Jaký je rozdíl mezi 2-, 3-, a 4-vodičové senzory RTD?

Detektory teploty odporu (RTS) jsou typem teplotního senzoru, který se díky jejich přesnosti široce používá v různých průmyslových aplikacích, opakovatelnost, a stabilita. Tato zařízení měří teplotu snížením změny odporu, když se změní teplota materiálu.

Klíčový rozdíl mezi 2-, 3-, a čtyřvodičové senzory RTD spočívají v tom, jak zvládají odpor spojovacích vodičů, s 2vodičovým, který je nejméně přesný, protože zahrnuje odpor drátu v měření, 3-Drát to částečně kompenzuje, a 4-vodič zcela eliminuje odpor drátu, Poskytování nejvyšší přesnosti, ale také je to nejsložitější a nejdražší implementovat; Vytváření 3vodičů nejčastěji používané možnosti pro průmyslové aplikace.

2-Drátěný rtd:
Nejjednodušší design, nejméně drahé.
Měří odpor prvku RTD a spojovací dráty, což vede k nepřesným hodnotám, zejména s dlouhými délkami drátu.
Vhodné pro aplikace, kde vysoká přesnost není kritická.

3-Drátěný rtd:
Používá další drát k částečnému kompenzaci odporu spojovacích vodičů.
Nabízí zlepšenou přesnost ve srovnání s 2-vodiči, učinit z něj nejčastěji používaný v průmyslových prostředích.
Poskytuje dobrou rovnováhu mezi přesností a náklady.

4-Drátěný rtd:
Považován za nejpřesnější konfiguraci, protože zcela izoluje odpor prvku RTD z připojovacích vodičů.
Vyžaduje složitější obvod a často se používá v laboratorních aplikacích, kde je potřeba vysoká přesnost.
Klíčové body k zapamatování:
Přesnost: 4-drát > 3-drát > 2-drát
Náklady: 2-drát < 3-drát < 4-drát
Aplikace: 2-Drát pro základní aplikace, 3-drát pro většinu průmyslových využití, 4-drát pro měření s vysokou přesností

Nerezová ocel RTD Platinum tepelný odpor teploty pro průmyslové a lékařské vybavení

Senzor teploty injekce TPE RTD PT100 pro trubky

4-Drátěný RTD Platinum tepelný odpor pro vysílač teploty

RTD sondy jsou k dispozici v různých konfiguracích, včetně 2-vodičů, 3-drát, a 4vodičové modely. Existují významné rozdíly mezi těmito typy, které je třeba vzít v úvahu při výběru příslušného zařízení pro aplikaci.
Faktory, které je třeba zvážit

Při výběru mezi 2-vodiči, 3-drát, a 4-vodičové senzory RTD, je třeba zvážit několik faktorů, včetně:

Environmentální faktory
Některé faktory prostředí, jako je vysoká hladina elektrického šumu nebo rušení, může vytvořit rušení, které může způsobit chyby měření.

Požadavky na aplikaci
Různé aplikace vyžadují různé prahy přesnosti. Je naprosto nezbytné, aby senzor poskytl dostatečnou přesnost pro konkrétní aplikaci.

Rozpočtové omezení
Při výběru RTD pro jakoukoli konkrétní aplikaci, Náklady jsou důležitým hlediskem. Protože čtyřvodičová konfigurace zahrnuje více komponent, 4-drátěné RTD bývají dražší než 2-vodičové nebo 3-vodičové RTD.
Typy konfigurace drátu RTD

Jak je nakonfigurován obvod RTD, určuje, jak přesně se vypočítá odpor senzoru a kolik vnějšího odporu v obvodu může narušit čtení teploty.

Každý ze tří typů konfigurace, 2-drát, 3-drát, a 4-vodič, má své vlastní výhody a nevýhody, a výběr správného závisí na aplikaci. Pochopením charakteristik každé konfigurace, Inženýři a technici mohou zajistit, aby byl senzor RTD používán nejefektivněji.

2-Konfigurace drátu RTD
Konfigurace 2-vodičů RTD je nejjednodušší z návrhů obvodů RTD. V této sériové konfiguraci, Jediný olovo spojuje každý konec prvku RTD s monitorovacím zařízením. Protože odpor vypočítaný pro obvod zahrnuje odpor mezi dráty a konektorem RTD, jakož i odpor v prvku, Výsledek bude vždy obsahovat určitý stupeň chyb.

2-Schéma konfigurace drátu snímače teploty rezistence RTD

Kruhy představují hranice prvku v kalibračních bodech. Odpor RE je převzat z prvku odporu, a tato hodnota nám poskytne přesné měření teploty. Bohužel, Když provedeme měření odporu, Nástroj bude označovat rtOtal:

Kde RT = R1 + R2 + R3

To povede k vyšší teplotě než skutečné měřené teploty. I když tuto chybu lze snížit pomocí vysoce kvalitních testovacích vodičů a konektorů, je nemožné to úplně eliminovat.

