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PT100温度传感器

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产品名称: PT100温度传感器
产品型号: CRZ
产品展商: 其它品牌
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简单介绍

日本林电工HAYASHI DENKO pt100温度传感器 薄膜铂电阻: 用真空沉积的薄膜技术把铂溅射在陶瓷基片上,膜厚在2μm以内,用玻璃烧结料把Ni(或Pd)引线固定,经激光调阻制成薄膜元件。 绕线铂电阻(陶瓷、玻璃、云母):用φ0.02~0.04 ㎜ 高纯铂丝绕制而成.


PT100温度传感器  的详细介绍

l        薄膜铂电阻系列

型号

外形尺寸

W×L×Hmm

标称阻值

R0

工作电流

mA

引线尺寸

W×H×Lmm

工作温度

外形图

mm

CRZ-1632-100-Ni

1.6×3.2×1.0

100Ω

1

0.25×0.15×12

-40450

 

 

1/3DIN

A

B

2B

 

CRZ-2005-100-Ni

2.0×5.0×1.0

0.25×0.15×12

-40450

CRZ-2005-100-Pd

0.3×0.2×10

-50500

CRZ-2005-1000-Ni

CRZ-2005-500-Ni

500Ω

1000Ω

0.5

0.25×0.15×12

-40450

ST-1003-Pt

1.0×3.0×1.3

20Ω

1

0.25×0.15×12

-50500

 

 

 

 

l         线绕陶瓷PC(玻璃PG)铂电阻

型号

外形尺寸

D×Lmm

标称阻值R0

工作电流mA

引线尺寸

D×Lmm

误差

工作温度

外形图

mm

PC1612

1.6×12

 

100Ω

 

5

0.20×10

A

 

B

 

-200600

 

-200850

PC1615

1.6×15

0.20×10

PC1625

1.6×25

0.20×10

PC2213

2.2×13

0.35×10

PC2215

2.2×15

PC2515

2.5×15

PC3015

3.0×15

PC3025

3.0×25

 

备注:承接各种非标阻值(PT45BA1BA2)和非标尺寸测温元件的定做。

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pt100温度传感器的应用

石油倾点温度测试PT100温度传感器的标定

摘要:作者设计了直径为3mm、长为27cm 的Pt100型传感器,根据0.10℃刻度的温度测试仪作为标定标准,利用软件来矫正其非线形失真,该产品实现对石油倾点温度信号的采集和标定。
关键词: Pt100传感器;电桥测温;石油倾点


一、引言

石油倾点温度是指管道内凝固态的原油开始融解流动的最低温度。国际上测试规程要求每隔2℃就要对其流动情况进行判断并测温,但由于石油运输管线很长,原油每升温1℃需要大量能源,因此对倾点温度测量的精度对油田节能有重大意义。我们选用Pt100温度传感器来完成对石油倾点温度的测量。


二、PT100温度传感器工作原理及其主要技术参数

Pt100传感器是利用铂电阻的阻值随温度变化而变化、并呈一定函数关系的特性来进行测温,其温度/阻值对应关系为[1]:
(1)-200℃<t<0℃时,RPt100=100[1+At+Bt2+Ct3(t-100)] (1)
(2)0℃≤t≤850℃时,RPt100=100(1+At+Bt2) (2)

式中,A=3.90802×10-3;B=-5.80×10-7;C=4.2735×10-12。

Pt100温度传感器的主要技术参数如下:测量范围:-200℃~+850℃;允许偏差值△℃:A级±(0.15+0.002│t│), B级±(0.30+0.005│t│);热响应时间<30s;最小置入深度:热电阻的最小置入深度≥200mm;允通电流≤5mA。另外,Pt100温度传感器还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。

三、PT100温度传感器倾点温度测量原理:

