Ntsuas Kub Siv PT100 thiab Arduino: 16 Cov Kauj Ruam

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:26

Lub hom phiaj ntawm txoj haujlwm no yog tsim, tsim thiab ntsuas qhov ntsuas qhov ntsuas kub. Lub kaw lus tau tsim los ntsuas qhov ntsuas kub ntawm 0 txog 100 ° C. PT100 tau siv los ntsuas qhov ntsuas kub, thiab nws yog qhov ntsuas kub tsis kam (RTD) uas hloov pauv nws qhov kev tiv thaiv nyob ntawm nws qhov kub ib puag ncig.

Kauj ruam 1: Apparatus

1 x PT100

1 x Breadboard

2x 2.15 kohms resistors

1x 100 ohms resistor

Hlau

Fais fab mov

Qhov sib txawv amplifier

Kauj Ruam 2: Txog PT100

Raws li ib feem ntawm peb txoj haujlwm peb tau ua lub luag haujlwm ntsuas qhov kub ib puag ncig ntawm 0 degrees txog 100 degrees Celsius. Peb txiav txim siab siv PT100 vim yog cov laj thawj hauv qab no:

PT100 yog lub ntsuas ntsuas kub tsis kam (RTD), uas tuaj yeem ntsuas kub ntawm -200 degrees mus txog qhov siab tshaj 850 degrees Celsius, tab sis feem ntau tsis yog siv los ntsuas kub ntau dua 200 degrees. Cov kab no ua tau raws li peb xav tau.

Qhov ntsuas no ua rau muaj kev tiv thaiv rau qhov ntsuas ib puag ncig. Kev sib raug zoo ntawm qhov kub thiab tsis kam ntawm lub ntsuas cua yog tawm. Qhov no, nrog rau kev teeb tsa tsawg tshaj plaws uas lub sensor xav tau, ua kom yooj yim rau kev ua haujlwm nrog thiab thaj yog tias lwm qhov ntsuas kub xav tau yav tom ntej.

PT100 kuj tseem muaj lub sijhawm teb qeeb tab sis yog qhov tseeb. Cov yam ntxwv no tsis muaj kev cuam tshuam ntau rau peb lub hom phiaj thiab yog li tsis muaj kev cuam tshuam thaum txiav txim siab qhov ntsuas kub twg siv.

Kauj Ruam 3: Choj Pob Zeb

Choj pob zeb pob zeb tau siv los ntsuas qhov tsis paub hluav taws xob tiv thaiv los ntawm kev ntsuas ob txhais ceg ntawm tus choj txuas, ib ceg uas suav nrog cov khoom tsis paub.

Qhov txiaj ntsig tseem ceeb ntawm kev siv hluav taws xob yog nws lub peev xwm kom tau txais qhov ntau ntawm cov hluav taws xob tso tawm uas pib ntawm 0V.

Ib qho hluav taws xob faib hluav taws xob yooj yim tuaj yeem siv tau tab sis yuav tsis tso cai rau peb tshem tawm ib qho offset tam sim no, uas yuav ua rau kom ua kom lub zog hluav taws xob tsawg dua.

Kev tiv thaiv hauv PT100 txawv ntawm 100 txog 138.5055 rau qhov kub ntawm 0 txog 100 degrees Celsius.

Cov qauv rau tus choj nplej zeb yog hauv qab no, nws tuaj yeem siv los rov kho tus choj pob zeb pob zeb rau qhov sib txawv tau txais los ntawm daim ntawv pdf txuas nrog.

Vout = Vin (R2/(R1+R2) - R4/(R3+R4))

Hauv peb qhov xwm txheej:

R2 yuav yog peb qhov kev tiv thaiv PT100.

R1 yuav sib npaug rau R3.

R4 xav tau kom sib npaug 100 ohms thiaj li tso tawm 0V ntawm 0 degrees Celsius.

