PT100所謂的二線制,三線制,四線制如何接線
鉑熱電阻是利用鉑絲的電阻值隨著溫度的變化而變化的,那么鉑熱電阻的三種接線方法以及消除誤差的原理是怎么樣的呢?
二線制:
在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來引出電阻信號的方式叫二線制:這種引線方法很簡單
三線制
這種接法是工業(yè)過程控制中的最常用的。為了更好的分析三線制是如何消除引線電阻的,下面先展示三線制PT100的實(shí)物圖:1和2之間電阻為110歐左右
這樣就在左邊的兩個(gè)橋臂上都引入的導(dǎo)線電阻,從而減小了由于導(dǎo)線電阻引入的誤差。
四線制
四線制:在熱電阻的根部兩端各連接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制,其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I,把R轉(zhuǎn)換成電壓信號U,再通過另兩根引線把U引至二次儀表。如圖所示:
測溫電路
我們以常用的三線制
電路分析
對于測溫電路,其實(shí)有很多可以值得研究的地方,小電路有大智慧。比如,你可以一眼就看出來這個(gè)電路不能測零下的溫度嗎?你可以計(jì)算出來這個(gè)電路可以測量的溫度范圍是從多少度到多少度嗎?你可以修改這個(gè)電路,讓它可以測到你所需要的溫度范圍嗎?如果把反相(-IN)和同相(+IN)兩條線調(diào)換,后果如何?看看,你覺得電路簡單,那么上面的問題都可以回答嗎?
越簡單的電路,穩(wěn)定性就越好。該電路中的四個(gè)電阻都需要用0.1%精度的。電路只用了一個(gè)電橋和一個(gè)差分放大器。R2 R3 R4與PT100組成電橋電路,REF3030為電橋電路提供標(biāo)準(zhǔn)的3.00V電壓。AD623用一個(gè)2K的放大反饋電阻精確的把電橋的壓差放大51倍。(為什么是51倍,詳見AD623的datasheet)
細(xì)心的小伙伴,會(huì)研究一下PT100的接法。PT100一般有兩線和三線的傳感器。因?yàn)榫€本身肯定有電阻,而上面也提到過,每變化一度,PT100只變化0.39歐姆,那么如果PT100的線很長的話,電阻就越大,線不同,電阻就不同,就肯定會(huì)大大的影響測出來的結(jié)果。所以,你現(xiàn)在就可以理解了,兩線制的PT100,只適合短距離的應(yīng)用。長距離的應(yīng)用,就要用三線制。再讓我們看看三線制是如何把電線上的電阻影響排除的。
假設(shè)現(xiàn)在是0度,那么PT100的阻值就是100歐姆,在電路中的話,電橋的壓差就是0V,所以最后也是0V,也就是測到0V的話,就是0度。假設(shè)現(xiàn)在零下一度了,PT100的阻值就小于100歐了,同相的電壓就會(huì)比反相的電壓小,得到的電壓永遠(yuǎn)就0V了,所以這個(gè)電路就測不到0度以下。AD623最大輸出3.3V電壓,3300/51=64.7mV,也就是說,電橋的壓差,最大只能是64.7mV,再大的壓差,AD623的輸出也最大是3.3V了。反相臂的電壓,固定是(3000/2100)*100=142.86mV,那么同相臂的電壓最大只能是142.86+64.7=207.56mV,對應(yīng)PT100的電阻就等于207.56/((3000-207.56)/2000)=148.66歐姆。