Quina diferència hi ha entre 2-, 3-, i sensors RTD de 4 fils?

Detectors de temperatura de resistència (RTS) són un tipus de sensor de temperatura que s'utilitzen àmpliament en una varietat d'aplicacions industrials a causa de la seva precisió, repetibilitat, i estabilitat. Aquests dispositius mesuren la temperatura detectant el canvi de resistència quan canvia la temperatura d'un material.

La diferència clau entre 2-, 3-, i els sensors RTD de 4 fils rau en la manera com gestionen la resistència dels cables de connexió, amb 2 fils el menys precís, ja que inclou la resistència del cable a la mesura, 3-el cable ho compensa parcialment, i 4 fils elimina completament la resistència del cable, proporcionant la màxima precisió, però també sent el més complex i car d'implementar; fent de 3 fils l'opció més utilitzada per a aplicacions industrials.

2-Cable RTD:
El disseny més senzill, menys car.
Mesura la resistència tant de l'element RTD com dels cables de connexió, donant lloc a lectures inexactes, especialment amb llargs cables.
Adequat per a aplicacions on l'alta precisió no és crítica.

3-Cable RTD:
Utilitza un cable addicional per compensar parcialment la resistència dels cables de connexió.
Ofereix una precisió millorada en comparació amb els 2 cables, fent-lo el més utilitzat en entorns industrials.
Proporciona un bon equilibri entre precisió i cost.

4-Cable RTD:
Considerada la configuració més precisa, ja que aïlla completament la resistència de l'element RTD dels cables de connexió.
Requereix un circuit més complex i s'utilitza sovint en aplicacions de laboratori on es necessita una alta precisió.
Punts clau a recordar:
Precisió: 4-filferro > 3-filferro > 2-filferro
Cost: 2-filferro < 3-filferro < 4-filferro
Aplicació: 2-cable per a aplicacions bàsiques, 3-cable per a la majoria d'usos industrials, 4-filferro per a mesures d'alta precisió

Sensor de temperatura de resistència tèrmica de platí RTD d'acer inoxidable per a equipaments industrials i mèdics

TPE Sensor de temperatura d’injecció RTD PT100 per a canonades

4-cable rtd platí sensor de resistència tèrmica per al transmissor de temperatura

Les sondes RTD estan disponibles en una varietat de configuracions, inclòs 2 fils, 3-filferro, i models de 4 fils. Hi ha diferències significatives entre aquests tipus que s'han de tenir en compte a l'hora de seleccionar el dispositiu adequat per a una aplicació.
Factors a considerar

Quan escolliu entre 2 fils, 3-filferro, i sensors RTD de 4 fils, hi ha diversos factors a tenir en compte, inclòs:

Factors ambientals
Determinats factors ambientals, com ara alts nivells de soroll elèctric o interferències, pot crear interferències que poden provocar errors de mesura.

Requisits de l'aplicació
Diferents aplicacions requereixen diferents llindars de precisió. És absolutament essencial que el sensor proporcioni la precisió suficient per a una aplicació específica.

Limitacions pressupostàries
Quan escolliu un RTD per a qualsevol aplicació en particular, el cost és una consideració important. Perquè la configuració de 4 fils implica més components, 4-Els RTD de filferro solen ser més cars que els RTD de 2 o 3 fils.
Tipus de configuració de cable RTD

Com es configura un circuit RTD determina amb quina precisió es calcula la resistència del sensor i quanta resistència externa al circuit pot distorsionar la lectura de temperatura.

Cadascun dels tres tipus de configuració, 2-filferro, 3-filferro, i 4 fils, té els seus propis avantatges i desavantatges, i triar l'adequat depèn de l'aplicació. En comprendre les característiques de cada configuració, Els enginyers i tècnics poden assegurar-se que el sensor RTD s'utilitza de la manera més eficaç.

2-Configuració de cable de RTD
La configuració de RTD de 2 fils és el més senzill dels dissenys de circuits RTD. En aquesta configuració en sèrie, un sol cable connecta cada extrem de l'element RTD al dispositiu de monitorització. Com que la resistència calculada per al circuit inclou la resistència entre els cables i el connector RTD, així com la resistència de l'element, el resultat sempre contindrà algun grau d'error.

2-diagrama de configuració de cables del sensor de temperatura de resistència de platí RTD

Els cercles representen els límits dels elements als punts de calibratge. La resistència RE es pren de l'element de resistència, i aquest valor ens donarà una mesura precisa de la temperatura. Malauradament, quan fem una mesura de resistència, l'instrument indicarà RTOTAL:

On RT = R1 + R2 + R3

Això produirà una lectura de temperatura més alta que la lectura de temperatura mesurada real. Tot i que aquest error es pot reduir utilitzant cables de prova i connectors d'alta qualitat, és impossible eliminar-lo completament.

