = R 2 , составляет:

Если R g = R 3 , V O = 0 и мост уравновешен.Это можно сделать вручную, но если мы не хотим выполнять балансировку моста вручную, мы можем просто рассчитать R g через V O .

Это выражение предполагает, что сопротивление проводов равно нулю. Если R g расположен на некотором расстоянии от моста в 3-проводной конфигурации, сопротивление выводов RL появится последовательно с R g и R 3 .

Снова решаем для R g .

Член ошибки будет небольшим, если V o мало, т.е.е., мост близок к равновесию. Эта схема хорошо работает с такими устройствами, как тензодатчики, которые изменяют значение сопротивления всего на несколько процентов, но RTD резко меняет сопротивление в зависимости от температуры. Предположим, что сопротивление RTD составляет 200 Ом, а мост рассчитан на 100 Ом:

Так как мы не знаем значение L R, мы должны использовать уравнение (a), поэтому мы получаем:

Правильный ответ конечно 200 Ом. Это температурная погрешность около 2,5 ° C.

Если вы не можете фактически измерить сопротивление RL или уравновесить мост, базовая 3-проводная методика не является точным методом измерения абсолютной температуры с помощью RTD.Лучше использовать 4-проводную технику.

4-проводные соединения RTD

Эта конфигурация является наиболее сложной и, следовательно, наиболее трудоемкой и дорогой в установке, но она дает наиболее точные результаты.

Выходное напряжение моста является косвенным показателем сопротивления RTD. Для моста требуются четыре соединительных провода, внешний источник и три резистора с нулевым температурным коэффициентом. Чтобы не подвергать три резистора завершения моста воздействию той же температуры, что и датчик RTD, RTD отделен от моста парой удлинительных проводов:

Эти удлинительные провода воссоздают проблему, которая была у нас изначально: сопротивление удлинительных проводов влияет на показания температуры. Этот эффект можно минимизировать, используя конфигурацию трехпроводного моста:

В 4-проводной конфигурации RTD два провода соединяют чувствительный элемент с контрольным устройством с обеих сторон чувствительного элемента. Один набор проводов подает ток, используемый для измерения, а другой набор измеряет падение напряжения на резисторе.

При 4-проводной конфигурации прибор пропускает постоянный ток (I) через внешние выводы 1 и 4.

Мост Уитстона создает нелинейную зависимость между изменением сопротивления и изменением выходного напряжения моста.Это усугубляет и без того нелинейную характеристику термостойкости RTD, требуя дополнительного уравнения для преобразования выходного напряжения моста в эквивалентное сопротивление RTD.

Падение напряжения измеряется на внутренних выводах 2 и 3. Таким образом, из V = IR мы узнаем сопротивление только элемента, без какого-либо влияния на сопротивление провода выводов. Это дает преимущество перед 3-проводной конфигурацией только в том случае, если используются разные подводящие провода, а это случается редко.

Эта четырехпроводная перемычка полностью компенсирует все сопротивления проводов и соединителей между ними.Конфигурация 4-проводного термометра сопротивления в основном используется в лабораториях и других местах, где требуется высокая точность.

2-проводная конфигурация с замкнутым контуром

Еще одна конфигурация, теперь редко встречающаяся, представляет собой стандартную двухпроводную конфигурацию с замкнутым контуром проводов рядом (Рисунок 5). Это функционирует так же, как и 3-проводная конфигурация, но для этого используется дополнительный провод. Отдельная пара проводов предусмотрена в виде петли для компенсации сопротивления проводов и изменений сопротивления проводов в окружающей среде.

Техническое обучение

Пример использования

Разница между 2-проводным, 3-проводным и 4-проводным резистивными датчиками сопротивления

Разница между 2-проводным, 3-проводным и 4-проводным резистивными датчиками сопротивления

Терморезисторы сопротивления

предлагаются с 2-, 3- или 4-проводной конфигурацией. Наилучшая конфигурация для конкретного приложения зависит от ряда факторов, однако конфигурация датчика должна соответствовать датчику, в противном случае схема компенсации сопротивления выводов может оказаться неэффективной.

Также читайте: Введение в RTD

Факторы, которые следует учитывать:

  • Стоимость установки — чем больше проводов, тем выше стоимость
  • Доступное пространство — больше или больше проводов требует больше места
  • Требования к точности — двухпроводная конфигурация может обеспечить требуемую точность, особенно с элементами с высоким сопротивлением

Типы конструкций RTD:

  1. 2 ведущего строительства
  2. Строительство на 3 свинца
  3. 4 ведущего строительства

Схема подключения термометра сопротивления

2-выводные конструкции приводят к добавлению сопротивления выводов к сопротивлению элемента.Следовательно, показание температуры искусственно завышено. На приведенном ниже графике показана температурная погрешность для двух проводов разного размера и длины для 100-омного платинового RTD при 100 ° C.

