ما هو الفرق بين 2-, 3-, وأجهزة استشعار RTD ذات 4 أسلاك?

كاشفات درجة حرارة المقاومة (أهداف التنمية المستدامة) هي نوع من مستشعر درجة الحرارة يستخدم على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من التطبيقات الصناعية بسبب دقتها, التكرار, والاستقرار. تقيس هذه الأجهزة درجة الحرارة عن طريق استشعار التغير في المقاومة عندما تتغير درجة حرارة المادة.

الفرق الرئيسي بين 2-, 3-, و 4 أسلاك أجهزة استشعار RTD تكمن في كيفية التعامل مع مقاومة الأسلاك التوصيل, مع كون 2 سلكًا أقل دقة لأنه يتضمن مقاومة الأسلاك في القياس, 3-يعوض السلك جزئيًا, و 4-الأسلاك تزيل مقاومة الأسلاك تمامًا, توفير أعلى دقة, ولكن أيضًا كونه الأكثر تعقيدًا وأكل للتنفيذ; جعل 3 سلك الخيار الأكثر شيوعا للتطبيقات الصناعية.

2-سلك RTD:
أبسط تصميم, الأقل تكلفة.
يقيس مقاومة كل من عنصر RTD والأسلاك التوصيل, مما يؤدي إلى قراءات غير دقيقة خاصة مع أطوال الأسلاك الطويلة.
مناسبة للتطبيقات التي لا تكون فيها الدقة العالية أمرًا بالغ الأهمية.

3-سلك RTD:
يستخدم سلكًا إضافيًا للتعويض جزئيًا عن مقاومة الأسلاك التوصيل.
يوفر دقة محسنة مقارنة بالسلبية 2, مما يجعلها الأكثر استخدامًا في البيئات الصناعية.
يوفر توازنًا جيدًا بين الدقة والتكلفة.

4-سلك RTD:
يعتبر التكوين الأكثر دقة لأنه يعزل تمامًا مقاومة عنصر RTD من أسلاك التوصيل.
يتطلب دائرة أكثر تعقيدًا وغالبًا ما يتم استخدامها في التطبيقات المختبرية حيث تكون هناك حاجة إلى دقة عالية.
النقاط الرئيسية التي يجب تذكرها:
دقة: 4-سلك > 3-سلك > 2-سلك
يكلف: 2-سلك < 3-سلك < 4-سلك
طلب: 2-سلك للتطبيقات الأساسية, 3-سلك لمعظم الاستخدامات الصناعية, 4-سلك لقياسات عالية الدقة

مستشعر درجة حرارة المقاومة الحرارية من الفولاذ المقاوم للصدأ RTD للمعدات الصناعية والطبية

مستشعر درجة حرارة الحقن TPE RTD PT100 للأنابيب

4-سلك RTD Platinum مستشعر المقاومة الحرارية لجهاز إرسال درجة الحرارة

تحقيقات RTD متوفرة في مجموعة متنوعة من التكوينات, بما في ذلك 2 سلك, 3-سلك, ونماذج 4 سلك. هناك اختلافات كبيرة بين هذه الأنواع التي يجب مراعاتها عند اختيار الجهاز المناسب للتطبيق.
عوامل للنظر

عند الاختيار بين 2 سلك, 3-سلك, وأجهزة استشعار RTD 4 سلك, هناك عدة عوامل يجب مراعاتها, مشتمل:

العوامل البيئية
بعض العوامل البيئية, مثل المستويات العالية من الضوضاء الكهربائية أو التداخل, يمكن أن يخلق تداخلًا يمكن أن يسبب أخطاء القياس.

متطلبات التطبيق
تتطلب التطبيقات المختلفة عتبات دقة مختلفة. من الضروري للغاية أن يوفر المستشعر دقة كافية لتطبيق معين.

