Apa Perbedaan Antara 2-, 3-, dan Sensor RTD 4-Kabel?

Detektor suhu resistansi (RTS) merupakan salah satu jenis sensor suhu yang banyak digunakan dalam berbagai aplikasi industri karena keakuratannya, pengulangan, dan stabilitas. Perangkat ini mengukur suhu dengan merasakan perubahan resistansi ketika suhu suatu material berubah.

Perbedaan utama antara 2-, 3-, dan sensor RTD 4 kabel terletak pada cara mereka menangani hambatan kabel penghubung, dengan 2 kawat menjadi yang paling tidak akurat karena mencakup resistansi kawat dalam pengukuran, 3-kawat sebagian mengkompensasinya, dan 4-kawat sepenuhnya menghilangkan hambatan kawat, memberikan akurasi tertinggi, namun juga merupakan hal yang paling rumit dan mahal untuk diterapkan; menjadikan 3-kawat pilihan yang paling umum digunakan untuk aplikasi industri.

2-Kawat RTD:
Desain paling sederhana, paling murah.
Mengukur resistansi elemen RTD dan kabel penghubung, menyebabkan pembacaan yang tidak akurat terutama dengan panjang kawat yang panjang.
Cocok untuk aplikasi di mana akurasi tinggi tidak penting.

3-Kawat RTD:
Menggunakan kabel tambahan untuk mengkompensasi sebagian hambatan kabel penghubung.
Menawarkan peningkatan akurasi dibandingkan dengan 2-kawat, menjadikannya yang paling umum digunakan dalam pengaturan industri.
Memberikan keseimbangan yang baik antara akurasi dan biaya.

4-Kawat RTD:
Dianggap sebagai konfigurasi paling akurat karena sepenuhnya mengisolasi resistansi elemen RTD dari kabel penghubung.
Membutuhkan rangkaian yang lebih kompleks dan sering digunakan dalam aplikasi laboratorium yang memerlukan ketelitian tinggi.
Poin-poin penting yang perlu diingat:
Ketepatan: 4-kabel > 3-kabel > 2-kabel
Biaya: 2-kabel < 3-kabel < 4-kabel
Aplikasi: 2-kawat untuk aplikasi dasar, 3-kawat untuk sebagian besar keperluan industri, 4-kawat untuk pengukuran presisi tinggi

Sensor suhu tahan panas RTD platinum baja tahan karat untuk peralatan industri dan medis

Sensor suhu injeksi TPE RTD PT100 untuk pipa

4-kawat rtd platinum sensor ketahanan termal untuk pemancar suhu

Probe RTD tersedia dalam berbagai konfigurasi, termasuk 2 kawat, 3-kabel, dan model 4 kabel. Terdapat perbedaan signifikan antara tipe-tipe ini yang harus dipertimbangkan ketika memilih perangkat yang sesuai untuk suatu aplikasi.
Faktor yang Perlu Dipertimbangkan

Saat memilih antara 2 kabel, 3-kabel, dan sensor RTD 4 kabel, ada beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan, termasuk:

Faktor Lingkungan
Faktor lingkungan tertentu, seperti kebisingan atau interferensi listrik tingkat tinggi, dapat menimbulkan interferensi yang dapat menimbulkan kesalahan pengukuran.

Persyaratan Aplikasi
Aplikasi yang berbeda memerlukan ambang akurasi yang berbeda. Sangatlah penting bahwa sensor memberikan akurasi yang memadai untuk aplikasi tertentu.

Kendala Anggaran
Saat memilih RTD untuk aplikasi tertentu, biaya merupakan pertimbangan penting. Karena konfigurasi 4 kabel melibatkan lebih banyak komponen, 4-RTD kabel cenderung lebih mahal daripada RTD 2 kabel atau 3 kabel.
Jenis Konfigurasi Kawat RTD

Konfigurasi sirkuit RTD menentukan seberapa akurat resistansi sensor dihitung dan seberapa besar resistansi eksternal di sirkuit yang dapat mendistorsi pembacaan suhu..

Masing-masing dari tiga jenis konfigurasi, 2-kabel, 3-kabel, dan 4 kawat, mempunyai kelebihan dan kekurangan tersendiri, dan memilih yang tepat tergantung pada aplikasinya. Dengan memahami karakteristik masing-masing konfigurasi, insinyur dan teknisi dapat memastikan bahwa sensor RTD digunakan dengan paling efektif.

2-Konfigurasi Kawat RTD
Konfigurasi RTD 2 kabel adalah desain sirkuit RTD yang paling sederhana. Dalam konfigurasi serial ini, satu kabel menghubungkan setiap ujung elemen RTD ke perangkat pemantauan. Karena resistansi yang dihitung untuk rangkaian mencakup resistansi antara kabel dan konektor RTD serta resistansi pada elemen, hasilnya akan selalu mengandung beberapa tingkat kesalahan.

2-diagram konfigurasi kawat sensor suhu resistansi platinum RTD

Lingkaran mewakili batas elemen pada titik kalibrasi. Resistansi RE diambil dari elemen resistor, dan nilai ini akan memberi kita pengukuran suhu yang akurat. Sayangnya, ketika kita melakukan pengukuran resistansi, instrumen akan menunjukkan RTOTAL:

Dimana RT = R1 + R2 + R3

Ini akan menghasilkan pembacaan suhu yang lebih tinggi daripada pembacaan suhu terukur sebenarnya. Meskipun kesalahan ini dapat dikurangi dengan menggunakan kabel uji dan konektor berkualitas tinggi, tidak mungkin untuk menghilangkannya sepenuhnya.

