Mis vahe on 2-, 3-, ja 4-juhtmelised RTD andurid?

Takistuse temperatuuriandurid (TTA-d) on teatud tüüpi temperatuuriandurid, mida nende täpsuse tõttu kasutatakse laialdaselt mitmesugustes tööstuslikes rakendustes, korratavus, ja stabiilsus. Need seadmed mõõdavad temperatuuri, tajudes takistuse muutust materjali temperatuuri muutumisel.

Peamine erinevus 2-, 3-, ja 4-juhtmelised RTD-andurid seisnevad selles, kuidas nad taluvad ühendusjuhtmete takistust, 2-juhtmeline on kõige vähem täpne, kuna see hõlmab mõõtmisel juhtme takistust, 3-juhe kompenseerib selle osaliselt, ja 4-juhtmeline kõrvaldab täielikult traadi takistuse, pakkudes suurimat täpsust, kuid on ka kõige keerulisem ja kulukaim teostada; muutes 3-juhtmelise kõige sagedamini kasutatavaks võimaluseks tööstuslikes rakendustes.

2-Juhtme RTD:
Lihtsaim disain, kõige odavam.
Mõõdab nii RTD elemendi kui ka ühendusjuhtmete takistust, mis põhjustab ebatäpseid näitu, eriti pikkade juhtmete korral.
Sobib rakendustele, kus kõrge täpsus ei ole kriitiline.

3-Juhtme RTD:
Kasutab lisatraati, et osaliselt kompenseerida ühendusjuhtmete takistust.
Pakub paremat täpsust võrreldes 2-juhtmelisega, muutes selle tööstuslikes seadetes kõige sagedamini kasutatavaks.
Tagab hea tasakaalu täpsuse ja kulude vahel.

4-Juhtme RTD:
Seda peetakse kõige täpsemaks konfiguratsiooniks, kuna see isoleerib täielikult RTD-elemendi takistuse ühendusjuhtmetest.
Nõuab keerukamat vooluringi ja seda kasutatakse sageli laborirakendustes, kus on vaja suurt täpsust.
Peamised punktid, mida meeles pidada:
Täpsus: 4-traat > 3-traat > 2-traat
Maksumus: 2-traat < 3-traat < 4-traat
Rakendus: 2-traat põhirakenduste jaoks, 3-traat enamikuks tööstuslikuks kasutuseks, 4-traat ülitäpse mõõtmise jaoks

Roostevabast terasest RTD plaatina soojustakistuse temperatuuriandur tööstus- ja meditsiiniseadmetele

TPE sissepritse temperatuuriandur RTD PT100 torudele

4-Wire rtd plaatina soojustakistuse andur temperatuurianduri jaoks

RTD sondid on saadaval mitmesugustes konfiguratsioonides, sealhulgas 2-juhtmeline, 3-traat, ja 4-juhtmelised mudelid. Nende tüüpide vahel on olulisi erinevusi, mida tuleb rakenduse jaoks sobiva seadme valimisel arvestada.
Arvessevõetavad tegurid

Valides 2-juhtmelise vahel, 3-traat, ja 4-juhtmelised RTD andurid, tuleb arvestada mitmete teguritega, sealhulgas:

Keskkonnategurid
Teatud keskkonnategurid, nagu kõrge elektrilise müra või häirete tase, võivad tekitada häireid, mis võivad põhjustada mõõtmisvigu.

Taotluse nõuded
Erinevad rakendused nõuavad erinevaid täpsusläve. On väga oluline, et andur tagaks konkreetse rakenduse jaoks piisava täpsuse.

Eelarvepiirangud
Kui valite mis tahes konkreetse rakenduse jaoks TTA, kulu on oluline kaalutlus. Kuna 4-juhtmeline konfiguratsioon hõlmab rohkem komponente, 4-juhtmega RTD-d kipuvad olema kallimad kui 2- või 3-juhtmelised RTD-d.
RTD juhtmete konfiguratsioonitüübid

RTD vooluringi konfigureerimine määrab, kui täpselt arvutatakse anduri takistus ja kui palju välistakistust ahelas võib temperatuurinäitu moonutada.

Kõik kolm konfiguratsioonitüüpi, 2-traat, 3-traat, ja 4-juhtmeline, on omad plussid ja miinused, ja õige valik sõltub rakendusest. Mõistes iga konfiguratsiooni omadusi, insenerid ja tehnikud saavad tagada, et RTD andurit kasutatakse kõige tõhusamalt.

2-RTD juhtme konfiguratsioon
2-juhtmeline RTD konfiguratsioon on RTD vooluahela konstruktsioonidest lihtsaim. Selles jadakonfiguratsioonis, üks juhe ühendab RTD elemendi mõlemad otsad seireseadmega. Kuna ahela jaoks arvutatud takistus sisaldab nii juhtmete ja RTD-pistiku vahelist takistust kui ka takistust elemendis, tulemus sisaldab alati teatud määral viga.

2-RTD plaatina takistuse temperatuurianduri juhtmekonfiguratsiooni skeem

Ringid tähistavad elementide piire kalibreerimispunktides. Takistus RE võetakse takistielemendist, ja see väärtus annab meile täpse temperatuuri mõõtmise. Kahjuks, kui teeme takistuse mõõtmise, seade näitab RTOTAL:

Kus RT = R1 + R2 + R3

See annab kõrgema temperatuuri näidu kui tegelik mõõdetud temperatuuri näit. Kuigi seda viga saab vähendada kvaliteetsete testjuhtmete ja pistikutega, seda on võimatu täielikult kõrvaldada.

