Pt100: caratterizzazione

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1 Pt00: caratterizzazione Corso di misure meccaniche e termiche A.A. 0/0 Introduzione Slides a cura del dott. R. Graziola e del dott. M. Hueller

2 Multimetro digitale Agilent

3 Multimetro digitale Agilent Configurazione voltmetro V Configurazione amperometro A

4 Termoresistenza Pt00 E un sensore di temperatura che sfrutta la variazione della resistività del platino al variare della temperatura. Pt00 misura 00ohm a 0 C Campo di impiego: 0 / +50 C Corrente di misura e auto-riscaldamento: RPT00 * I Tempo di risposta Isolamento Coefficiente di temperatura: α = / C Resistenza R a temperatura t: Temperatura t a resistenza R: Variazione di Resistenza per C = 0.50 Ohm/ C

5 Termoresistenza al Platino Pt00 Tabella di corrispondenza C > Ohm

6 Termoresistenza al Platino Pt00 Modello DeltaOhm TP.00

7 Termoresistenza al Platino Pt00 Modello DeltaOhm TP.00

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9 pads. Chips may be mounted with conductive IN OFFSET N OFFSET N () () + U () OUT () () (5) VCC Diagramma funzionale IN+ VCC+ () 5 Amplificatore operazionale U A C P Schema per CAD-SPICE

10 Amplificatore operazionale Layout

11 Alimentazioni e caratteristiche Alimentazione: -max: +/-V, +/-V -usata per didattica: +/- 5 V Tensione ingressi: -max: +/-5Volt, +/-0Volt Corrente uscita: max 0/0 ma

12 Riga : COM Riga : +Vs Riga : -Vs Riga : COM

13 Tecnica di disaccoppiamento alimentazioni per basse e alte frequenze

14 Circuito per Termometro (V) Generatore di corrente costante Riferimento di tensione Pt00 Amplificatore Amplificatore differenziale

15 Circuito per Termometro (V) P t 0 0 R I=mA Sensore Pt00 00K Amplificatore Termoresistenza PT00-5 V - 5 V, K + U O P0 P K U k K k, 5 K R + P - - R G +5V Test points Amplificatore +5V dvout / dt = 00 mv / C Vout= 0,0Volt a 0 C + +5V U U 5 N C V IN N C TE M VO U T R EF0 U AD U AD REF0 N C G N D Vout = 0 V a 0 C Vout= 00mV/ C 5 Riferimento in tensione T R IM - 5 V 5 U O P0 U +5V Generatore I Costante pari a ma V_ref = 5,000V R G 0K k P 0K

16 Generatore tensione di riferimento di +5 Volt Utilizziamo l integrato REF0 che è un riferimento di tensione a +5 Volt con eccellente stabilità. = 5 V +/- 00 mv

17 Generatore tensione di riferimento di +5 Volt

18 ) Generatore corrente costante Riscaldatore ohm /Watt (!!!) R I=mA Termoresistenza PT00-5V,K R - RG U K + P,5K P K Riscaldatore ohm /Watt (!!!) +5V Vref R I=mA Termoresistenza PT00 ) VREF = V (da REF0) -5V R 00K ) i_pt00 = IREF = ma valore consigliato per limitare l effetto di autoriscaldamento K P = Kohm 5K P 5K P +5V K R U R5,5K R K R P + Agilent U + ) RG = VREF / iref = 5 Kohm )Valori scelti: +5,000V RG =. Kohm -5V -,K - RG R Vout= 00mV/C,

19 Riscaldatore ohm /Watt (!!!) R I=mA Termoresistenza PT00 A -5V,K R - RG U K + P,5K P K Riscaldatore ohm /Watt (!!!) +5V Vref R I=mA Termoresistenza PT00 ) VREF = V (da REF0) -5V R 00K ) i_pt00 = IREF = ma valore consigliato per limitare l effetto di autoriscaldamento K P = Kohm 5K P 5K P +5V K R U R5,5K R K R P + Agilent U + ) RG = VREF / iref = 5 Kohm )Valori scelti: +5,000V RG =. Kohm -5V -,K - RG R Vout= 00mV/C,