Teeb Vout rau 0V thiab Vin rau 5V tso cai rau peb kom tiv taus qhov tseem ceeb rau R1 thiab R2 = 2.2k ohms.

Peb tuaj yeem tso rau hauv 138.5055 ohms rau qhov tsis kam ntawm lub ntsuas kom tau txais peb qhov hluav taws xob tso tawm ntawm 100 degrees Celsius = 80mV

Kauj Ruam 4: Simulating Circuit

Ib lub cuab yeej rau kev sim ua cov kab hluav taws xob, OrCAD Capture tau siv los sim peb lub Circuit Court thiab pom qhov xav tau qhov hluav taws xob tso tawm ntawm qhov kub sib txawv. Qhov no yuav siv tom qab los sib piv seb peb lub kaw lus raug li cas.

Lub Circuit Court tau sim sim los ntawm kev ntsuas lub sijhawm hloov pauv nrog kev ntsuas dav dav uas hloov pauv pt100 tsis kam los ntawm 100 ohms txog 138.5055 ohms hauv cov theem ntawm 3.85055 ohms.

Kauj Ruam 5: Simulated Results

Cov txiaj ntsig saum toj no qhia txog kev sib raug zoo ntawm qhov tso tawm qhov hluav taws xob ntawm lub Circuit Court thiab qhov tsis kam ua haujlwm.

Cov txiaj ntsig tau tom qab ntawd tau nkag mus rau hauv excel thiab phiaj xwm. Excel muab cov qauv tawm ncaj qha cuam tshuam nrog cov txiaj ntsig no. Kev lees paub qhov linearity thiab qhov hluav taws xob qhov ntau ntawm qhov ntsuas.

Kauj Ruam 6: Tsim Circuit Court

Lub Circuit Court tau muab tso ua ke siv ob 2.2k ohm resistors thiab 100 ohm resistor.

Cov resistors muaj kev ua siab ntev ntawm +-5%. Qhov sib txawv ntawm qhov tseem ceeb ua rau tus choj tsis sib luag ntawm 0 degrees.

Parallel resistors tau ntxiv nyob rau hauv series rau 100 ohm resistor ntxiv rau nominal tus nqi ntawm kev tiv thaiv kom tau R4 ze li 100 ohms li sai tau.

Qhov no tsim tawm qhov hluav taws xob tso tawm ntawm 0.00021V uas ze heev rau 0V.

R1 yog 2, 1638 ohms thiab R3 yog 2, 1572 ohms. Ntau tus tiv thaiv tuaj yeem txuas nrog ua R1 thiab R3 raws nraim sib npaug, muab tus choj zoo sib xws.

ua yuam kev:

lub thawv sib txawv resistor siv los ntsuas qhov ntsuas kub sib txawv tuaj yeem tsis raug

Kauj Ruam 7: Ntsuas Qhov Ntsuas

Cov txiaj ntsig ntsuas tuaj yeem pom hauv qab no.

Kev hloov pauv hauv qhov kub tau ntsuas siv lub thawv sib txawv resistor, txhawm rau teeb tsa kev tiv thaiv ntawm R2 rau qhov sib txawv tiv taus uas tuaj yeem pom hauv PT100 cov ntawv.

Cov mis uas pom ntawm no yuav raug siv ua ib feem ntawm txoj cai los txiav txim siab qhov ntsuas kub.

Kauj Ruam 8: Rau Ntau Qhov Kub Kub Loj

Hom K thermocouple tuaj yeem nkag rau hauv Circuit Court yog tias qhov kub siab heev yuav tsum tau sau tseg. Hom K thermocouple tuaj yeem ntsuas qhov ntsuas kub ntawm -270 txog 1370 degrees Celsius.

Cov thermocouples ua haujlwm raws li cov thermoelectric effect, Qhov sib txawv ntawm qhov kub ua rau muaj peev xwm sib txawv (Voltage).