Seetõttu, 2-juhtmeline RTD konfiguratsioon on kõige kasulikum, kui seda kasutatakse suure takistusega anduritega või rakendustes, kus väga suurt täpsust ei nõuta.

3-RTD juhtme konfiguratsioon
3-juhtmeline RTD konfiguratsioon on kõige sagedamini kasutatav RTD vooluahela disain ja seda kasutatakse sageli tööstuslike protsesside ja seirerakendustes. Selles konfiguratsioonis, kaks juhet ühendavad andurielemendi seireseadmega sensorelemendi ühel küljel ja üks juhe ühendab selle teisel küljel.

3-RTD plaatina takistuse temperatuurianduri juhtmekonfiguratsiooni skeem

Kui kasutatakse kolme sama tüüpi traati ja need on võrdse pikkusega, siis R1 = R2 = R3. Juhtmete takistuse mõõtmisega 1 ja 2 ja takistuselement, süsteemi kogutakistus (R1 + R2 + RE) mõõdetakse.

Kui takistust mõõdetakse ka läbi juhtmete 2 ja 3 (R2 + R3), meil on ainult juhtmete takistus, ja kuna kõik plii takistused on võrdsed, lahutades selle väärtuse (R2 + R3) süsteemi kogutakistusest ( R1 + R2 + RE) jätab ainult RE, ja on tehtud täpne temperatuurimõõtmine.

Kuna see on keskmine tulemus, mõõtmine on täpne ainult siis, kui kõigil kolmel juhtmel on sama takistus.

4-RTD juhtme konfiguratsioon
See konfiguratsioon on kõige keerulisem ja seetõttu kõige aeganõudvam ja kulukam paigaldada, kuid see annab kõige täpsemad tulemused.
Silla väljundpinge näitab kaudselt RTD takistust. Silla jaoks on vaja nelja ühendusjuhet, välist toiteallikat, ja kolm takistit nulltemperatuuri koefitsiendiga. Selleks, et kolm sillatakistit ei langeks samale temperatuurile kui RTD andur, RTD on sillast isoleeritud paari pikendusjuhtmega.

4-RTD plaatina takistuse temperatuurianduri juhtmekonfiguratsiooni skeem

Need pikendusjuhtmed kordavad probleemi, millega me alguses kokku puutusime: pikendusjuhtmete takistus mõjutab temperatuurinäitu. Seda efekti saab minimeerida, kasutades kolmejuhtmelist sillakonfiguratsiooni.

4-juhtmelises RTD konfiguratsioonis, kaks juhet ühendavad anduri elemendi seireseadmega mõlemal pool sensorelementi. Üks juhtmete komplekt annab mõõtmiseks voolu, ja teine ​​juhtmete komplekt mõõdab takisti pingelangust.

4-juhtmelise konfiguratsiooniga, seade annab pidevat voolu (I) väliste juhtmete kaudu 1 ja 4. RTD Wheatstone'i sild loob mittelineaarse seose takistuse muutuste ja silla väljundpinge muutuste vahel. RTD niigi mittelineaarset temperatuurikindluse karakteristikku muudab veelgi keerulisemaks vajadus lisavõrrandi järele silla väljundpinge teisendamiseks samaväärseks RTD impedantsiks.

Pingelangust mõõdetakse sisemiste juhtmete vahel 2 ja 3. Seetõttu, alates V = IR, me teame üksi elemendi takistust, mida pliitakistus ei mõjuta. See on ainult eelis 3-juhtmelise konfiguratsiooni ees, kui kasutatakse erinevaid juhtmeid, mida harva juhtub.

See 4-juhtmeline sillakonstruktsioon kompenseerib täielikult kogu takistuse juhtmetes ja nendevahelistes pistikutes. 4-juhtmelist RTD konfiguratsiooni kasutatakse peamiselt laborites ja muudes keskkondades, kus on vaja suurt täpsust.

2-Juhtmete konfigureerimine suletud ahelaga

Teine konfiguratsioonivalik, kuigi tänapäeval haruldane, on standardne 2-juhtmeline konfiguratsioon, mille kõrval on suletud juhtmeahel. See konfiguratsioon toimib samamoodi nagu 3-juhtmeline konfiguratsioon, kuid kasutab selleks täiendavat traati. Eraldi juhtmepaar on silmusena, mis kompenseerib juhtmetakistuse ja juhtmetakistuse keskkonnamuutusi..

PT1000 plaatina takistusega 2-juhtmeline TD temperatuuriandur grilli jaoks

MAX31865 3-juhtmeline RTD plaatina takistuse temperatuuriandur

RTD plaatina takistuse temperatuuriandur liitiumaku jaoks

Järeldus

TTA konfiguratsioonid on tööstuses väärtuslik tööriist – suudab täita enamiku täpsusnõuetest. Õige konfiguratsioonivalikuga, RTD sondid võivad pakkuda täpseid mõõtmisi, mis on usaldusväärsed ja korratavad erinevates karmides keskkondades. Parimate tulemuste saavutamiseks, oluline on täielikult mõista saadaolevaid erinevat tüüpi juhtmekonfiguratsioone ja valida see, mis kõige paremini sobib rakenduse vajadustega. Õige konfiguratsiooniga, RTD-andurid suudavad pakkuda täpseid ja usaldusväärseid temperatuurimõõtmisi.