20 Riscaldatore ohm /Watt (!!!) R I=mA Termoresistenza PT00-5V,K R - RG U K + P Riscaldatore ohm /Watt (!!!) +5V Vref,5K R P K V I=mA Termoresistenza PT00 ) VREF = V (da REF0) -5V R 00K ) i_pt00 = IREF = ma valore consigliato per limitare l effetto di autoriscaldamento K P = Kohm 5K P 5K P +5V K R U R5,5K R K R P + Agilent U + ) RG = VREF / iref = 5 Kohm )Valori scelti: +5,000V RG =. Kohm -5V -,K - RG R Vout= 00mV/C,

21 Circuito per Termometro (V) Generatore di corrente costante Pt00

22 ) Amplificatore invertente 00 k 5 k 5

23 Amplificatore R 00K I=mA - 5 V U K P + U P0, k5 K - R +5V 5V U O P0

24 Circuito per Termometro (V) Generatore di corrente costante Riferimento di tensione Pt00 Amplificatore

25 ) Instrumentation amplifier (INA) Vantaggi INA: Tramite la sola resistenza Rgain posso regolare il guadagno dell amplificatore Effettua misure differenziali sui segnali in ingresso (elimina segnale di modo comune) Impedenza degli ingressi altissima pari all impedenza di ingresso dell amplificatore operazionale (non altera il segnale in input a causa all impedenza del circuito di amplificazione) Resistenze interne tarate al laser in fase di costruzione

26 L INA da noi utilizzato è l AD Rg non inserita => Gain =

27 Circuito per Termometro (V) Generatore di corrente costante Riferimento di tensione Amplificatore differenziale Pt00 Amplificatore

28 Circuito per Termometro (V) Amplificatore differenziale

29 Circuito per Termometro (V) P t 0 0 R I=mA Sensore Pt00 00K Amplificatore Termoresistenza PT00-5 V - 5 V, K + U O P0 P K U k K k, 5 K R + P - - R G +5V Test points Amplificatore +5V dvout / dt = 00 mv / C Vout= 0,0Volt a 0 C + +5V U U 5 N C V IN N C TE M VO U T R EF0 U AD U AD REF0 N C G N D Vout = 0 V a 0 C Vout= 00mV/ C 5 Riferimento in tensione T R IM - 5 V 5 U O P0 U +5V Generatore I Costante pari a ma V_ref = 5,000V R G 0K k P 0K

30 Il software LabView: linguaggio di programmazione per interfacciare strumenti ed acquisire dati

31 ) Taratura dinamica Ingresso a gradino in temperatura Si ottiene infilando rapidamente la sonda nel fornelletto riscaldante M Stimolo a gradino??? Sistema di misura da determinare Risposta al gradino

32 5) Analisi di un sistema termico Ingresso di temperatura da stimare: di fatto la sonda è a contatto con un ambiente in cui avvengono variazioni di temperatura, da misurare.??? Stimolo da ricostruire M Sistema di misura Risposta misurata Variazioni di temperatura provenienti da sorgente di calore: Resistenza di potenza pilotata da un altro alimentatore (Agilent ramo V/5A)

33 5) Analisi di un sistema termico Ingresso a temperatura variabile La sonda è a contatto con un ambiente in cui avvengono variazioni di temperatura, da ricostruire. Sensore Pt00 Termostato Variazioni di temperatura provenienti da sorgente di calore: Resistenza di potenza pilotata da un altro alimentatore (Agilent ramo V/5A)

34 5) Termostato Interruttore elettrico impostato in temperatura Normalmente chiuso Cambia stato al passaggio alla soglia Può essere usato per fornire un segnale ad un attuatore