Raws li Thermocouples ua haujlwm raws qhov sib txawv ntawm ob qhov kub thiab txias ntawm qhov sib txuas siv yuav tsum tau paub.

Muaj ob txoj hauv kev ntsuas nrog thermocouples peb tuaj yeem siv:

PT100 lub sensor tuaj yeem tso rau ntawm qhov sib txuas siv thiab ntsuas qhov ntsuas hluav taws xob

Kev siv qhov sib txuas ntawm cov thermocouple tuaj yeem tso rau hauv chav da dej uas yuav yog 0 degrees Celsius tab sis yuav tsis ua haujlwm rau txoj haujlwm no

Kauj Ruam 9: Txheej txheem cej luam: Sib txawv Amplifier Theem

Qhov sib txawv amplifier yog ib feem tseem ceeb ntawm kev tsim. Qhov sib txawv ntawm lub tshuab hluav taws xob sib txuas ua ke dab tsi yog qhov tseem ceeb uas tsis hloov pauv thiab hloov pauv lub zog rau hauv ib qho Circuit Court. Tau kawg zoo li nrog kev tsim nws los nrog nws tus kheej cov kev txwv tab sis raws li yuav tsum tau qhia nyob rau ob peb kauj ruam tom ntej, nws yuav pab tau kom tau txais qhov raug ntawm 5V.

Kauj Ruam 10: Txog Qhov Sib Txawv Sib Txawv Amplifier

Qhov sib txawv amplifier yog lub tshuab ua haujlwm ua haujlwm. Nws ua lub luag haujlwm tseem ceeb hauv qhov kev tsim hluav taws xob ntawm kev hloov pauv qhov hluav taws xob los ntawm Wheatstone choj hauv mV rau V thiab tom qab ntawv nyeem raws li qhov hluav taws xob nkag los ntawm Arduino. Lub tshuab hluav taws xob no siv ob qhov hluav taws xob nkag thiab ua kom sib txawv ntawm ob lub cim. Qhov no hu ua qhov sib txawv qhov hluav taws xob nkag. Qhov sib txawv qhov hluav taws xob tawm tswv yim yog tom qab ntawd ua kom nrov nrov los ntawm lub tshuab hluav taws xob thiab tuaj yeem pom ntawm qhov tso tawm ntawm lub tshuab hluav taws xob. Cov khoom siv hluav taws xob tau txais los ntawm qhov faib hluav taws xob ntawm tus choj Wheatstone hauv ntu dhau los.

Kauj Ruam 11: Cov txiaj ntsig thiab Kev Txwv

Qhov sib txawv amplifier los nrog nws tus kheej qhia ntawm qhov zoo thiab qhov tsis zoo. Qhov txiaj ntsig tseem ceeb ntawm kev siv lub tshuab ua kom nrov nrov yog kom yooj yim ntawm kev tsim kho. Raws li qhov kev tsim kho yooj yim no, nws ua rau teeb meem daws teeb meem ntsib nrog lub Circuit Court yooj yim dua thiab ua haujlwm tau zoo dua.

Qhov tsis zoo ntawm kev siv lub Circuit Court yog tias txhawm rau txhawm rau kho qhov nce ntawm lub suab nrov, qhov tau txais kev txiav txim siab resistors (tawm tswv yim tiv thaiv thiab tiv thaiv hauv av txuas txuas) ob qho tib si yuav tsum tau hloov tawm, uas tuaj yeem siv sijhawm. Qhov thib ob op-amp muaj qhov qis dua CMRR (hom-hom kev tsis lees paub sib piv) uas tsis zoo tagnrho rau txo qis kev cuam tshuam ntawm cov hluav taws xob tawm hluav taws xob. Yog li hauv kev teeb tsa zoo li peb, muaj CMRR siab yog qhov tseem ceeb hauv kev txo qis qhov cuam tshuam ntawm qhov hluav taws xob hluav taws xob.

