Quelle est la différence entre 2-, 3-, et capteurs RTD à 4 fils?

Détecteurs de température de résistance (RTD) sont un type de capteur de température qui est largement utilisé dans une variété d'applications industrielles en raison de leur précision, répétabilité, et stabilité. Ces dispositifs mesurent la température en détectant le changement de résistance lorsque la température d'un matériau change.

La principale différence entre 2-, 3-, et les capteurs RTD à 4 fils résident dans la façon dont ils gèrent la résistance des fils de connexion, le 2 fils étant le moins précis car il inclut la résistance au fil dans la mesure, 3-Le fil compense partiellement, et 4 fils élimine complètement la résistance au fil, fournir la plus grande précision, mais aussi étant le plus complexe et le plus coûteux à mettre en œuvre; Faire de 3 fils l'option la plus couramment utilisée pour les applications industrielles.

2-Fil RTD:
Conception la plus simple, le moins cher.
Mesure la résistance de l'élément RTD et des fils de connexion, conduisant à des lectures inexactes en particulier avec de longues longueurs de fil.
Convient pour les applications où une grande précision n'est pas critique.

3-Fil RTD:
Utilise un fil supplémentaire pour compenser partiellement la résistance des fils de connexion.
Offre une précision améliorée par rapport à 2 fils, En faire le plus couramment utilisé dans les milieux industriels.
Fournit un bon équilibre entre la précision et le coût.

4-Fil RTD:
Considéré comme la configuration la plus précise car elle isole complètement la résistance de l'élément RTD à partir des fils de connexion.
Nécessite un circuit plus complexe et est souvent utilisé dans des applications de laboratoire où une haute précision est nécessaire.
Points clés pour se souvenir:
Précision: 4-fil > 3-fil > 2-fil
Coût: 2-fil < 3-fil < 4-fil
Application: 2-fil pour les applications de base, 3-fil pour la plupart des utilisations industrielles, 4-fil pour les mesures de haute précision

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4-capteur de résistance thermique Platinum filaire pour émetteur de température

Les sondes RTD sont disponibles dans une variété de configurations, y compris 2 fils, 3-fil, et des modèles à 4 fils. Il existe des différences significatives entre ces types qui doivent être prises en compte lors de la sélection du périphérique approprié pour une application.
Facteurs à considérer

Lorsque vous choisissez entre 2 fils, 3-fil, et capteurs RTD à 4 fils, Il y a plusieurs facteurs à considérer, y compris:

Facteurs environnementaux
Certains facteurs environnementaux, comme des niveaux élevés de bruit électrique ou d'interférence, peut créer des interférences qui peuvent provoquer des erreurs de mesure.

Exigences de demande
Différentes applications nécessitent des seuils de précision différents. Il est absolument essentiel que le capteur assure une précision suffisante pour une application spécifique.

Contraintes budgétaires
Lors du choix d'un RTD pour une application particulière, Le coût est une considération importante. Parce que la configuration de 4 fils implique plus de composants, 4-Les RTD à fil ont tendance à être plus chers que les RTD à 2 fils ou 3 fils.
Types de configuration des fils RTD

Comment un circuit RTD est configuré détermine comment la résistance au capteur est calculée avec précision et la quantité de résistance externe dans le circuit peut déformer la lecture de la température.

Chacun des trois types de configuration, 2-fil, 3-fil, et 4 fils, a ses propres avantages et inconvénients, Et choisir le bon dépend de l'application. En comprenant les caractéristiques de chaque configuration, Les ingénieurs et les techniciens peuvent s'assurer que le capteur RTD est utilisé le plus efficacement.

2-Configuration du fil de RTD
La configuration RTD à 2 fils est la plus simple des conceptions de circuits RTD. Dans cette configuration en série, Un seul lead relie chaque extrémité de l'élément RTD au périphérique de surveillance. Parce que la résistance calculée pour le circuit comprend la résistance entre les fils et le connecteur RTD ainsi que la résistance dans l'élément, Le résultat contiendra toujours un certain degré d'erreur.

2-Diagramme de configuration du fil du capteur de température de résistance au platine RTD

Les cercles représentent les limites des éléments aux points d'étalonnage. La résistance re est tirée de l'élément de résistance, Et cette valeur nous donnera une mesure de température précise. Malheureusement, Lorsque nous faisons une mesure de résistance, L'instrument indiquera rtotal:

Où rt = r1 + R2 + R3

Cela produira une lecture de température plus élevée que la lecture réelle de température mesurée. Tandis que cette erreur peut être réduite en utilisant des fils et des connecteurs de test de haute qualité, il est impossible de l'éliminer complètement.