Per tant, la configuració de RTD de 2 fils és més útil quan s'utilitza amb sensors d'alta resistència o en aplicacions on no es requereix una precisió molt alta.

3-Configuració de cable de RTD
La configuració de RTD de 3 fils és el disseny de circuits RTD més utilitzat i sovint es veu en aplicacions de control i processos industrials.. En aquesta configuració, dos cables connecten l'element sensor al dispositiu de monitorització d'un costat de l'element sensor i un cable el connecta a l'altre costat.

3-diagrama de configuració de cables del sensor de temperatura de resistència de platí RTD

Si s'utilitzen tres cables del mateix tipus i tenen la mateixa longitud, aleshores R1 = R2 = R3. Mitjançant la mesura de la resistència dels cables 1 i 2 i l'element resistiu, la resistència total del sistema (R1 + R2 + RE) es mesura.

Si la resistència també es mesura a través de cables 2 i 3 (R2 + R3), només tenim la resistència dels cables, i ja que totes les resistències del plom són iguals, restant aquest valor (R2 + R3) de la resistència total del sistema ( R1 + R2 + RE) deixa només RE, i s'ha fet una mesura precisa de la temperatura.

Com que aquest és un resultat mitjà, la mesura només serà precisa si els tres cables tenen la mateixa resistència.

4-Configuració de cable de RTD
Aquesta configuració és la més complexa i, per tant, la més llarga i costosa d'instal·lar, però produeix els resultats més precisos.
La tensió de sortida del pont indica indirectament la resistència RTD. El pont requereix quatre cables de connexió, una font d'alimentació externa, i tres resistències amb un coeficient de temperatura zero. Per evitar que les tres resistències del pont estiguin sotmeses a la mateixa temperatura que el sensor RTD, el RTD està aïllat del pont per un parell de cables d'extensió.

4-diagrama de configuració de cables del sensor de temperatura de resistència de platí RTD

Aquests cables d'extensió reprodueixen el problema que vam trobar inicialment: la resistència dels cables d'extensió afecta la lectura de la temperatura. Aquest efecte es pot minimitzar utilitzant una configuració de pont de tres fils.

En una configuració RTD de 4 fils, dos cables connecten l'element sensor al dispositiu de control a banda i banda de l'element sensor. Un conjunt de cables proporciona el corrent per a la mesura, i l'altre conjunt de cables mesura la caiguda de tensió a través de la resistència.

Amb la configuració de 4 fils, l'instrument ofereix un corrent constant (jo) mitjançant cables externs 1 i 4. El pont de Wheatstone RTD crea una relació no lineal entre els canvis en la resistència i els canvis en la tensió de sortida del pont. La característica ja no lineal de resistència a la temperatura del RTD es complica encara més per la necessitat d'una equació addicional per convertir la tensió de sortida del pont a la impedància RTD equivalent..

La caiguda de tensió es mesura a través dels cables interiors 2 i 3. Per tant, de V = IR, coneixem només la resistència de l'element, no afectat per la resistència del plom. Això només és un avantatge respecte a la configuració de 3 fils si s'utilitzen cables diferents, que poques vegades és així.

Aquest disseny de pont de 4 fils compensa totalment tota la resistència dels cables i els connectors entre ells. La configuració RTD de 4 fils s'utilitza principalment en laboratoris i altres entorns on es requereix una gran precisió.

2-Configuració de cable amb bucle tancat

Una altra opció de configuració, encara que rar avui, és la configuració estàndard de 2 cables amb un bucle tancat de cables al costat. Aquesta configuració funciona igual que la configuració de 3 fils, però utilitza un cable addicional per aconseguir-ho. Es proporciona un parell de cables separat com a bucle per compensar la resistència del plom i les variacions ambientals de la resistència del plom..

Sensor de temperatura TD de 2 fils de resistència al platí PT1000 per a barbacoa

MAX31865 Detector de temperatura de resistència de platí RTD de 3 fils

Sensor de temperatura de resistència de platí RTD per a bateria de liti

Conclusió

Les configuracions RTD són una eina valuosa a la indústria – capaç de satisfer la majoria dels requisits de precisió. Amb la selecció de configuració correcta, Les sondes RTD poden proporcionar mesures precises, fiables i repetibles en una varietat d'entorns durs. Per aconseguir els millors resultats, és important entendre completament els diferents tipus de configuracions de cable disponibles i seleccionar la que millor s'adapti a les necessitats de l'aplicació. Amb la configuració correcta, Els sensors RTD són capaços de proporcionar mesures de temperatura precises i fiables.