Proto, Konfigurace 2-vodičů RTD je nejužitečnější při použití s ​​senzory s vysokou odolností nebo v aplikacích, kde není nutná velmi vysoká přesnost.

3-Konfigurace drátu RTD
Konfigurace 3-vodičů RTD je nejčastěji používaným designem obvodu RTD a je často vidět v aplikacích průmyslových procesů a monitorování. V této konfiguraci, Dva dráty spojují snímací prvek s monitorovacím zařízením na jedné straně snímacího prvku a jeden vodič jej spojuje na druhé straně.

3-Schéma konfigurace drátu snímače teploty rezistence RTD

Pokud se použijí tři dráty stejného typu a jsou stejné na délku, pak r1 = r2 = r3. Měřením odporu vodičů 1 a 2 a odporový prvek, celkový odpor systému (R1 + R2 + RE) se měří.

Pokud je odpor měřen také pomocí vodičů 2 a 3 (R2 + R3), Máme pouze odpor vedení, A protože všechny odpory olova jsou stejné, odečtení této hodnoty (R2 + R3) z celkové odporu systému ( R1 + R2 + RE) listy pouze re, a bylo provedeno přesné měření teploty.

Protože se jedná o průměrný výsledek, Měření bude přesné, pouze pokud mají všechny tři dráty stejný odpor.

4-Konfigurace drátu RTD
Tato konfigurace je nejsložitější, a proto nejvíce časově náročnější a nejdražší instalace, ale přináší nejpřesnější výsledky.
Výstupní napětí mostu nepřímo naznačuje odpor RTD. Most vyžaduje čtyři spojovací dráty, externí napájecí zdroj, a tři rezistory s nulovým teplotním koeficientem. Aby se zabránilo tomu, aby se třemi můstkovými rezistory vystavovaly stejné teploty jako senzor RTD, RTD je izolována z mostu párem prodlužovacích vodičů.

4-Schéma konfigurace drátu snímače teploty rezistence RTD

Tyto prodlužovací dráty reprodukují problém, se kterým jsme zpočátku setkali: Odpor prodlužovacích vodičů ovlivňuje čtení teploty. Tento efekt lze minimalizovat pomocí konfigurace třívodičového mostu.

V konfiguraci čtyřvodičových RTD, Dva dráty spojují snímací prvek s monitorovacím zařízením na obou stranách snímacího prvku. Jedna sada vodičů poskytuje proud pro měření, a druhá sada vodičů měří pokles napětí přes rezistor.

S 4vodičovou konfigurací, nástroj poskytuje konstantní proud (I) přes vnější vedení 1 a 4. RTD Wheatstone Bridge vytváří nelineární vztah mezi změnami odporu a změnami výstupního napětí mostu. Již nelineární charakteristika rezistence na teplotu RTD je dále komplikována potřebou další rovnice převést výstupní napětí mostu na ekvivalentní impedanci RTD.

Pokles napětí se měří přes vnitřní vodiče 2 a 3. Proto, z v = ir, Známe odpor pouze prvku, neovlivněn odolností vůli. Toto je výhoda oproti 3vodičové konfiguraci, pokud se použijí různé vedení, což je jen zřídka.

Tento 4vodičový design mostu plně kompenzuje veškerý odpor v vedení a konektory mezi nimi. Konfigurace čtyřvodičového RTD se používá primárně v laboratořích a jiných prostředích, kde je vyžadována vysoká přesnost.

2-Konfigurace drátu s uzavřenou smyčkou

Další možnost konfigurace, i když dnes vzácné, je standardní dvouvodičová konfigurace se uzavřenou smyčkou drátů vedle ní. Tato konfigurace funguje stejně jako 3vodičová konfigurace, k tomu však používá další drát. Jako smyčka je poskytnuta samostatná dvojice drátů, která poskytuje kompenzaci za odolnost proti olovu a změny životního prostředí v odolnosti vedoucího olova.

Odolnost PT1000 Platinum 2-WIRE TD teplotní senzor pro gril grilu

Max31865 3-vodičový detektor teploty rezistence na platinu RTD

Senzor teploty odolnosti RTD platiny pro lithiovou baterii

Závěr

Konfigurace RTD jsou cenným nástrojem v průmyslu – schopný splnit většinu požadavků na přesnost. Se správným výběrem konfigurace, Sondy RTD mohou poskytnout přesná měření, která jsou spolehlivá a opakovatelná v různých drsných prostředích. Dosáhnout nejlepších výsledků, Je důležité plně porozumět různým typům dostupných konfigurací drátu a vybrat ten, který nejlépe vyhovuje potřebám aplikace. Se správnou konfigurací, Senzory RTD jsou schopny poskytnout přesná a spolehlivá měření teploty.