1、原理方框图

根据倾点温度测试的国内外要求—温度每降2℃就要对油样的凝结情况进行检测,我们设计了测量过程(如图1)。

2、电桥采集数据的电路图及原理

Pt100电桥电路如图2所示。其中,R1﹑R2﹑R3﹑RPt100组成电桥,R1=R2=R3=R0。为了避免流过Pt100传感器的电流过大使其发热进而导致非线性失真增大,电桥电压不宜太高,一般要求Im<5mA,电桥电压Vbrg=1V。电桥输出压差为:

VD= (3)

令RPt100-R0=ΔR,则有:

VD= (4)

由Pt100温度/阻值对应关系式可知,当温度较低时,Pt100的阻值变化量ΔR相对于R0较小,则电桥输出压差为: VD= ,即VD正比于Pt100传感器的阻值变化量ΔR,也说明温度较低时,Pt100传感器的线性度良好;当温度较高时,ΔR/R0的值较大,Pt100传感器的线性度变差,此时要用软件来较正。


四、PT100温度传感器测量中的定量计算及误差分析

1、运算放大器放大倍数的确定

由传感器的温度和阻值关系式可知,当温度变化1℃时,Pt100的阻值变化约为0.38W,对应的电桥输出压差为:VD= =0.001V。

若采用8位A/D转换器,分辨率为0.0196V,则运算放大器的最小放大倍数应为20倍。若测温的上限定为85℃ (倾点温度一般小于该温度), Pt传感器在85℃时的理论阻值为132.8W,电桥电压为1V,则VD= 0.08296V≈0.083V,即运放的最大放大倍数为60.3。综合上述,可限定运放的放大倍数应在20~60之间。

2、误差分析

(1)桥电压Vbrg=1V时波动产生的误差[2]

从上面的分析可知,在某一温度时,Pt﹑R0不变,设电桥电压有ΔVbrg(mV)的变化,就会导致VD有 (mV)的变化。在0℃时,ΔR=5W,则VD= =0.013ΔV(mV);若令ΔVD=1mV,则ΔV=76mV,即0℃左右,电桥电压Vbrg有76mV波动,会引起1℃的温度误差;同理在85℃左右,电桥电压有10mV的波动,则会引起1℃的温度误差。可见电桥电压Vbrg=1V时的波动系数给对测温带来的误差是很大的,应将其电压波动限制在1mV的级别上。

(2)运放非线性产生的误差

由于运放的放大倍数应在20~60之间,可将放大倍数定为50;若测温范围是0℃~85℃,则在0℃时,VD=13mV;在85℃时,VD=99.5mV,说明输入信号的范围在13mV~99.5mV之间变化。以平均值50作为放大倍数,此时输入信号为13mV,换算出来的输入电压信号值为12.48mV,ΔVD=-0.52mV,将会引起约1.5℃的误差。由此可见运放的非线性将会带来大约1.5℃的误差,在实际测量中,提高运放线性度以及运放放大倍数均可以减少由运放带来的误差。

(3)A/D转换器非线性带来的误差

在实际应用中会发现,对同一模拟输入信号Vi,经A/D转换得出的数字量会有±1位的跳变,这是由A/D转换器的判断误差造成的。A/D转换器的一位跳变对应的电压值,即为该八位A/D转换器的分辨率,为0.0196V=19.6mV;折算到输入端对应的电压值为0.392mV,将会产生0.392℃的温度误差。

(4)A/D转换器参考电压Vref带来的误差

A/D转换器采用逐次逼近式转换器AD0809,其转换速度较慢,如果输入信号在转换过程中不断变化,则易发生错误,使用时应加采样保持器,且只对本次采样的信号进行转换,以确保转换信号可靠性。另外,在比较转换过程中,Vref的变化会对输出的二进制代码有影响。在模拟输入信号不变的情况下,若Vref变大,会导致输出的二进制代码变小;反之,则变大,从而导致了温度误差。


五、PT100温度传感器注意事项与结论

使用中应注意,由于热惰性会使热电阻阻值变化滞后,为消除误差,应尽可能地减少热电阻保护管外径,适当增加热电阻的插入深度使热电阻受热部位增加。要经常检查保护状况,发现氧化或变形应立即采取措施,并定期进行校验。热电阻应避免放置在炉旁或距加热体太近,应尽量安装在震动小的地方;同时为便于施工和维护。安装位置应尽可能保持垂直,但在有原油流动时则必须倾斜安装,接线盒出孔应向下。

