Koks skirtumas tarp 2-, 3-, ir 4 laidų RTD jutikliai?

Atsparumo temperatūros detektoriai (RTS) yra temperatūros jutiklių tipas, dėl savo tikslumo plačiai naudojamas įvairiose pramonės srityse, pakartojamumas, ir stabilumas. Šie prietaisai matuoja temperatūrą, matydami pasipriešinimo pokytį, kai keičiasi medžiagos temperatūra.

Pagrindinis skirtumas tarp 2-, 3-, ir 4 laidų RTD jutikliai priklauso nuo to, kaip jie valdo jungiamųjų laidų varžą, 2 laidai yra mažiausiai tikslūs, nes į matavimą įtraukiama laido varža, 3-viela ją iš dalies kompensuoja, ir 4 laidų visiškai pašalina laido varžą, užtikrinantis didžiausią tikslumą, bet taip pat yra sudėtingiausia ir brangiausia įgyvendinti; todėl 3 laidai yra dažniausiai naudojami pramonėje.

2-Laidas RTD:
Paprasčiausias dizainas, pigiausias.
Matuoja ir RTD elemento, ir jungiamųjų laidų varžą, dėl to gaunami netikslūs rodmenys, ypač kai laidai yra ilgi.
Tinka naudoti, kai didelis tikslumas nėra svarbus.

3-Laidas RTD:
Naudoja papildomą laidą, kad iš dalies kompensuotų jungiamųjų laidų varžą.
Siūlo didesnį tikslumą, palyginti su 2 laidų, todėl jis dažniausiai naudojamas pramoninėje aplinkoje.
Suteikia gerą tikslumo ir kainos pusiausvyrą.

4-Laidas RTD:
Laikoma tiksliausia konfigūracija, nes ji visiškai izoliuoja RTD elemento varžą nuo jungiamųjų laidų.
Reikia sudėtingesnės grandinės ir dažnai naudojama laboratorijose, kur reikalingas didelis tikslumas.
Pagrindiniai punktai, kuriuos reikia prisiminti:
Tikslumas: 4-viela > 3-viela > 2-viela
Kaina: 2-viela < 3-viela < 4-viela
Taikymas: 2-viela pagrindinėms reikmėms, 3-viela, skirta daugeliui pramonės reikmių, 4-viela didelio tikslumo matavimams

Nerūdijančio plieno RTD platinos šiluminės varžos temperatūros jutiklis skirtas pramoninei ir medicinos įrangai

TPE įpurškimo temperatūros jutiklis RTD PT100 vamzdžiams

4-Wire rtd platinos šiluminės varžos jutiklis temperatūros siųstuvui

RTD zondai yra įvairių konfigūracijų, įskaitant 2 laidų, 3-viela, ir 4 laidų modeliai. Yra didelių skirtumų tarp šių tipų, į kuriuos reikia atsižvelgti renkantis tinkamą įrenginį.
Veiksniai, į kuriuos reikia atsižvelgti

Renkantis tarp 2 laidų, 3-viela, ir 4 laidų RTD jutikliai, reikia atsižvelgti į kelis veiksnius, įskaitant:

Aplinkos veiksniai
Tam tikri aplinkos veiksniai, pvz., didelis elektros triukšmo ar trukdžių lygis, gali sukelti trikdžius, kurie gali sukelti matavimo klaidas.

Paraiškos reikalavimai
Skirtingoms programoms reikalingi skirtingi tikslumo slenksčiai. Labai svarbu, kad jutiklis užtikrintų pakankamą tikslumą konkrečiam pritaikymui.

Biudžeto suvaržymai
Renkantis MTTP bet kuriai konkrečiai programai, kaina yra svarbus veiksnys. Kadangi 4 laidų konfigūracija apima daugiau komponentų, 4-laidiniai RTD paprastai yra brangesni nei 2 arba 3 laidų RTD.
RTD laidų konfigūracijos tipai

Nuo RTD grandinės konfigūracijos priklauso, kaip tiksliai apskaičiuojama jutiklio varža ir kiek išorinė varža grandinėje gali iškraipyti temperatūros rodmenis..

Kiekvienas iš trijų konfigūracijos tipų, 2-viela, 3-viela, ir 4 laidų, turi savų privalumų ir trūkumų, o tinkamo pasirinkimas priklauso nuo programos. Suprasdami kiekvienos konfigūracijos ypatybes, inžinieriai ir technikai gali užtikrinti, kad RTD jutiklis būtų naudojamas efektyviausiai.

2-RTD laidų konfigūracija
2 laidų RTD konfigūracija yra pati paprasčiausia RTD grandinės konstrukcija. Šioje serijinėje konfigūracijoje, vienas laidas jungia kiekvieną RTD elemento galą su stebėjimo įtaisu. Kadangi grandinėje apskaičiuota varža apima varžą tarp laidų ir RTD jungties, taip pat varžą elemente, rezultate visada bus tam tikras paklaidos laipsnis.

2-RTD platinos atsparumo temperatūros jutiklio laidų konfigūracijos schema

Apskritimai žymi elementų ribas kalibravimo taškuose. Atsparumas RE paimamas iš rezistoriaus elemento, ir ši vertė leis tiksliai išmatuoti temperatūrą. Deja, kai atliekame varžos matavimą, prietaisas parodys RTOTAL:

Kur RT = R1 + R2 + R3

Tai parodys aukštesnę temperatūrą nei faktinis išmatuotas temperatūros rodmuo. Nors šią klaidą galima sumažinti naudojant aukštos kokybės bandymo laidus ir jungtis, visiškai jo pašalinti neįmanoma.

