Схема обработки сигналов датчика, разработанная специально для терморезистора PT1000

I. Обзор

С развитием эпохи Интернета вещей (IoT) датчики, являющиеся важной его частью, также имеют широкие перспективы развития, их роль в различных отраслях становится все более важной. Температурные датчики, как устройства для измерения температуры, широко используются в судостроении, оборонной промышленности, аэрокосмической отрасли и т.д. С постоянным развитием автоматизации в современной промышленности требования к контролю и измерению температуры также становятся все выше. Точное измерение температуры позволяет проводить точный мониторинг состояния оборудования в режиме реального времени для точной регулировки, что может эффективно повысить эффективность использования энергии и снизить энергопотребление.

Изготовленные из платины — благородного металла с высокой коррозионной стойкостью и стабильными химическими свойствами — платиновые терморезистивные датчики температуры обладают высокой точностью, хорошей стабильностью, хорошей линейностью, широким диапазоном измерений, высокой чувствительностью и надежностью, что позволяет им долго и надежно работать в суровых условиях, обеспечивая высокоточное измерение температуры с низким уровнем искажений. Платиновые терморезистивные датчики широко применяются в медицинском оборудовании, электродвигателях, промышленном оборудовании, вычислительной технике, спутниковой технике, метеорологии, расчетах сопротивления и других высокоточных устройствах, область применения очень широка. Платиновые терморезисторы обычно обозначаются по типичному значению сопротивления при 0 °C, например, типичный платиновый терморезистор PT1000 означает, что при температуре окружающей среды 0 °C типичное значение сопротивления составляет 1000 Ом. В области применения продукции обычно используется трехпроводная схема подключения, которая по сравнению с обычной двухпроводной схемой имеет лучшую помехозащищенность от сопротивления линии и может повысить точность измерения.

Компания Hangjing, учитывая текущее развитие и рыночный спрос, выпустила схему обработки и сбора данных для трехпроводных терморезисторов PT1000 — HJPT1000, которая может преобразовывать значения сопротивления PT1000 при различных температурах в соответствующие выходные значения тока. HJPT1000 — это двухпроводный преобразователь тока, разработанный специально для измерения платиновых терморезисторов PT1000, изготовленный по технологии толстопленочной интеграции, соответствующей требованиям GJB2438B, и использующий керамический поверхностный монтаж F14-02. Он может быть разработан по индивидуальному заказу в соответствии с требованиями заказчика к диапазону измеряемых температур. Встроенный высокоточный источник тока обеспечивает питание терморезистора PT1000 током. Такой способ возбуждения токовым сигналом обеспечивает достаточную помехозащищенность на определенной длине входных соединительных проводов, что может повысить точность сбора данных терморезистора. Устройство HJPT1000 обладает высокой точностью, низким энергопотреблением, двухпроводным токовым выходом и широким диапазоном питающего напряжения, удовлетворяя требованиям прямого питания от бортового напряжения. Характеристики токового выхода также обеспечивают устройству возможность передачи на большие расстояния и высокую помехозащищенность, позволяя ему выдерживать экстремальные механические нагрузки и суровые электромагнитные условия, что расширяет область применения. Конкретные характеристики приведены ниже:

Совместимость со сбором и обработкой данных трехпроводных RTD Возможность двухпроводного токового выхода 4～20 мА

Питающее напряжение 18～36 В Возможность передачи на большие расстояния, высокая помехозащищенность

II. Принципиальная электрическая схема

III. Тип корпуса и назначение выводов

1. Тип корпуса

Рисунок 2. Габаритный чертеж корпуса F14-02

Рисунок 3. Фотография HJPT1000 и сопоставление

2. Назначение выводов

Таблица 2. Назначение выводов корпуса

IV. Электрические характеристики

Если не указано иное, +V _S =+28 В, T _A =25 °C

Таблица 3. Таблица электрических характеристик

Примечание: параметры, отмеченные *, гарантированы производителем.

V. Типовая схема применения

Рисунок 4. Типовая схема применения трехпроводной системы HJPT1000

Примечание:

1. Следует отметить, что вывод 4 (FGND) HJPT1000 является плавающей землей всей системы, а не землей напряжения питания +VS. Выходной ток IOUT должен быть подключен к земле напряжения питания через измерительный резистор.

2. Резисторы R1, R2, RSET1 и RSET2 должны быть выбраны с точностью 0,1% для обеспечения требуемой точности всей системы. Параметры внешних компонентов на рисунке обеспечивают выходной ток 4–20 мА терморезистором в диапазоне температур от -55 °C до +200 °C.

3. При использовании больших токов, например, 20 мА, тепловыделение всего устройства будет высоким. Можно снизить тепловыделение, подключив дополнительный резистор RP между удаленным источником питания и выводом 14 устройства, чтобы уменьшить падение напряжения на устройстве. Однако при этом следует учитывать, что сопротивление резистора не должно быть слишком большим, так как это может привести к уменьшению падения напряжения между коллектором и эмиттером внутреннего транзистора, и транзистор может войти в режим насыщения. В этом случае выходной ток будет зависеть от напряжения питания и не будет стабильным.

4. При измерении выходного тока после передачи по длинной линии рекомендуется использовать схему, показанную на рисунке, с добавлением конденсатора CO емкостью 1 мкФ, параллельно оконечному резистору RO. Этот конденсатор эффективно уменьшает помехи от сети и сглаживает выходной сигнал тока. Следует отметить, что чем больше емкость конденсатора, тем меньше шум выходного тока, но при этом увеличивается постоянная времени τ цепи RO, CO, что приводит к увеличению времени установления выходного сигнала. При практическом применении пользователь должен выбрать емкость конденсатора в соответствии с требованиями к уровню шума и времени установления сигнала.

5. Из-за ограничений, связанных с температурой перехода, устройство HJPT1000 не может работать при температуре окружающей среды TA ≥ 140 °C.

6. Несмотря на то, что питание и выход устройства пригодны для работы с длинными линиями, вход не может принимать сигналы с длинных линий. Поэтому рекомендуется, чтобы длина линии передачи от PT1000 до входа устройства не превышала 50 см.