2-проводная конструкция является наименее точной из 3-х типов, поскольку нет способа исключить сопротивление подводящего провода при измерении датчика. Двухпроводные термометры сопротивления в основном используются с короткими проводами или там, где не требуется высокая точность.

Конструкции

с 3 выводами приводят к отмене ошибки сопротивления выводов только в том случае, если преобразователь может измерять истинное сопротивление трехпроводных выводов.

  • Подавление погрешности сопротивления отведений наиболее эффективно, когда все провода отведений имеют одинаковое сопротивление. Использование 3 проводов одинакового AWG, длины и состава обычно приводит к совпадению сопротивлений выводов в пределах 5%. На приведенном ниже графике показана температурная погрешность выводов различных размеров и длин для 3-проводного платинового резистивного датчика температуры 100 Ом при 100 ° C.

3-проводная конструкция наиболее часто используется в промышленных приложениях, где третий провод обеспечивает метод удаления среднего сопротивления подводящего провода из результатов измерения датчика.При больших расстояниях между датчиком и контрольно-измерительным прибором можно значительно сэкономить, используя трехжильный кабель вместо четырехжильного кабеля

.

Трехпроводная схема работает путем измерения сопротивления между # 1 и # 2 (R 1 + 2) и вычитания сопротивления между # 2 и # 3 (R 2 + 3), в результате чего остается только сопротивление лампы RTD (R b ). Этот метод предполагает, что провода 1,2 и 3 имеют одинаковое сопротивление

.

4-проводные конструкции приводят к аннулированию сопротивления только в том случае, если преобразователь может измерять истинное 4-проводное сопротивление.Истинное 4-проводное измерение сопротивления эффективно устраняет ошибку сопротивления выводов, даже если все 4 провода не одинакового AWG, длины и / или состава.

4-проводная конструкция используется в основном в лаборатории, где требуется высокая точность. В 4-проводном RTD фактическое сопротивление выводных проводов можно определить и исключить из результатов измерения датчика.

4-проводная схема представляет собой настоящий 4-проводной мост, который работает с использованием проводов 1 и 4 для питания схемы и проводов 2 и 3 для чтения.Этот истинный мостовой метод компенсирует любые различия в сопротивлении выводных проводов.

Взаимозаменяемы ли какие-либо конфигурации?

  • 4-выводные RTD могут обычно использоваться в качестве 3-выводных RTD, отключив (или отсоединив) один из выводов.
  • 4-выводные RTD

  • могут использоваться как 2-выводные RTD путем объединения (закорачивания) общих выводов (обычно одного цвета — белого / белого и красного / красного).
    ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: объединение общих выводов устраняет преимущества снижения сопротивления выводов
  • 3-выводные RTD

  • могут использоваться как 2-выводные RTD путем объединения (закорачивания) общих выводов ((обычно одного цвета)
    ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: объединение общих выводов устраняет преимущества компенсации сопротивления выводов

Также читайте: Разница между RTD, термопарой и термистором

Pt100 с 2-, 3- или 4-проводным подключением?

Pt100, Pt1000 и NTC — наиболее часто используемые измерительные элементы в термометрах сопротивления. Я хотел бы использовать этот блог, чтобы более подробно рассмотреть вопрос о типах подключения.

Термометры сопротивления изменяют свое электрическое сопротивление в зависимости от температуры. Этот физический эффект позволяет измерять температуру процесса с помощью Pt100. Сопротивление определяется электроникой (например, датчиком температуры) с помощью постоянного тока и измерения падения напряжения. Согласно закону Ома (R = U / I) сопротивление [R] и напряжение [U] пропорциональны друг другу при постоянном токе [I].Существует три возможных способа подключения Pt100 к преобразователю: 2-, 3- или 4-проводное соединение.