Karena itu, konfigurasi RTD 2 kabel paling berguna bila digunakan dengan sensor resistansi tinggi atau dalam aplikasi yang tidak memerlukan akurasi sangat tinggi.

3-Konfigurasi Kawat RTD
Konfigurasi RTD 3-kawat adalah desain sirkuit RTD yang paling umum digunakan dan sering terlihat dalam aplikasi proses dan pemantauan industri. Dalam konfigurasi ini, dua kabel menghubungkan elemen penginderaan ke perangkat pemantauan di satu sisi elemen penginderaan dan satu kabel menghubungkannya di sisi lain.

3-diagram konfigurasi kawat sensor suhu resistansi platinum RTD

Jika digunakan tiga kawat yang jenisnya sama dan panjangnya sama, maka R1 = R2 = R3. Dengan mengukur resistensi lead 1 Dan 2 dan elemen resistif, resistansi total sistem (R1 + R2 + ULANG) diukur.

Jika resistansi juga diukur melalui lead 2 Dan 3 (R2 + R3), kami hanya mendapat perlawanan dari para pemimpin, dan karena semua resistansi timbal adalah sama, mengurangkan nilai itu (R2 + R3) dari resistansi total sistem ( R1 + R2 + ULANG) hanya menyisakan RE, dan pengukuran suhu yang akurat telah dilakukan.

Karena ini adalah hasil rata-rata, pengukuran hanya akan akurat jika ketiga kabel memiliki hambatan yang sama.

4-Konfigurasi Kawat RTD
Konfigurasi ini adalah yang paling rumit dan oleh karena itu paling memakan waktu dan mahal untuk dipasang, tetapi ini memberikan hasil yang paling akurat.
Tegangan keluaran jembatan secara tidak langsung menunjukkan resistansi RTD. Jembatan ini membutuhkan empat kabel penghubung, catu daya eksternal, dan tiga resistor dengan koefisien suhu nol. Untuk mencegah ketiga resistor jembatan terkena suhu yang sama dengan sensor RTD, RTD diisolasi dari jembatan dengan sepasang kabel ekstensi.

4-diagram konfigurasi kawat sensor suhu resistansi platinum RTD

Kabel ekstensi ini mereproduksi masalah yang kami temui pada awalnya: resistansi kabel ekstensi mempengaruhi pembacaan suhu. Efek ini dapat diminimalkan dengan menggunakan konfigurasi jembatan tiga kawat.

Dalam konfigurasi RTD 4-kabel, dua kabel menghubungkan elemen penginderaan ke perangkat pemantauan di kedua sisi elemen penginderaan. Satu set kabel menyediakan arus untuk pengukuran, dan rangkaian kabel lainnya mengukur penurunan tegangan pada resistor.

Dengan konfigurasi 4 kabel, instrumen mengalirkan arus konstan (SAYA) melalui petunjuk eksternal 1 Dan 4. Jembatan RTD Wheatstone menciptakan hubungan nonlinier antara perubahan resistansi dan perubahan tegangan keluaran jembatan. Karakteristik ketahanan suhu RTD yang sudah non-linier semakin diperumit dengan perlunya persamaan tambahan untuk mengubah tegangan keluaran jembatan menjadi impedansi RTD yang setara..

Penurunan tegangan diukur pada kabel bagian dalam 2 Dan 3. Karena itu, dari V = IR, kita mengetahui hambatan elemennya saja, tidak terpengaruh oleh resistensi timbal. Ini hanya merupakan keuntungan dibandingkan konfigurasi 3 kabel jika kabel yang digunakan berbeda, yang jarang terjadi.

Desain jembatan 4 kawat ini sepenuhnya mengkompensasi semua hambatan pada kabel dan konektor di antara keduanya. Konfigurasi RTD 4 kabel terutama digunakan di laboratorium dan lingkungan lain yang memerlukan akurasi tinggi.

2-Konfigurasi Kawat dengan Loop Tertutup

Opsi konfigurasi lainnya, meskipun jarang saat ini, adalah konfigurasi 2 kabel standar dengan kabel loop tertutup di sebelahnya. Konfigurasi ini berfungsi sama dengan konfigurasi 3 kabel, tetapi menggunakan kabel tambahan untuk mencapai hal ini. Sepasang kabel terpisah disediakan sebagai loop untuk memberikan kompensasi terhadap resistansi timbal dan variasi lingkungan dalam resistansi timbal.

Sensor suhu TD 2 kawat tahan platinum PT1000 untuk pemanggang barbekyu

MAX31865 Detektor Suhu Tahan Platinum RTD 3-Kawat

Sensor suhu resistansi platinum RTD untuk baterai litium

Kesimpulan

Konfigurasi RTD adalah alat yang berharga dalam industri – mampu memenuhi sebagian besar persyaratan akurasi. Dengan pilihan konfigurasi yang tepat, Probe RTD dapat memberikan pengukuran akurat yang andal dan dapat diulang di berbagai lingkungan yang sulit. Untuk mencapai hasil terbaik, penting untuk memahami sepenuhnya berbagai jenis konfigurasi kabel yang tersedia dan memilih salah satu yang paling sesuai dengan kebutuhan aplikasi. Dengan konfigurasi yang tepat, Sensor RTD mampu memberikan pengukuran suhu yang akurat dan andal.