使用电话远程多点温度测量电阻温度探测器

suk Maiti¹,Saibal普拉丹²和Susanta森³

AEIE Asst.教授,部门,工程学院&管理、Kolaghat b-721171年,印度
教授,AEIE部门,工程学院&管理、Kolaghat KTPP乡- 721171,印度
教授,加尔各答大学放射物理学和电子研究所加尔各答009年- 700年,印度

文摘

温度是一个重要的参数操作和控制的过程。温度点的数量,也许,最高的在所有的流程变量。因此经常在类似的应用程序监视多个温度点。在这篇文章中,描述了多点温度测量方案使用电话电阻温度探测器(RTD)。设计包括导线补偿准确和一致的测量温度从遥远的地方。

关键字

补偿、铅、多传感器系统中,电阻测量、温度测量。

介绍

温度是严重关切的主要过程变量过程工业[1]。这主要是由于两个原因——我)建立合适的操作条件和ii),以确保适当的安全部分。例如,温度控制是至关重要的在化工、石油、石化、聚合物、塑料、制药、冶金、空调、电力、食品加工和更多的行业。温度控制发挥了至关重要的作用在这些设施的安全运行。温度监控在任何这样的过程植物通常是巨大的数字。也很有可能,许多这样的温度点可能是组合在一起(根据使用的传感器类型,温度范围,类似的应用程序等)用于监测由一个乐器。例如,锅炉温度、大型工业电机的绕组和轴承的温度。它不仅有助于简化比较研究在相似的温度点,还通过大量减少系统成本。热电偶和电阻温度探测器温度传感器行业被广泛使用。热电偶是坚固和适合高温应用。常见的温度范围是在-101 + 1149 oc的贱金属热电偶,在-18 + 1700 oc preciousmetal热电偶[2]。 The temperature range of RTD is somewhat less than thermocouple and they are most suitable in the temperature range of -200 to 650oC [3]. However, RTD is superior to thermocouple with respect to accuracy, sensitivity, repeatability, linearity and stability [4]. Also for practical applications, thermocouple needs a second sensor to read the ambient temperature for cold junction compensation which also affects measurement accuracy. Other than temperature, resistive transducers are also used in other process variable measurements like pressure, strain, displacement etc.

尽管电阻传感器的优势,他们构成一个严重的问题,当应用于多点监测,相应的传感器必须多路复用相同的仪器。多路复用器中使用的电阻开关添加到传感器电阻导致错误的测量。此外,从开关,开关导通电阻的变化往往添加不同的抗性不同的传感器,使标准的引线电阻补偿技术[5],[6]不合适。最近,普拉丹和森发明了一种引线电阻补偿技术[7],将电阻信息转换为等效电压和电路取消使用铅抗性下降。[7]的电路,在图1复制现成的参考资料,在目前的方案用于多路复用信息收到一批电阻传感器。

信号多路复用

多点测量需要多路复用信号,信号处理电路应共同所有的传感器。像热电偶传感器提供直流电压输出很容易被多路复用。但阻力多路复用是困难的因为多路复用器本身有通道电阻,将被添加到的传感器。问题可以避免之前将传感器电阻转化为等效电压信号多路复用的测量电路。

导线补偿方案图1将传感器和电阻铅信息转换成合适的电压之前处理的电子产生一个自由输出引线电阻。恒流源的RTD很兴奋(IO)围绕在放大器A4。RTD的电压降V1终端2通过运放A1和缓冲,在三号航站楼通过放大器A2生成V2翻了一倍。最后输出电压提取VO1减V1 V2放大器A3,呈现VO1独立于导线的电阻。的表情V1、V2和VO1是相同的如下[7]和重复的完整性。

方程(3)表明,输出电压(VO1)正比于传感器电阻(RS) IO是一个常数。

摘要介绍多路复用方案多点温度测量在此基础上提出了电路。图2所示的方案。三个8路模拟多路复用器由一个共同的3-bit选择输入。而多路复用器# 1用于直接励磁电流传感器正在扫描,多路复用器# 2和# 3分别选择了2和3的电压相同的传感器。共同选择的输入从而确保仅包含一个传感器的测量电路。选择输入可以由3-bit二进制计数器或由三个输出端口位在一个基于微处理器的系统。多路复用器# 1的通道阻力对性能没有影响,因为它是电流源的输出切换到不同的传感器。多路复用器# 2和# 3连接的电压输出节点2和3的传感器电路相放大器的输入端分别A1和A2,有很高的输入阻抗。因此,无论是开关电阻还是变化的通道,通道对电路操作有任何影响。模拟多路复用器是CD4051s使用。

输出VO1在图1中,传感器电阻RS成正比,不为零当过程温度测量是0摄氏度。因此额外的加法器电路如图3所示添加到取消非零值表示。也加法器电路有一个负增益,在放大器A3逆转在图2的最终输出(VO)阳性。现在签证官是适合直读仪器显示温度。系统的精度主要取决于恒流源。因此,构建使用一个稳定的参考(lm336 - 2.5 v)和低漂移放大器(OP-07)。事实上,所有其他放大器和电压电路中使用引用OP-07s lm336 - 2.5 vs。的增益放大器A2应该为适当的取消两个电阻。这是确保把一对匹配电阻R3和R4。

实验结果

装PT100 RTD模拟传感器通过横河CA71方便卡尔校准器有模拟精度±(0.025%的全系列+ 0.1Ω0到400.00Ω全套)[8]。输出电压也以同样的校准器的测量精度±阅读(0.025% + 0.2 mV 0±1.1000 V全套)[9]。实验是进行不同传感器电阻(对应于不同的过程温度)在所有渠道和不同的抗性添加到每个。马5传感器励磁电流作为[7]。整体电路增益设置为统一。对于每一个频道,电阻对应不同的模拟传感器的温度和电压有四组的主要抗性0Ω,10Ω,20Ω,& 30Ω。表中给出的数据是我。

从表可以看出非常接近理想的结果。然而,对于定量分析,最坏情况值为每个模拟过程温度传感器(电阻)从表我,表示在表二世。从表2,整体最坏的错误记录±0.027%。考虑到有一个模拟±0.05%的精度和测量精度±0.052%的校准器,最坏的情况下系统误差可以预测为±0.13%。

表我

测量电路的输出电压图3。(校准器的采购和测量精度分别为0.05%和0.045%的全系列)。

结论

目前的远程多点温度测量技术很简单,使用低成本的常用组件,但提供了优秀的测量精度。该方法还可以用于远程多点测量其他工艺参数,电阻传感器可用于基本传感目的,压力测量的应变计等。

引用

过程/工业仪器与控制手册,道格拉斯·m·Considine编辑,麦格劳-希尔公司,纽约,第四版,1993年,p . 4.7。
如上,p。4.14。
如上,p。4.23。
如上,p。4.26。
h·迪恩·贝克·e·a·赖德,n . h·贝克“温度测量在工程”,斯坦福,CT:ω,卷2,ch。2, 34-35, 1975页。
仪表参考书、编辑沃尔特男孩,巴特沃斯Heinemann,波士顿,第3版,p。261年,2003年。
Saibal Pradhan, Susanta森”,一种改进的超前补偿技术三线电阻温度探测器,“IEEE仪表和测量,48卷,5号,第905 - 903页,1999年。
日本横河CA51/71方便卡尔校准器用户手册,IM CA71-E,第1版,2002年2月,p-12-1。
日本横河CA51/71方便卡尔校准器用户手册,IM CA71-E,第1版,2002年2月,p-12-2。