Kauj Ruam 12: Xaiv Qhov Kev Xav Tau Txais Tau Txais

Op-amp nta 4 resistors txuas nrog rau hauv Circuit Court. 2 sib piv cov resistors ntawm qhov hluav taws xob nkag, lwm txuas nrog hauv av nrog rau cov lus tawm tsam tiv thaiv. Ob tus tiv thaiv no ua haujlwm raws li op-amp cov tswv yim cuam tshuam. Feem ntau, tus tiv thaiv nyob rau hauv thaj tsam ntawm 10-100 kilohms yuav tsum txaus, txawm li cas los xij thaum cov resistors no tau teeb tsa, qhov nce tuaj yeem txiav txim siab los ntawm kev tso cov khoom xav tau nce sib npaug ntawm cov lus tawm tswv yim resistor rau cov tswv yim resistor ntawm ib qho ntawm cov tswv yim (Rf/Rau).

Hauv av txuas nrog tus tiv thaiv, nrog rau cov lus tawm tswv yim tiv thaiv, tau sib phim. Cov no yog cov txiaj ntsig txiav txim siab resistors. Los ntawm muaj lub siab tawm tswv yim cuam tshuam, nws txo qis qhov cuam tshuam ntawm kev thau khoom ntawm Circuit Court piv txwv li tiv thaiv cov nqi tam sim no los ntawm kev tsav tsheb los ntawm lub cuab yeej uas tuaj yeem ua rau muaj kev puas tsuaj yog tias tsis muaj kev tswj hwm.

Kauj Ruam 13: ARDUINO MICROCONTROLLER

Arduino yog lub khoos phis tawj tswj tau lub ntsej muag uas muaj digital thiab analog I/O ports. Lub microcontroller tau teeb tsa los nyeem qhov hluav taws xob los ntawm lub tshuab hluav taws xob dhau ntawm tus pin analog input. Ua ntej, Arduino yuav nyeem qhov hluav taws xob los ntawm cov khoom siv hluav taws xob ntau 0-5 V thiab hloov nws mus rau 0-1023 DU thiab nws yuav luam tawm tus nqi. Tom ntej no, tus nqi sib piv yuav suav nrog 5 thiab faib los ntawm 1023 kom tau txais tus nqi hluav taws xob. Tus nqi no yuav suav nrog 20 los muab qhov ntsuas pes tsawg rau qhov ntsuas kub ntawm 0-100 C.

Txhawm rau kom tau txais qhov txiaj ntsig thiab qhov muaj txiaj ntsig zoo, kev nyeem los ntawm tus lej nkag ntawm A0 tau coj los nrog qhov sib txawv rau PT100 thiab daim duab tau npaj tseg kom tau txais kab zauv sib npaug.

Cov cai uas tau siv:

teeb tsa tsis muaj dab tsi () {Serial.begin (9600); // pib qhov txuas txuas nrog lub khoos phis tawj

pinMode (A0, INPUT); // cov zis los ntawm lub tshuab raj yuav txuas nrog tus pin no

}

void lub voj ()

{ntab offset = 6.4762;

ntab rhiab heev = 1.9971;

int AnalogValue = analogRead (A0); // Nyeem cov tswv yim ntawm A0

Serial.print ("Tus nqi sib piv:");

Serial.println (AnalogValue); // luam tawm tus nqi nkag

ncua (1000);

ntab DigitalValue = (AnalogValue * 5) / (1023); // mul los ntawm 5 muab qhov ntau 0-100 degree

Serial.print ("Tus nqi digital:");

Serial.println (DigitalValue); // analog voltage nqi

ntab temp = (AnalogValue - offset)/rhiab heev;

Serial.print ("Tus nqi kub:");

Serial.println (temp); // luam tawm temp

ncua (5000);

}

Kauj ruam 14: Teeb meem

15V muab khoom rau op-amp thiab 5V rau tus choj txuas pob zeb thiab arduino yuav tsum muaj qhov sib koom ua ke. (tag nrho 0v qhov tseem ceeb yuav tsum tau txuas nrog ua ke.)