Рис .: Pt100 при 2-проводном подключении

Pt100 при 2-проводном подключении

При 2-проводном подключении сопротивление кабеля добавляется как погрешность измерения. Для медного кабеля с поперечным сечением 0,22 мм 2 применяется следующее ориентировочное значение: 0,162 Ом / м → 0,42 ° C / м для Pt100. Для версии с Pt1000 влияние питающей линии (при 0,04 ° C / м) в 10 раз меньше по сравнению с основным сопротивлением. Сопротивление выводов становится еще менее значительным по сравнению с основным сопротивлением R25 с измерительным элементом NTC (например, R25 = 10 кОм). Из-за наклонной характеристической кривой NTC влияние при более высоких температурах непропорционально возрастает.

Рис .: Pt100 при 3-проводном подключении

Pt100 при 3-проводном подключении

Влияние сопротивления проводов максимально компенсируется 3-проводным подключением. Для этого необходимо, чтобы сопротивление проводов было одинаковым, как можно предположить при 3-проводном подключении.Максимальная длина соединительного кабеля зависит от поперечного сечения проводника и возможностей компенсации электроники обработки (преобразователь, дисплей, контроллер или система управления технологическим процессом).

Рис .: Pt100 при 4-проводном подключении

Pt100 при 4-проводном подключении

4-проводное подключение полностью исключает влияние соединительного провода на результат измерения, поскольку возможная асимметрия в сопротивлении соединительного провода также получают компенсацию.

Альтернативные меры

Пример: Погрешность измерения при 150 ° C, длина кабеля 10 м, сечение жилы 0,22 мм2

Еще одна возможность существенно уменьшить влияние кабельной разводки — увеличить поперечное сечение жилы. При поперечном сечении 0,5 мм 2 сопротивление линии составляет всего 0,036 Ом / м или 0,1 ° C / м. Оба варианта (3/4-проводное соединение или увеличение поперечного сечения) приводят к более высокой стоимости кабельной разводки, что может быть проблематичным, особенно на чувствительных к стоимости рынках, таких как машиностроение.В качестве компромисса между стоимостью и точностью для кабелей меньшей длины может быть предложен измерительный элемент Pt1000 с двухпроводным подключением класса A.

Заключение

  • Наивысшая точность измерений достижима только с Pt100 при 4-проводном подключении.
  • Измерительный элемент Pt1000 класса A также обеспечивает хорошую точность измерения при 2-проводном подключении и представляет собой экономичную альтернативу 3- или 4-проводному подключению для машиностроения.

Примечание
Дополнительную информацию о термометрах сопротивления можно найти на нашем веб-сайте.

Также просмотрите следующее видео, чтобы узнать больше о различиях между датчиком сопротивления Pt100 и датчиком сопротивления Pt1000:

Подключение датчика RTD

| TC Inc

Подробная информация о конфигурациях проводки RTD для 2-проводных, 3-проводных и 4-проводных датчиков RTD

Способы применения и оборудование — RTD
Как и в случае с термопарами, выходы RTD, измеряющие изменение температуры, невелики — мы ожидаем менее 0,5 Ом на ° C для стандартного устройства IEC.Однако результирующие сигналы не такие минутные — ток включения 1 мА при номинальном сопротивлении датчика RTD 100 Ом дает выходное напряжение 5 мВ при изменении на 10 ° C. Увеличьте ток до 5 мА, и на выходе будет 25 мВ при изменении температуры на 10 ° C — по крайней мере, на порядок лучше, чем у термопар. Однако мостовые усилители (или их эквиваленты) по-прежнему необходимы для обеспечения уровней сигнала, подходящих для большинства целей.

Есть два основных инструмента для определения сопротивления датчика RTD — измерительные мосты (нулевой баланс или прямое отклонение с фиксированным мостом), в которых ток питания может изменяться, и потенциометры, где ток должен быть известным и постоянным.Оба могут использовать переменный или постоянный ток, хотя нормой является бесперебойное, стабильное низковольтное питание.

Ранние измерительные приборы основывались на мостах нулевого баланса (резистивных, емкостных или индуктивных). Фактически, сбалансированные измерительные мосты все еще широко используются в лабораториях, где элементы моста могут иметь декады сопротивления или индуктивности с ответвлениями в версиях переменного тока. Сегодня более распространены фиксированные мостовые системы, в которых сам дисбаланс является прямой мерой изменения сопротивления срабатывания.

Однако высокая точность также может быть достигнута с помощью современных прецизионных потенциометров, цифровых вольтметров и т. п. для измерения падения напряжения непосредственно на датчике. Доступны стабильные цепи с постоянным питающим током, и они, как правило, отдают предпочтение потенциометрическим приборам, особенно для промышленного использования. В частности, они подходят для приложений сканирования высокоточных и высокоскоростных датчиков RTD.