قيود الميزانية
عند اختيار RTD لأي تطبيق معين, التكلفة هي اعتبار مهم. لأن التكوين 4-ware يتضمن المزيد من المكونات, 4-تميل RTDs الأسلاك إلى أن تكون أكثر تكلفة من RTDs سلكين أو 3 أسلاك.
أنواع تكوين سلك RTD

تحدد كيفية تكوين دائرة RTD كيف يتم حساب مقاومة المستشعر بدقة وكم المقاومة الخارجية في الدائرة يمكن أن تشوه قراءة درجة الحرارة.

كل نوع من أنواع التكوين الثلاثة, 2-سلك, 3-سلك, و 4 سلك, لها مزاياها وعيوبها, واختيار الحق يعتمد على التطبيق. من خلال فهم خصائص كل تكوين, يمكن للمهندسين والفنيين التأكد من استخدام مستشعر RTD بشكل أكثر فعالية.

2-تكوين الأسلاك من RTD
تكوين RTD 2-ware هو أبسط تصميمات دائرة RTD. في هذا التكوين التسلسلي, يقوم أحد العملاء المتوقعين بتوصيل كل طرف من عنصر RTD بجهاز المراقبة. لأن المقاومة المحسوبة للدائرة تتضمن المقاومة بين الأسلاك وموصل RTD وكذلك المقاومة في العنصر, ستتضمن النتيجة دائمًا درجة من الخطأ.

2-مخطط تكوين الأسلاك من مستشعر درجة حرارة مقاومة RTD Platinum

تمثل الدوائر حدود العنصر في نقاط المعايرة. يتم أخذ المقاومة RE من عنصر المقاوم, وستمنحنا هذه القيمة قياسًا دقيقًا لدرجة الحرارة. للأسف, عندما نجعل قياس المقاومة, سوف تشير الأداة إلى rtotal:

حيث RT = R1 + R2 + R3

سيؤدي ذلك إلى قراءة ارتفاع درجة الحرارة من قراءة درجة الحرارة الفعلية المقاسة. في حين يمكن تقليل هذا الخطأ باستخدام خيوط وموصلات اختبار عالية الجودة, من المستحيل القضاء عليه تمامًا.

لذلك, يكون تكوين RTD 2-ware مفيدًا للغاية عند استخدامه مع أجهزة استشعار مقاومة عالية أو في التطبيقات التي لا تكون هناك حاجة إلى دقة عالية جدًا.

3-تكوين الأسلاك من RTD
تكوين RTD 3 أسلاك هو أكثر تصميم دائرة RTD شيوعًا ، وغالبًا ما يظهر في تطبيقات العملية الصناعية ومراقبة. في هذا التكوين, يقوم سلكان بتوصيل عنصر الاستشعار بجهاز المراقبة على جانب واحد من عنصر الاستشعار ويقوم أحد الأسلاك بتوصيله على الجانب الآخر.

3-مخطط تكوين الأسلاك من مستشعر درجة حرارة مقاومة RTD Platinum

إذا تم استخدام ثلاثة أسلاك من نفس النوع وهي متساوية في الطول, ثم r1 = r2 = r3. عن طريق قياس مقاومة الخيوط 1 و 2 والعنصر المقاوم, إجمالي مقاومة النظام (R1 + R2 + يكرر) يقاس.

إذا تم قياس المقاومة أيضًا من خلال العملاء المتوقعين 2 و 3 (R2 + R3), لدينا فقط مقاومة الخيوط, وبما أن جميع مقاومة الرصاص متساوية, طرح هذه القيمة (R2 + R3) من إجمالي مقاومة النظام ( R1 + R2 + يكرر) يترك فقط إعادة, وتم إجراء قياس دقيق لدرجة الحرارة.

لأن هذه نتيجة متوسط, لن يكون القياس دقيقًا إلا إذا كان للأسلاك الثلاثة نفس المقاومة.