Todėl, 2 laidų RTD konfigūracija yra naudingiausia, kai naudojama su didelio atsparumo jutikliais arba tais atvejais, kai nereikia labai didelio tikslumo.

3-RTD laidų konfigūracija
3 laidų RTD konfigūracija yra dažniausiai naudojama RTD grandinės konstrukcija ir dažnai pastebima pramoninių procesų ir stebėjimo programose.. Šioje konfigūracijoje, du laidai jungia jutiklį prie stebėjimo įrenginio vienoje jutimo elemento pusėje ir vienas laidas jungia jį kitoje pusėje.

3-RTD platinos atsparumo temperatūros jutiklio laidų konfigūracijos schema

Jei naudojami trys to paties tipo laidai ir jie yra vienodo ilgio, tada R1 = R2 = R3. Matuojant laidų varžą 1 ir 2 ir varžinis elementas, viso sistemos pasipriešinimo (R1 + R2 + RE) yra matuojamas.

Jei varža taip pat matuojama per laidus 2 ir 3 (R2 + R3), turime tik laidų pasipriešinimą, o kadangi visos švino varžos yra lygios, atėmus tą vertę (R2 + R3) nuo bendros sistemos pasipriešinimo ( R1 + R2 + RE) palieka tik RE, ir buvo atliktas tikslus temperatūros matavimas.

Kadangi tai yra vidutinis rezultatas, matavimas bus tikslus tik tuo atveju, jei visi trys laidai turi vienodą varžą.

4-RTD laidų konfigūracija
Ši konfigūracija yra sudėtingiausia, todėl ją reikia įdiegti daugiausiai laiko ir brangiausiai, bet tai duoda tiksliausius rezultatus.
Tilto išėjimo įtampa netiesiogiai rodo RTD varžą. Tiltui reikia keturių jungiamųjų laidų, išorinis maitinimo šaltinis, ir trys rezistoriai su nuliniu temperatūros koeficientu. Kad trys tilto rezistoriai nebūtų veikiami tokios pačios temperatūros kaip RTD jutiklis, RTD yra izoliuotas nuo tilto pora prailginimo laidų.

4-RTD platinos atsparumo temperatūros jutiklio laidų konfigūracijos schema

Šie ilginamieji laidai atkuria problemą, su kuria susidūrėme iš pradžių: ilginamųjų laidų varža turi įtakos temperatūros rodmeniui. Šį efektą galima sumažinti naudojant trijų laidų tilto konfigūraciją.

4 laidų RTD konfigūracijoje, du laidai jungia jutimo elementą su stebėjimo įtaisu abiejose jutimo elemento pusėse. Vienas laidų rinkinys suteikia srovę matavimui, o kitas laidų rinkinys matuoja įtampos kritimą rezistoriuje.

Su 4 laidų konfigūracija, prietaisas tiekia nuolatinę srovę (aš) per išorinius laidus 1 ir 4. RTD Wheatstone tiltas sukuria netiesinį ryšį tarp varžos pokyčių ir tilto išėjimo įtampos pokyčių. Jau netiesinę RTD atsparumo temperatūrai charakteristiką dar labiau apsunkina papildomos lygties poreikis tilto išėjimo įtampai konvertuoti į lygiavertę RTD varžą..

Įtampos kritimas matuojamas per vidinius laidus 2 ir 3. Todėl, iš V = IR, žinome vien elemento varžą, neveikiamas švino pasipriešinimo. Tai tik pranašumas prieš 3 laidų konfigūraciją, jei naudojami skirtingi laidai, kas būna retai.

Šis 4 laidų tiltelio dizainas visiškai kompensuoja visą laidų ir jungčių tarp jų varžą. 4 laidų RTD konfigūracija pirmiausia naudojama laboratorijose ir kitose aplinkose, kur reikalingas didelis tikslumas.

2-Laido konfigūracija su uždaru ciklu

Kitas konfigūracijos variantas, nors šiandien retai, yra standartinė 2 laidų konfigūracija su uždara laidų kilpa šalia. Ši konfigūracija veikia taip pat, kaip ir 3 laidų konfigūracija, bet tam naudoja papildomą laidą. Atskira laidų pora pateikiama kaip kilpa, skirta kompensuoti laido varžą ir aplinkos pokyčius..

PT1000 platinos varžos 2 laidų TD temperatūros jutiklis, skirtas kepsninei

MAX31865 3 laidų RTD platininės varžos temperatūros detektorius

RTD platinos atsparumo temperatūros jutiklis ličio akumuliatoriui

Išvada

MTTP konfigūracijos yra vertinga priemonė pramonėje – gali atitikti daugumą tikslumo reikalavimų. Pasirinkus tinkamą konfigūraciją, RTD zondai gali pateikti tikslius matavimus, kurie yra patikimi ir pakartojami įvairiose atšiauriose aplinkose. Norėdami pasiekti geriausių rezultatų, svarbu visiškai suprasti įvairių tipų laidų konfigūracijas ir pasirinkti tą, kuri geriausiai atitinka programos poreikius. Su tinkama konfigūracija, RTD jutikliai gali pateikti tikslius ir patikimus temperatūros matavimus.