Кроме того, в настоящее время существует множество оборудования для прямого считывания, охватывающего оба типа приборов, с интерполяцией квадратичного сопротивления (и, следовательно, напряжения, если ток постоянный) в зависимости от температуры для получения прямого вывода температуры.Ниже приводится некоторое представление о доступных методах и оборудовании.

Мостовые измерительные системы — RTD
Коммерчески доступные промышленные мостовые измерительные системы используют одну из нескольких схем, основанных в основном на двух версиях моста Уитстона — симметричный или фиксированный мост, оба резистивные. Между прочим, стоит просто отметить, что также могут использоваться мосты индуктивного отношения, в которых прецизионные трансформаторы с обмоткой используются для плеч передаточного отношения моста. Они могут предложить несколько преимуществ с точки зрения надежности, портативности и стабильности.

Для просмотра упрощенных схем подключения щелкните здесь.

Возвращаясь к резистивным мостам, независимо от выбранного формата схемы, все мосты могут быть самоуравновешены с помощью сервомеханизмов, управляемых детектором баланса. В промышленных приложениях мост обычно не сбалансирован (путем изменения переменных сопротивлений). Вместо этого, как указано выше, напряжение дисбаланса в мосте с фиксированными элементами имеет тенденцию использоваться в качестве меры сопротивления датчика — и, следовательно, температуры.

Независимо от типа моста, все резисторы моста, за исключением, конечно, датчика, настроены так, чтобы показывать незначительное изменение сопротивления при изменении температуры, а в мостах переменного тока они спроектированы как неиндуктивные. Кроме того, ошибки сопротивления плеча моста из-за скользящих контактов на переменных резисторах (где применимо) обычно предотвращаются путем введения их в саму линию подачи тока или схему детектора баланса, где они явно не могут повлиять на баланс моста.

Чувствительный резистор, который может находиться на некотором расстоянии от моста в промышленных приложениях, затем присоединяется к мосту с помощью медного кабеля, сопротивление которого мало по сравнению с сопротивлением моста, но которое, очевидно, будет меняться в зависимости от температуры, особенно ближе к точке измерения. Когда проводники длинные или с малым поперечным сечением, эти изменения сопротивления могут быть достаточно большими, чтобы вызвать значительные ошибки в показаниях температуры. Существует несколько конфигураций проводки, позволяющих компенсировать эту потенциальную проблему.

Конфигурация двухпроводного датчика RTD

Простое двухпроводное соединение, показанное на рисунке 3.1, используется только там, где не требуется высокая точность — сопротивление соединительных проводов всегда совпадает с сопротивлением датчика, что приводит к ошибкам в сигнале. Фактически, стандартное ограничение при таком расположении — максимальное сопротивление 1-2 Ом на проводник, что обычно составляет около 300 футов кабеля. Это в равной степени относится к сбалансированным мостовым и фиксированным мостовым системам.Значения сопротивления проводов можно определить только при отдельном измерении (без датчика RTD), поэтому постоянная коррекция во время измерения температуры невозможна.

Конфигурация трехпроводного термометра сопротивления

Лучшая конфигурация проводки показана на Рисунке 3.2. Здесь два вывода датчика находятся на соседних ножках. Несмотря на то, что в каждом плече моста присутствует сопротивление выводов, сопротивление выводов не учитывается при измерении. Предполагается, что сопротивление двух проводов одинаково, поэтому требуются соединительные кабели высокого качества.Это позволяет увеличить сопротивление до 10 Ом — обычно это позволяет прокладывать кабель на расстоянии около 1500 футов или более, если необходимо, — хотя и с оговорками, указанными в Части 1, Разделе 7 и Части 2, Разделе 10 относительно проблем с передачей сигнала.

Кроме того, с этой конфигурацией проводки, если выполняется измерение фиксированного моста, компенсация явно хороша только в точке баланса моста. Помимо этого, ошибки будут расти по мере увеличения дисбаланса. Однако это можно свести к минимуму, используя большие значения сопротивления в противоположных мостовых схемах, чтобы уменьшить изменения тока моста.

Конфигурации моста четырехпроводного датчика RTD

Однако этот подход немного дороже для медной проводки. Альтернативная, лучшая версия четырехпроводной конфигурации использует полные четырехпроводные термометры сопротивления, как показано на рисунке 3.4. Это обеспечивает полное устранение паразитных эффектов с помощью метода измерения мостового типа. С этим устройством можно справиться с сопротивлением кабеля до 15 Ом, при этом длина кабеля может составлять около 3000 футов. Между прочим, то же ограничение, что и для трехпроводных соединений, применяется, если используется метод прямого считывания с фиксированным мостом (см. Раздел 3.3).

