の違いは何ですか 2-, 3-, および 4 線式 RTD センサー?

抵抗温度検出器 (RTD) 温度センサーの一種であり、その精度によりさまざまな産業用途で広く使用されています。, 再現性, そして安定性. これらのデバイスは、材料の温度が変化したときの抵抗の変化を感知して温度を測定します.

主な違いは、 2-, 3-, 4 線式 RTD センサーは、接続線の抵抗をどのように処理するかにかかっています。, 2 線式は測定にワイヤ抵抗が含まれるため、最も精度が低くなります。, 3-ワイヤーが部分的にそれを補います, 4線式で配線抵抗を完全に排除, 最高の精度を提供します, しかし、実装が最も複雑で高価でもあります; 3 線式が産業用アプリケーションで最も一般的に使用されるオプションになります.

2-ワイヤー測温抵抗体:
最もシンプルなデザイン, 最も安価な.
RTD素子と接続線の両方の抵抗を測定します, 特にワイヤの長さが長い場合、不正確な測定値が発生します。.
高精度が重要ではない用途に適しています.

3-ワイヤー測温抵抗体:
追加のワイヤを使用して接続ワイヤの抵抗を部分的に補償します.
2線式と比較して精度が向上, 産業環境で最も一般的に使用されています.
精度とコストのバランスが取れています.

4-ワイヤー測温抵抗体:
RTD 素子の抵抗を接続ワイヤから完全に分離するため、最も正確な構成と考えられます。.
より複雑な回路が必要であり、高精度が必要な実験室用途でよく使用されます。.
覚えておくべき重要なポイント:
正確さ: 4-ワイヤー > 3-ワイヤー > 2-ワイヤー
料金: 2-ワイヤー < 3-ワイヤー < 4-ワイヤー
応用: 2-基本的な用途向けのワイヤ, 3-ほとんどの産業用ワイヤー, 4-高精度測定用ワイヤー

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RTD プローブはさまざまな構成で利用可能です, 2線式を含む, 3-ワイヤー, および4線式モデル. これらのタイプには大きな違いがあり、アプリケーションに適切なデバイスを選択する際には考慮する必要があります。.
考慮すべき要素

2線式を選択する場合, 3-ワイヤー, および 4 線式 RTD センサー, 考慮すべき要素がいくつかあります, 含む:

環境要因
特定の環境要因, 高レベルの電気ノイズや干渉など, 測定誤差を引き起こす可能性のある干渉が発生する可能性があります.

申請要件
アプリケーションが異なれば、必要な精度しきい値も異なります. センサーが特定のアプリケーションに対して十分な精度を提供することが絶対に重要です.

予算の制約
特定のアプリケーション向けに RTD を選択する場合, コストは重要な考慮事項です. 4 線構成にはより多くのコンポーネントが含まれるため、, 4-ワイヤ RTD は 2 線式または 3 線式 RTD よりも高価になる傾向があります.
RTD ワイヤ構成タイプ

RTD 回路の構成方法によって、センサー抵抗がどの程度正確に計算されるか、および回路内の外部抵抗が温度測定値をどの程度歪ませることができるかが決まります。.

3 つの構成タイプのそれぞれ, 2-ワイヤー, 3-ワイヤー, および4線式, 独自の長所と短所があります, 適切なものを選択するのはアプリケーションによって異なります. それぞれの構成の特徴を理解することで、, エンジニアと技術者は、RTD センサーが最も効果的に使用されることを保証できます。.

2-測温抵抗体の配線構成
2 線式 RTD 構成は、RTD 回路設計の中で最も単純です。. このシリアル構成では, 単一のリード線で RTD 要素の両端を監視デバイスに接続します. 回路で計算される抵抗には、素子内の抵抗だけでなく、ワイヤとRTDコネクタ間の抵抗も含まれるため、, 結果には常にある程度の誤差が含まれます.

2-RTD白金測温抵抗体の配線構成図

円は、キャリブレーション点における要素の境界を表します。. 抵抗 RE は抵抗素子から取得されます。, この値により正確な温度測定値が得られます. 残念ながら, 抵抗測定を行うとき, 機器には RTOTAL が表示されます:

ここで、RT = R1 + R2 + R3

これにより、実際に測定された温度測定値よりも高い温度測定値が生成されます。. この誤差は、高品質のテスト リードとコネクタを使用することで軽減できます。, それを完全になくすことは不可能です.