4-تكوين الأسلاك من RTD
هذا التكوين هو الأكثر تعقيدًا ، وبالتالي فإن الأكثر استهلاكًا للوقت ومكلفة للتثبيت, لكنها تنتج النتائج الأكثر دقة.
يشير جهد إخراج الجسر بشكل غير مباشر إلى مقاومة RTD. يتطلب الجسر أربعة أسلاك متصلة, مصدر طاقة خارجي, وثلاث مقاومات مع معامل درجة حرارة الصفر. لمنع التعرض المقاومات الثلاثة للجسر إلى نفس درجة حرارة مستشعر RTD, يتم عزل RTD من الجسر بواسطة زوج من أسلاك التمديد.

4-مخطط تكوين الأسلاك من مستشعر درجة حرارة مقاومة RTD Platinum

تتكاثر هذه الأسلاك التمديد للمشكلة التي واجهناها في البداية: تؤثر مقاومة أسلاك التمديد على قراءة درجة الحرارة. يمكن تقليل هذا التأثير باستخدام تكوين جسر ثلاثي الأسلاك.

في تكوين RTD 4 أسلاك, يقوم سلكان بتوصيل عنصر الاستشعار بجهاز المراقبة على جانبي عنصر الاستشعار. مجموعة واحدة من الأسلاك توفر التيار للقياس, والمجموعة الأخرى من الأسلاك تقيس انخفاض الجهد عبر المقاوم.

مع تكوين 4-wire, توفر الأداة تيارًا ثابتًا (أنا) من خلال الخيوط الخارجية 1 و 4. يخلق جسر RTD Wheatstone علاقة غير خطية بين التغيرات في المقاومة والتغيرات في جهد جسر جسر. تزيد سمة مقاومة درجة الحرارة غير الخطية بالفعل من RTD من خلال الحاجة إلى معادلة إضافية لتحويل جهد إخراج الجسر إلى مقاومة RTD المكافئة.

يتم قياس انخفاض الجهد عبر الخيوط الداخلية 2 و 3. لذلك, من V = IR, نحن نعرف مقاومة العنصر وحده, لم يتأثر بمقاومة الرصاص. هذه ليست سوى ميزة على التكوين 3-ware إذا تم استخدام خيوط مختلفة, وهو ما هو نادرا ما هو الحال.

يعوض تصميم الجسر المكون من 4 أسلاك بالكامل عن جميع المقاومة في الخيوط والموصلات بينهما. يستخدم تكوين RTD المكون من 4 أسلاك في المقام الأول في المختبرات والبيئات الأخرى التي تكون هناك حاجة إلى دقة عالية.

2-تكوين الأسلاك مع حلقة مغلقة

خيار تكوين آخر, على الرغم من نادرة اليوم, هو التكوين القياسي 2-sare مع حلقة مغلقة من الأسلاك بجانبها. يعمل هذا التكوين على نفس التكوين 3-Ware, لكنه يستخدم سلكًا إضافيًا لإنجاز هذا. يتم توفير زوج منفصل من الأسلاك كحلقة لتوفير تعويض لمقاومة الرصاص والتغيرات البيئية في مقاومة الرصاص.

PT1000 Platinum Resistance 2-Ware TD Sensor لشواء الشواء

MAX31865 3-WARE RTD Platinum Conventance Degatect

مستشعر درجة حرارة مقاومة RTD Platinum لبطارية الليثيوم

خاتمة

تكوينات RTD هي أداة قيمة في الصناعة – قادرة على تلبية معظم متطلبات الدقة. مع اختيار التكوين الصحيح, يمكن أن توفر تحقيقات RTD قياسات دقيقة موثوقة وقابلة للتكرار في مجموعة متنوعة من البيئات القاسية. لتحقيق أفضل النتائج, من المهم أن نفهم تمامًا الأنواع المختلفة من تكوينات الأسلاك المتاحة واختيار ما يناسب التطبيق الذي يحتاجه التطبيق. مع التكوين الصحيح, أجهزة استشعار RTD قادرة على توفير قياسات دقيقة وموثوقة لدرجة الحرارة.