Дифференциальная температура — RTD

Для измерения разности температур с использованием мостовой схемы второй RTD просто вводится в мостовую схему рядом с первым датчиком. Для этой цели подходит сдвоенная двухпроводная схема, если оба используемых кабеля имеют одинаковое сопротивление (см. Рисунок 3.5).

Если, однако, требуется высокая точность и две длины сенсорного кабеля или сопротивления не одинаковы, то предпочтительнее использовать четырехпроводной эквивалент (см. Рисунок 3.6), в котором оба датчика оснащены компенсирующими парами (по одной на каждую чувствительную часть моста).

Потенциометрические измерительные системы — RTD

Как описано выше, термометр сопротивления может быть запитан от источника постоянного тока, а разность потенциалов, возникающая на нем, измеряется непосредственно с помощью какого-либо потенциометра. Непосредственным преимуществом является то, что здесь не важны такие случайные факторы, как сопротивление проводника и сопротивление контакта селекторного переключателя. Основным для этого метода на основе напряжения является просто стабилизированный и точно известный источник тока для датчика RTD (дающий прямую зависимость напряжения от сопротивления и, следовательно, от температуры) и вольтметр с высоким импедансом (DVM или что-то еще) для измерения напряжения. развивается с незначительным током.

При таком подходе можно получить абсолютную температуру, если известен ток. Даже если неизвестно, стабильно ли оно, обеспечивается дифференциальное сопротивление (и, следовательно, температура). Кроме того, несколько RTD могут быть подключены последовательно с использованием одного и того же источника тока. Сигналы напряжения от каждого из них затем можно сканировать с помощью измерительных приборов с высоким сопротивлением.

Четырехпроводные потенциометрические системы — RTD
Опять же, четырехпроводная конфигурация подходит, хотя явно несколько отличается от той, что используется в мостовых системах.При использовании конфигурации, показанной на рис. 3.7, сопротивление выводов оказывает незначительное влияние на точность измерения.

Приборы прямого считывания — RTD

Подробно изучив схему и методы измерения, пора взглянуть на саму измерительную аппаратуру — обнаружение нуля или измерение дисбаланса в мостовых системах, или определение падения напряжения в потенциометрических системах. Детектор, конечно, может иметь форму простого гальванометра — это подходит для уравновешенных и фиксированных мостовых схем.Отклонение будет указывать на сопротивление (прямо или косвенно через напряжение, как описано), и шкала может быть настроена для прямого считывания температуры, если это потребуется.

Можно добавить изощренность с детекторами пределов, установленными для включения-выключения или сигнализации.

Усилители — RTD
Однако, как правило, используются маломощные электронные усилители, преобразователи сигналов или передатчики. Благодаря фиксированным мостовым и потенциометрическим системам они обеспечивают как высокое входное сопротивление, так и достаточную мощность для управления более надежными локальными или удаленными индикаторами, регистраторами или регистраторами / контроллерами.Для мостов с нулевой балансировкой они используются для управления сервосистемой для балансировки моста, которая часто является частью индикатора, самописца или контроллера.

Они обычно располагаются рядом с RTD и дают дополнительное преимущество, сводя к минимуму сопротивление кабеля датчика и обеспечивая большой, относительно устойчивый к радиопомехам сигнал для передачи на приборы считывания сигналов. Источник питания усилителя является удаленным, и мы снова вернулись в царство стандартных передатчиков и сигналов 4–20 мА.

Потенциометрические измерительные приборы — RTD
Кроме того, самобалансирующиеся потенциометрические индикаторы и самописцы прямого действия могут также использоваться для измерения либо напряжения дисбаланса моста, либо прямого падения напряжения датчика. Источник постоянного тока, мостовые резисторы и т. Д. В этих устройствах являются автономными.

Цифровые приборы — RTD
Другая более современная альтернатива включает в себя либо дисбаланс напряжения моста, либо падение потенциала RTD, измеряемое с помощью цифрового вольтметра.Это явно дает возможность применять методы цифровой линеаризации для прямого считывания температуры. Фактически, сегодня существует ряд приборов прямого считывания, которые работают более чем адекватно для измерения температуры с промышленной точностью в диапазоне от -200 до + 850 ° C.