Ib qho Voltmeter tuaj yeem siv los xyuas kom meej tias qhov hluav taws xob poob qis tom qab txhua tus tiv thaiv los pab ua kom tsis muaj hluav taws xob luv luv.

Yog tias cov txiaj ntsig sib txawv thiab qhov tsis sib xws ntawm cov xov hlau siv tau tuaj yeem sim los ntawm kev siv lub voltmeter los ntsuas qhov tsis kam ntawm cov xaim, yog qhov tsis kam hais tias "offline" nws txhais tau tias muaj kev tiv thaiv tsis muaj qhov kawg thiab xaim muaj qhov qhib Circuit Court.

Cov xov hlau yuav tsum tsawg dua 10 ohms.

Qhov sib txawv ntawm qhov hluav taws xob hla tus choj hla zeb yuav tsum yog 0V ntawm qhov tsawg kawg ntawm qhov ntsuas kub, yog tias tus choj tsis sib npaug nws yuav yog vim:

resistors muaj kev ua siab ntev, uas txhais tau tias lawv tuaj yeem muaj qhov yuam kev uas tuaj yeem ua rau lub pob zeb pob zeb txuas tsis sib luag, qhov kev tiv thaiv tuaj yeem tshuaj xyuas nrog lub voltmeter yog tias nws raug tshem tawm ntawm Circuit Court. cov tshuaj tiv thaiv me me tuaj yeem muab ntxiv ua ntu lossis sib luag kom sib npaug ntawm tus choj.

Rseries = r1+r2

1/Rparallel = 1/r1 + 1/r2

Kauj ruam 15: Rescaling

Cov mis thiab cov txheej txheem rau kev tshem tawm qhov system rau qhov kub sib txawv tuaj yeem pom nyob hauv ntu choj pob zeb pob zeb. Thaum pom cov txiaj ntsig no thiab teeb tsa hauv Circuit:

PT100 yuav tsum tau hloov pauv nrog lub thawv tiv thaiv, Qhov ntsuas tsis kam yuav tsum tau hloov kho los ntawm qhov ntsuas kub tshiab siv qhov tsim nyog tiv taus qhov txiaj ntsig tau los ntawm daim ntawv pdf.

Qhov ntsuas hluav taws xob thiab kev tawm tsam thiab yuav tsum tau npaj ua kom zoo nrog qhov kub (tiv taus) ntawm x axis thiab qhov hluav taws xob ntawm y.

Ib tus qauv yuav raug muab los ntawm cov phiaj xwm no, qhov offset yuav yog qhov tas li uas tau ntxiv thiab qhov nkag siab yuav yog tus lej sib npaug x.

Cov txiaj ntsig no yuav tsum tau hloov pauv ntawm cov cai thiab koj tau ua tiav kev tshem tawm txoj haujlwm.

Kauj Ruam 16: Teeb tsa Arduino

txuas cov zis ntawm Circuit Circuit amp rau A0 tus pin nkag ntawm Arduino

Txuas Arduino Nano ntawm USB chaw nres nkoj ntawm lub PC.

paste cov cai rau Arduino kos duab ua haujlwm chaw.

Sau cov cai.

Xaiv Cov Cuab Yeej> Pawg Thawj Coj> Xaiv Arduino Nano.

Xaiv Cov Cuab Yeej> Chaw Nres Nkoj> Xaiv COM chaw nres nkoj.

Tshaj tawm cov cai rau Arduino.

Tus nqi digital tau tso tawm yog qhov hluav taws xob tso tawm ntawm op-amp (yuav tsum yog 0-5V)

Tus nqi ntsuas kub yog lub tshuab nyeem ntsuas kub hauv Celsius.