Donc, La configuration RTD à 2 fils est la plus utile lorsqu'elle est utilisée avec des capteurs à haute résistance ou dans des applications où une précision très élevée n'est pas requise.

3-Configuration du fil de RTD
La configuration RTD à 3 fils est la conception de circuits RTD la plus couramment utilisée et est souvent observée dans les processus industriels et les applications de surveillance. Dans cette configuration, Deux fils connectent l'élément de détection au dispositif de surveillance d'un côté de l'élément de détection et un fil le connecte de l'autre côté.

3-Diagramme de configuration du fil du capteur de température de résistance au platine RTD

Si trois fils du même type sont utilisés et qu'ils sont égaux en longueur, alors r1 = r2 = r3. En mesurant la résistance des pistes 1 et 2 Et l'élément résistif, La résistance totale du système (R1 + R2 + CONCERNANT) est mesuré.

Si la résistance est également mesurée par les pistes 2 et 3 (R2 + R3), Nous n'avons que la résistance des pistes, Et puisque toutes les résistances de plomb sont égales, soustraire cette valeur (R2 + R3) de la résistance totale du système ( R1 + R2 + CONCERNANT) laisse seulement re, et une mesure de température précise a été effectuée.

Puisque c'est un résultat moyen, La mesure ne sera précise que si les trois fils ont la même résistance.

4-Configuration du fil de RTD
Cette configuration est la plus complexe et donc la plus longue et la plus coûteuse à installer, Mais il produit les résultats les plus précis.
La tension de sortie du pont indique indirectement la résistance RTD. Le pont nécessite quatre fils de connexion, une alimentation externe, et trois résistances avec un coefficient de température nul. Pour empêcher les trois résistances de pont d'être soumises à la même température que le capteur RTD, Le RTD est isolé du pont par une paire de fils d'extension.

4-Diagramme de configuration du fil du capteur de température de résistance au platine RTD

Ces fils d'extension reproduisent le problème que nous avons rencontré initialement: La résistance des fils d'extension affecte la lecture de la température. Cet effet peut être minimisé en utilisant une configuration de pont à trois fils.

Dans une configuration RTD à 4 fils, Deux fils relient l'élément de détection au périphérique de surveillance de chaque côté de l'élément de détection. Un ensemble de fils fournit le courant pour la mesure, et l'autre ensemble de fils mesure la chute de tension à travers la résistance.

Avec la configuration de 4 fils, L'instrument offre un courant constant (je) à travers des pistes externes 1 et 4. Le pont RTD Wheatstone crée une relation non linéaire entre les changements de résistance et les changements dans la tension de sortie du pont. La caractéristique de résistance à la température déjà non linéaire du RTD est encore compliquée par la nécessité d'une équation supplémentaire pour convertir la tension de sortie du pont en impédance RTD équivalente.

La chute de tension est mesurée à travers les fils intérieurs 2 et 3. Donc, de v = ir, Nous connaissons la résistance de l'élément seul, non affecté par la résistance au plomb. Ce n'est qu'un avantage sur la configuration de 3 fils si différents fils sont utilisés, qui est rarement le cas.

Cette conception de pont de 4 fils compense entièrement toute résistance dans les pistes et les connecteurs entre eux. La configuration RTD à 4 fils est principalement utilisée dans les laboratoires et autres environnements où une grande précision est requise.

2-Configuration du fil avec boucle fermée

Une autre option de configuration, Bien que rare aujourd'hui, est la configuration standard à 2 fils avec une boucle fermée de fils à côté. Cette configuration fonctionne comme la configuration à 3 fils, mais utilise un fil supplémentaire pour accomplir cela. Une paire de fils séparée est fournie comme une boucle pour fournir une compensation pour la résistance au plomb et les variations environnementales de la résistance au plomb.

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Conclusion

Les configurations RTD sont un outil précieux dans l'industrie – capable de répondre à la plupart des exigences de précision. Avec la bonne sélection de configuration, Les sondes RTD peuvent fournir des mesures précises qui sont fiables et reproductibles dans une variété d'environnements difficiles. Pour obtenir les meilleurs résultats, Il est important de comprendre pleinement les différents types de configurations de câbles disponibles et de sélectionner celle qui convient le mieux aux besoins de l'application. Avec la bonne configuration, Les capteurs RTD sont capables de fournir des mesures de température précises et fiables.