Оборудование

является самобалансирующимся, и наиболее простым из них является цифровой мультиметр высокого разрешения, в котором сигналы сопротивления или напряжения преобразуются в прямые показания температуры.В устройствах используются методы линеаризации в соответствии с соотношением RTD (часть 1, раздел 4), например, до двух или трех порядков. Линеаризация обычно обобщается на RTD (согласно стандартному квадратичному выражению IEC 60751) или специфична для датчика с учетом данных эмпирической калибровки.

В первом случае спецификации и допуски будут соответствовать IEC 60751, а точность будет в пределах нескольких сотых градуса. При индивидуальной калибровке доступна точность до 10 мК или выше.Калибровочные характеристики могут быть предоставлены в ЭСППЗУ, которое подключается к системе линеаризации и индикации вместе с датчиком, или данные могут быть запрограммированы в прибор, либо непосредственно с клавиатуры на передней панели, либо удаленно, при этом конфигурация обычно выполняется на ПК и затем загружаются через последовательный порт в прибор.

Подключение датчиков температуры PT100 — Duet3D

Для подключения датчика PT100 к Duet вам потребуется интерфейсная плата RTD на базе микросхемы MAX31865.Необходимая вам интерфейсная плата зависит от того, какой у вас Duet.

Эти дуэты поддерживают до двух дочерних плат на базе MAX31865. Каждая дочерняя плата поддерживает два датчика температуры PT100:

На верхнем изображении показана более старая расширенная версия (до версии 1.1) с припаянными перемычками для выбора между 2- и 4-проводными датчиками PT100. На нижнем изображении показана версия 1.1 с обычными перемычками.

Мы поставляем пластиковую стойку с каждой дочерней платой, чтобы прикрепить дочернюю плату к Duet или к дочерней плате под ней.Если выступы стойки не входят легко в отверстие на печатной плате, сначала осторожно сожмите выступы плоскогубцами.

На нижней плате клеммные колодки, обозначенные RTD1 и RTD2, будут каналами измерения температуры 200 и 201 соответственно. Если вы складываете две дочерние платы PT100, клеммные колодки на верхней плате будут каналами 202 и 203. У Duex 5 и Duex 2 есть дополнительные 4 канала, что позволяет складывать еще две платы для каналов 204-207.

На этом изображении показана дочерняя плата термопары, установленная наверху платы PT100. К правому разъему платы PT100 подключен 2-проводный датчик PT100. К левому разъему подключен тестовый резистор (см. Ниже).

Каждый канал дочерней платы PT100 имеет 4-контактную клеммную колодку. Пронумеруем клеммы 1, 2, 3 и 4 по порядку (не имеет значения, с какого конца вы начинаете, потому что датчики PT100 не заботятся о полярности). Клеммы 1 и 4 подают ток на датчик, а напряжение, возникающее на датчике, измеряется между клеммами 2 и 3.

  • Подключите провода PT100 к клеммам 2 и 3
  • Настройте канал для 2-проводной работы:
    • Дочерние платы PT100 последнего производства (v1.1 или новее, см. Изображение выше) имеют 2 набора по 2 перемычки на канал. Установите перемычки на эти контакты, то есть между контактами 1 и 2 и между контактами 3 и 4.
    • На дочерней плате PT100 более старого производства, либо соедините перемычкой каждую пару контактных площадок рядом с клеммной колодкой, либо добавьте провод между клеммами 1 и 2 и еще один между клеммами 3 и 4.
    • На предсерийной плате PT100 уже есть дорожка, соединяющая каждую пару контактных площадок.
  • Подключите два провода, идущие к одному концу резистивного элемента PT100, к клеммам 1 и 2 (обычно не имеет значения, какой провод в каждой паре идет к какой клемме)
  • Подключите два провода, которые идут к другому концу резистивного элемента PT100 к клеммам 3 и 4
  • Сконфигурируйте канал для 4-проводной работы:
    • Последние производимые дочерние платы PT100 имеют 2 набора по 2 перемычки на канал.Снимите перемычки с этих контактов.
    • На дочерней плате PT100 более старого производства убедитесь, что 2 пары паяных площадок рядом с каждой клеммной колодкой не замкнуты.
    • На опытной дочерней плате обрежьте тонкие дорожки, соединяющие каждую пару контактных площадок рядом с клеммной колодкой.

См. Https: //miscsolutions.wordpress.com/2016 … для получения дополнительной информации об использовании 4-проводного соединения PT100.