したがって, 2 線式 RTD 構成は、高抵抗センサーと一緒に使用する場合、または非常に高い精度が要求されないアプリケーションで使用する場合に最も役立ちます。.

3-測温抵抗体の配線構成
3 線式 RTD 構成は、最も一般的に使用される RTD 回路設計であり、産業プロセスや監視アプリケーションでよく見られます。. この構成では, 2 本のワイヤでセンシング エレメントとモニタリング デバイスをセンシング エレメントの片側で接続し、1 本のワイヤでもう一方の側でセンシング エレメントを接続します。.

3-RTD白金測温抵抗体の配線構成図

同じ種類の電線を 3 本使用し、長さが等しい場合, R1 = R2 = R3. リード線の抵抗を測定することで 1 そして 2 そして抵抗素子, 総システム抵抗 (R1 + R2 + RE) 測定される.

リード線を介して抵抗も測定する場合 2 そして 3 (R2 + R3), 私たちにはリード線の抵抗しかありません, そして、すべての鉛の抵抗は等しいので、, その値を引くと (R2 + R3) システムの総抵抗から ( R1 + R2 + RE) REだけ残す, 正確な温度測定が行われています.

平均的な結果なので, 測定は、3 本のワイヤすべての抵抗が同じ場合にのみ正確になります。.

4-測温抵抗体の配線構成
この構成は最も複雑であるため、インストールに最も時間と費用がかかります。, ただし、最も正確な結果が得られます.
ブリッジ出力電圧はRTD抵抗を間接的に示します。. ブリッジには 4 本の接続ワイヤが必要です, 外部電源, 温度係数がゼロの 3 つの抵抗器. 3 つのブリッジ抵抗が RTD センサーと同じ温度にさらされるのを防ぐため, RTD は一対の延長ワイヤによってブリッジから絶縁されています.

4-RTD白金測温抵抗体の配線構成図

これらの延長ワイヤーは、最初に発生した問題を再現します。: 延長ワイヤーの抵抗は温度測定値に影響します. この影響は、3 線式ブリッジ構成を使用することで最小限に抑えることができます。.

4 線式 RTD 構成の場合, 2 本のワイヤで感知要素を感知要素の両側の監視装置に接続します. 1 組のワイヤが測定用の電流を供給します, もう一方のワイヤのセットは抵抗器の両端の電圧降下を測定します.

4線式構成の場合, 機器は定電流を供給します (私) 外部リードを通じて 1 そして 4. RTD ホイートストン ブリッジは、抵抗の変化とブリッジ出力電圧の変化の間に非線形の関係を作成します。. RTD のすでに非線形な温度対抵抗特性は、ブリッジ出力電圧を等価 RTD インピーダンスに変換するための追加の式が必要になるため、さらに複雑になります。.

電圧降下はインナーリード全体で測定されます 2 そして 3. したがって, V = IR より, 要素のみの抵抗がわかります, 鉛抵抗の影響を受けない. これは、異なるリード線が使用されている場合にのみ、3 線構成よりも利点があります。, それはめったに起こりません.

この 4 線ブリッジ設計は、リード線とリード線間のコネクタのすべての抵抗を完全に補償します。. 4 線式 RTD 構成は主に、高精度が必要な研究室やその他の環境で使用されます。.

2-閉ループのワイヤ構成

別の構成オプション, 今日は珍しいですが, 標準の 2 線構成で、その隣にワイヤの閉ループが付いています。. この構成は 3 線式構成と同じように機能します。, ただし、これを達成するには追加のワイヤを使用します. リード抵抗とリード抵抗の環境変動を補償するために、別個のワイヤのペアがループとして提供されます。.

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結論

RTD 構成は業界で貴重なツールです – ほとんどの精度要件を満たすことが可能. 適切な構成を選択すると、, RTD プローブは、さまざまな過酷な環境において信頼性が高く再現性のある正確な測定を提供できます。. 最高の結果を達成するには, 利用可能なさまざまなタイプのワイヤ構成を十分に理解し、アプリケーションのニーズに最も適したものを選択することが重要です。. 適切な構成で, RTD センサーは正確で信頼性の高い温度測定を提供できます.