PT100原理、应用及其故障分析

电气自动化系统案例PT100故障及其处理关键词：PT100主题：PT100原理和应用正文一、PT100的原理基本原理：PT100是电阻时温度传感器的一种，电阻式温度传感器(RTD,ResistanceTemperatureDetector)－一种物质材料做成的电阻,它会随温度的上升而改变电阻值,如果它随温度的上升而电阻值也跟着上升就称为正电阻系数,如果它随温度的上升而电阻值反而下降就称为负电阻系数。大部分电阻式温度传感器是以金属做成的,其中以铂(Pt)做成的电阻式温度检测器,最为稳定－耐酸碱、不会变质、相当线性,最受工业界采用。PT100温度传感器是一种以铂(Pt)做成的电阻式温度传感器，属于正电阻系数,其电阻和温度变化的关系式如下：R=Ro(1+αT)其中α=0.00392,Ro为100Ω(在0℃的电阻值),T为摄氏温度，因此铂做成的电阻式温度传感器，又称为PT100。R=100（1+0.00392T）-----〉R-100=0.392T-----〉T=（R-100）/0.392-----〉T=2.551（R-100）PT100的分度值：铂热电阻是利用铂丝的电阻值随着温度的变化而变化这一基本原理设计和制作的，按0℃时的电阻值R(℃)的大小分为10欧姆（分度号为电气自动化系统案例Pt10）和100欧姆（分度号为Pt100）等，测温范围均为-200~850℃.10欧姆铂热电阻的感温原件是用较粗的铂丝绕制而成，耐温性能明显优于100欧姆的铂热电阻，只要用于650℃以上的温区；100欧姆铂热电阻主要用于650℃以下的温区，虽也可用于650℃以上温区，但在650℃以上温区不允许有A级误差。100欧姆铂热电阻的的分辨率比10欧姆铂热电阻的分辨率大10倍，对二次仪表的要求相应地一个数量级，因此在650℃以下温区测温应尽量选用100欧姆铂热电阻。感温元件骨架的材质也是决定铂热电阻使用温区的主要因素，常见的感温元件有陶瓷元件，玻璃元件，云母元件，它们是由铂丝分别绕在陶瓷骨架，玻璃骨架，云母骨架上再经过复杂的工艺加工而成。由于骨架材料本身的性能不同，陶瓷元件适用于850℃以下温区，玻璃元件适用于550℃以下温区。近年来市场上出现了大量的厚膜和薄膜铂热电阻感温元件，厚膜铂热电阻元件是用铂浆料印刷在玻璃或陶瓷底板上，薄膜铂热电阻元件是用铂浆料溅射在玻璃或陶瓷底板上，再经光刻加工而成，这种感温元件仅适用于-70~500℃温区，但这种感温元件用料省，可机械化大批量生产，效率高，价格便宜。PT100结构：就结构而言，铂热电阻还可以分为工业铂热电阻和铠装铂热电阻。工业铂热电阻也叫装配铂热电阻，即是将铂热电阻感温元件焊上引线组装在一端封闭的金属管或陶瓷管内，再安装上接线盒而成；铠装铂热电阻是将铂热电阻元件，过渡引线，绝缘粉组装在不锈钢管内再经模具拉实的整体，具有坚实，抗震，可绕，线径小，使用安装方便等优点。二、PT100与PLC模拟量输入模块的连接可以有三种方法来接线电阻温度计：•4线制连接•3线制连接•2线制连接对于4线制连接和3线制连接，模块通过端子Ic+和Ic-提供恒定电流，这样可以在测量电路的电压突降时给予补偿。此时必须将恒定电流电缆直接连接到电阻温度计上。与2线制测量相比，使用3线制或4线制元件补偿测量返回的结果更加精确。电气自动化系统案例电阻温度计的4线制连接：在M+和M-的连接处，可以测量电阻温度计产生的电压。进行连接时，请观察Ic+/M+和Ic-/M-连接线路的极性，并确保这些线路是直接与电阻温度计相连接。电阻温度计的3线制连接：对于3线制连接，通常必须在M-和Ic-之间放一个连接插头。进行连接时，确保连接线路Ic+和M+直接连接到电阻温度计。电阻温度计的2线制连接：对于2线制连接，必须在模块前连接器上的端子M+和Ic+之间插入一个连接插头，在端子M-和Ic-之间插入另一个连接插头。电气自动化系统案例Pt100,就是说它的阻值在0度时为100欧姆，负200度时为18.52欧姆，200度时为175.86欧姆，800度时为375.70欧姆。热电阻公式都是Rt=Ro(1+A*t+B*t*t);Rt=Ro[1+A*t+B*t*t+C(t-100)*t*t*t]的形式，t表示摄氏温度，Ro是零摄氏度时的电阻值，A、B、C都是规定的系数，对于Pt100,Ro就等于100，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。看到了？电流不能大于5mA，而电阻是随温度变化的，所以电压也要注意。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℃。