  • Подключите тестовый резистор 100 Ом (поставляется с дочерней платой) к клеммам 2 и 3.
  • Установите 2 перемычки, как для 2-проводного датчика PT100.
  • RepRapFirmware должна сообщать о температуре, очень близкой к 0 ° C для этого канала.

Купите стороннюю интерфейсную плату PT100 на базе MAX31865. Duet использует сигнализацию 3,3 В, поэтому приобретите плату без переключателей уровня на 5 В. Контрольный резистор на плате должен быть 400 Ом. RepRapFirmware версии 1.20 и более поздних также позволяет использовать другие значения эталонного резистора, например 430 Ом.

Эти платы легко доступны на eBay. Вам понадобится один MAX31865 для каждого датчика RTD, который вы хотите подключить. Также можно купить платы с двумя микросхемами MAX31865, обеспечивающими два канала на одной плате.

Эти платы обычно работают как с 2-, так и с 4-проводными RTD, поэтому они имеют 4-контактную клеммную колодку. При использовании 2-проводного RTD подключите его к клеммам RTD + и RTD-, а также добавьте проводную перемычку между клеммой Force + и клеммой RTD +, а еще одну — между клеммой Force- и клеммой RTD-.

Платы MAX31865 подключаются к Duet 0.6 или 0.8.5 следующим образом. Если 50-контактный разъем расширения на Duet уже занят ленточным кабелем для подключения платы расширения DueX4, вы можете вместо этого подключить плату MAX31865 к 26-контактному разъему расширения на DueX4.

2

контактов

Имя сигнала MAX31865 Имя сигнала Duet Штырь 50-контактного расширительного разъема Duet Штифт 26-канального расширительного разъема DueX4
Vcc + 3.3V 3 25

GND 2 21
SDO MISO0 30 26
CS (см. Ниже) NPCS0, NPCS44,1,12, TXD6 20,11,6,7
SCK SPCK0 28 24
SDI MOSI0 29 23

перечисленные выше, разные для каждой платы MAX31865.Перечисленные контакты предназначены для каналов 200, 201, 202 и 203 датчика температуры соответственно. Если в прошивке включена поддержка станка Roland, доступны только два канала (200 и 201), поскольку станок использует два других контакта.

Вы можете подключить к шине SPI одновременно платы термопар и RTD, но каждое устройство должно иметь свой собственный вывод CS. Например, у вас может быть плата термопары на канале 100 и плата RTD на канале 201.

Ваша интерфейсная плата RTD может также иметь вывод DR (Data Ready).Оставьте его неподключенным.

Для связи между Duet и интерфейсной платой RTD используется сигнализация SPI 4 МГц, поэтому провода должны быть короткими.

В RepRapFirmware 3 вы сначала создаете датчик с помощью M308, а затем назначаете его нагревателю с помощью M950

Например:

; Дуэт 2
M308 S1 P "spi.cs1" Y "rtd-max31865"; создайте датчик номер 1 как датчик PT100 в первой позиции на разъеме дочерней платы Duet 2

; Дуэт 3
M308 S3 P "3.spi.cs1" Y "rtd-max31865"; Определите датчик температуры номер 3 как PT100 на первом порту дочерней платы температуры, подключенной к плате расширения с адресом шины CAN 3.

Для получения дополнительной информации см. Обзор RepRapFirmware 3, M308 (Создание или изменение датчика или отчет о параметрах датчика)

Чтобы прошивка использовала канал RTD для одного из нагревателей, используйте параметр X в команде M305 для этого нагревателя, чтобы указать требуемый канал (от 200 до 203 на Duet 2, 204-207 на Duex 5 или Duex 2).

Например:

 М305 П1 Х200 

Это говорит прошивке, что для нагревателя 1 (который обычно является первым нагревателем горячего конца) он должен определять температуру с помощью платы PT100, вывод CS которой подключен к NPCS0. Параметры S, T, B, H и L команды M305 не используются. В прошивке 1.20 и новее вы можете дополнительно использовать параметр R, чтобы указать значение эталонного резистора, если оно не равно 400 Ом.

Дочерняя плата поставляется с резистором 100 Ом, который можно подключить вместо двухпроводного датчика, чтобы проверить правильность работы платы. При установленном резисторе показание должно быть 0 ° C.