由上面的分析可得,为了提高温度测量的准确性,应使用1V电桥电源﹑A/D转换器的5V参考电源要稳定在1mV级;在价格允许的情况下,Pt100传感器﹑A/D转换器和运放的线性度要高。同时,利用软件矫正其误差,可以使测得温度的精度在±0.2℃。

在CPU的应用

一般的温度传感器(无论是热敏电阻或IC温度传感器)都需要很长的时间才能够将热传导到传感器的核心部份。根据National内部的实验结果,从CPU把热传导到空气中,再从空气中传导到温度传感器中,这个过程至少需要20分钟以上的时间。如果散热片(Heat Sink)没装好或风扇没转,不到二分钟的时间,使用者的CPU可能就会烧毁。

  所以,CPU厂商(Intel和AMD)将一颗3904埋入芯片中,我们称这颗3904为远程二极管(Remote Diode),因为它离温度传感器本身很远。于是在短短几个毫秒(mini-second)中,温度传感器便能精确地侦测到CPU内部的温度了。现在的技术要能做到1℃的精确度已经不是很难的事,而且会变成PC和笔记本计算机的一个重要的趋势。

  在LM86(图1)的运用实例中,通常T_CRIT_A的输出信号用来做过温度保护的功能,我们称之为热保护(Thermal Shutdown)。好处是当Windows或某一个应用程序造成系统死机时,LM86还能保护整个系统。而Alert这个输出信号便可以做为软件中断,以达到ACPI规格的要求。另外,LM86除了能接到CPU的Remote Diode之外,本身内部还有一颗传感器(sensor),可以感测LM86所在的温度。所以,前面所提到的PC的系统温度和笔记本计算机的导热管,便可以使用LM86的本地传感器来侦测,不需要再花额外的成本去买另外一颗温度传感器。

  * 绘图芯片或3D加速芯片 - LM26, LM88

  通常绘图芯片也是不能被降频来执行的,否则画面会变成慢动作播放一般。那最好的方法还是加一散热风扇。在这里就有两个方式来激活和关闭风扇了,第一个是便宜的做法,用LM26来侦测温度(如图2),等达到某一个界限时便激活风扇,若温度降下来了,便自动关闭风扇。第二是采LM88来设计时髦的4段变速风扇控制器(如图3),让不同温度的状况能够有不同的转速。

  * Power MOSFET - LM26

  无论是PC的电源供应器或者是笔记本计算机中的DC-DC转换模块,内部都会有一颗很烫的Power MOSFET。虽然电源部份都有一个风扇随时在转动,但是我们必须设想一件事:万一风扇坏掉了,或者内部电路有发生短路的时候,怎么办?利用LM26的过温度保护功能,在极限温度时能够自动关闭电源而达到关闭(Shutdown)或甚至恢复(Recovery)的功能。

  * PCMCIA - LM88

  LM88本身并不被设计来做为风扇的4段变速控制器,而是能同时侦测二个待测物。一般笔记本计算机的PCMCIA插槽都有两个,所以LM88是用来侦测PCMCIA的最佳选择。由于LM88不需要用软件来控制,所以我们不用担心Windows死机或蓝屏幕(Blue Screen)的问题。

虽然在过去的PC和笔记本计算机中,温度传感器并不起眼,也没有工程师会去注意它的重要性,更不用说使用者能感觉到它的存在。但是,对整个系统这些重要芯片来说,它是很重要的保护者,尤其是当系统愈来愈高速且愈来愈热之后,它的重要性也会更加明显,并且能左右系统的稳定性。希望本文能够带给读者一个清晰的印象,究竟温度传感器在PC系统中是扮演哪些角色?也希望工程师在验证系统稳定性时,不妨考虑一下温度传感器的一些重要参数和功用。

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