Если показание при комнатной температуре выше, чем должно быть, возможно, у вас плохое соединение между платой интерфейса RTD и датчиком, или провода к датчику слишком длинные или слишком тонкие.Каждое дополнительное сопротивление проводки увеличивает показание температуры на 2,5 ° C. Это улучшит использование 4-проводного датчика PT100. Если у вас есть только 2-проводный датчик P100, вы все равно можете повысить точность, используя 4-проводные для большей части расстояния, как https: //miscsolutions.wordpress.com/2016 …

Схема расположения выводов датчика RTD PT100

, особенности, использование Руководство и техническое описание

Датчик RTD PT100

Датчик RTD PT100

Распиновка датчика температуры PT100

Нажмите на изображение, чтобы увеличить

Конфигурация контактов

Датчик PT100 подобен переменному резистору, сопротивление которого зависит от температуры окружающей среды.Существует много типов датчиков PT100, один из которых — двухпроводный.

Номер контакта

Имя контакта

Описание

1

Контакт 1

Один конец переменного резистора

2

Контакт 2

Другой конец переменного резистора

Характеристики

  • Платиновый термометр сопротивления (PRT)
  • Диапазон температур: от -200 ° C до 850 ° C
  • Диапазон сопротивления: 1.От 849K до 39.026K
  • Точность: ± 0,1 ° C
  • Номинальное сопротивление: 100 Ом при 0 ° C

Примечание. Полную техническую информацию можно найти в таблице данных датчика PT100 в конце этой страницы.

Альтернативные PRT

PT100 (3-проводный), PT100 (4-проводный), PT500, PT1000

Альтернативные датчики температуры

LM35, DHT11, DHT22, термопара, TMP100, LM75, DS18820, SHT15, LM35DZ, TPA81, D6T

Где использовать датчик PT100?

PT100 обычно используется в качестве промышленного датчика температуры.Он известен своей способностью измерять температуру в широком диапазоне (200 ° C) с точностью до 0,1 ° C. Сужение датчика также простое, поэтому его можно использовать в суровых условиях. Одним из недостатков этого датчика является то, что он не будет работать из коробки. Для получения полезных значений температуры следует использовать его вместе с потенциальным делителем или мостом Уитстона. Но поскольку эти датчики работают только с переменным напряжением, их очень легко использовать в проектах. Так что, если вы ищете датчик с хорошим диапазоном и приличной точностью, который является относительно дешевым, то PT100 будет отличным выбором.

Как использовать датчик PT100?

Датчик PT100 относится к категории PRT (платиновых термометров). Эти датчики представляют собой не что иное, как переменный резистор, который изменяет свое сопротивление в зависимости от температуры вокруг него. Поэтому нам нужно построить небольшую схему для измерения напряжения на ней. Эта схема может быть такой же простой, как делитель потенциала, или такой сложной, как мост Уитстона с инструментальным усилителем. Дизайн схемы зависит от точности, необходимой для проекта.Также существует много типов PT100, тот, который мы здесь обсуждаем, — это двухпроводные датчики, а также есть датчики с 3-проводными и даже 4-проводными. Итак, чтобы не усложнять задачу, давайте обсудим, как подключить двухпроводной датчик к микроконтроллеру с помощью простой схемы делителя потенциала.

Датчик PT100, для которого мы проектируем, имеет переменное сопротивление от 1,8 кОм до 39,02 кОм, как указано выше. Таким образом, мы должны преобразовать это значение переменного сопротивления в значение напряжения от 0 В до 5 В, чтобы наш микроконтроллер мог его понять (здесь я использую MCU 5 В).Для этого мы использовали простой делитель потенциала, согласно калькулятору делителя напряжения, когда значение входного напряжения составляет 5 В, а R1 составляет 5,1 кОм, а сопротивление PT100 составляет 1,8 кОм (минимум), мы получим выходное напряжение 1,304 В и когда значение PT100 составляет 39,02 К (максимум), мы получим выходное напряжение 4,42. Оба выходных напряжения находятся в диапазоне для считывания вывода АЦП микроконтроллера, поэтому мы можем продолжить работу со схемой. Но для схемы этого типа точность будет очень меньше, если вам нужна большая точность, вы можете углубиться в мост Уитстона и усилители.

При вычислении значения сопротивления мы также должны учитывать сопротивление провода, как только значение сопротивления провода известно, оно будет скомпенсировано фактическим значением. Более подробную информацию об этом можно найти в таблице ниже. Как только вы узнаете значение сопротивления, вы можете приравнять его к значению температуры, используя приведенную ниже таблицу

.

Приложения

  • Измерение температуры в высоком диапазоне
  • Прочная конструкция, поэтому может использоваться в суровых условиях
  • Измерение температуры в воздуховоде
  • Может измерять температуру в широком диапазоне с хорошей точностью

2D — Модель

.