Kāda ir atšķirība starp 2-, 3-, un 4 vadu RTD sensori?

Pretestības temperatūras detektori (RTS) ir temperatūras sensoru veids, ko to precizitātes dēļ plaši izmanto dažādos rūpnieciskos lietojumos, atkārtojamība, un stabilitāte. Šīs ierīces mēra temperatūru, uztverot pretestības izmaiņas, mainoties materiāla temperatūrai.

Galvenā atšķirība starp 2-, 3-, un 4 vadu RTD sensori ir saistīti ar to, kā tie apstrādā savienojošo vadu pretestību, 2 vadu ir vismazāk precīzs, jo tas ietver stieples pretestību mērījumā, 3-vads to daļēji kompensē, un 4 vadu pilnībā novērš stieples pretestību, nodrošinot visaugstāko precizitāti, bet arī vissarežģītākā un visdārgākā īstenošana; padarot 3 vadu par visbiežāk izmantoto iespēju rūpnieciskiem lietojumiem.

2-Vadu RTD:
Vienkāršākais dizains, lētākais.
Mēra gan RTD elementa, gan savienojošo vadu pretestību, izraisot neprecīzus rādījumus, īpaši ar gariem vadiem.
Piemērots lietojumiem, kur augsta precizitāte nav kritiska.

3-Vadu RTD:
Izmanto papildu vadu, lai daļēji kompensētu savienojošo vadu pretestību.
Piedāvā uzlabotu precizitāti salīdzinājumā ar 2 vadu, padarot to par visbiežāk izmantoto rūpnieciskajos apstākļos.
Nodrošina labu līdzsvaru starp precizitāti un izmaksām.

4-Vadu RTD:
Tiek uzskatīta par visprecīzāko konfigurāciju, jo tā pilnībā izolē RTD elementa pretestību no savienojošajiem vadiem.
Nepieciešama sarežģītāka shēma, un to bieži izmanto laboratorijas lietojumos, kur nepieciešama augsta precizitāte.
Galvenie punkti, kas jāatceras:
Precizitāte: 4-vads > 3-vads > 2-vads
Izmaksas: 2-vads < 3-vads < 4-vads
Pieteikums: 2-vads pamata lietojumiem, 3-stieples lielākajai daļai rūpniecisku lietojumu, 4-vads augstas precizitātes mērījumiem

Nerūsējošā tērauda RTD platīna termiskās pretestības temperatūras sensors rūpnieciskām un medicīnas iekārtām

TPE iesmidzināšanas temperatūras sensors RTD PT100 caurulēm

4-stieples rtd platīna termiskās pretestības sensors temperatūras raidītājam

RTD zondes ir pieejamas dažādās konfigurācijās, ieskaitot 2 vadu, 3-vads, un 4 vadu modeļi. Starp šiem veidiem ir būtiskas atšķirības, kas jāņem vērā, izvēloties lietojumprogrammai piemērotu ierīci.
Faktori, kas jāņem vērā

Izvēloties starp 2 vadu, 3-vads, un 4 vadu RTD sensori, ir jāņem vērā vairāki faktori, ieskaitot:

Vides faktori
Noteikti vides faktori, piemēram, augsts elektriskā trokšņa vai traucējumu līmenis, var radīt traucējumus, kas var izraisīt mērījumu kļūdas.

Pieteikšanās prasības
Dažādām lietojumprogrammām ir nepieciešami dažādi precizitātes sliekšņi. Ir ļoti svarīgi, lai sensors nodrošinātu pietiekamu precizitāti konkrētam lietojumam.

Budžeta ierobežojumi
Izvēloties PTA jebkuram konkrētam lietojumam, izmaksas ir svarīgs apsvērums. Tā kā 4 vadu konfigurācija ietver vairāk komponentu, 4-vadu RTD mēdz būt dārgākas nekā 2 vadu vai 3 vadu RTD.
RTD vadu konfigurācijas veidi

Tas, kā tiek konfigurēta RTD ķēde, nosaka, cik precīzi tiek aprēķināta sensora pretestība un cik liela ārējā pretestība ķēdē var izkropļot temperatūras rādījumu.

Katrs no trim konfigurācijas veidiem, 2-vads, 3-vads, un 4 vadu, ir savas priekšrocības un trūkumi, un pareizā izvēle ir atkarīga no pielietojuma. Izprotot katras konfigurācijas īpašības, inženieri un tehniķi var nodrošināt, ka RTD sensors tiek izmantots visefektīvāk.

2-RTD vadu konfigurācija
2 vadu RTD konfigurācija ir visvienkāršākā no RTD ķēdēm. Šajā sērijas konfigurācijā, viens vads savieno katru RTD elementa galu ar uzraudzības ierīci. Tā kā ķēdei aprēķinātā pretestība ietver pretestību starp vadiem un RTD savienotāju, kā arī pretestību elementā, rezultāts vienmēr saturēs zināmu kļūdu.

2-RTD platīna pretestības temperatūras sensora stieples konfigurācijas diagramma

Apļi attēlo elementu robežas kalibrēšanas punktos. Pretestība RE tiek ņemta no rezistora elementa, un šī vērtība sniegs mums precīzu temperatūras mērījumu. Diemžēl, kad veicam pretestības mērījumu, instruments parādīs RTOTAL:

Kur RT = R1 + R2 + R3

Tas radīs augstāku temperatūras rādījumu nekā faktiskais izmērītās temperatūras rādījums. Lai gan šo kļūdu var samazināt, izmantojot augstas kvalitātes testa vadus un savienotājus, to nav iespējams pilnībā novērst.

Tāpēc, 2 vadu RTD konfigurācija ir visnoderīgākā, ja to izmanto ar augstas pretestības sensoriem vai lietojumos, kur nav nepieciešama ļoti augsta precizitāte.

3-RTD vadu konfigurācija
3 vadu RTD konfigurācija ir visbiežāk izmantotā RTD shēmas konstrukcija, un to bieži izmanto rūpniecisko procesu un uzraudzības lietojumos.. Šajā konfigurācijā, divi vadi savieno sensora elementu ar uzraudzības ierīci sensora elementa vienā pusē un viens vads savieno to otrā pusē.

3-RTD platīna pretestības temperatūras sensora stieples konfigurācijas diagramma

Ja tiek izmantoti trīs viena veida vadi un tie ir vienādi garumā, tad R1 = R2 = R3. Izmērot vadu pretestību 1 un 2 un pretestības elements, kopējā sistēmas pretestība (R1 + R2 + RE) tiek mērīts.

Ja pretestību mēra arī caur vadiem 2 un 3 (R2 + R3), mums ir tikai vadu pretestība, un tā kā visas svina pretestības ir vienādas, atņemot šo vērtību (R2 + R3) no kopējās sistēmas pretestības ( R1 + R2 + RE) atstāj tikai RE, un ir veikts precīzs temperatūras mērījums.

Tā kā šis ir vidējais rezultāts, mērījums būs precīzs tikai tad, ja visiem trim vadiem būs vienāda pretestība.

4-RTD vadu konfigurācija
Šī konfigurācija ir vissarežģītākā, un tāpēc tās uzstādīšana ir laikietilpīgākā un dārgākā, bet tas rada visprecīzākos rezultātus.
Tilta izejas spriegums netieši norāda uz RTD pretestību. Tiltam nepieciešami četri savienojošie vadi, ārējais barošanas avots, un trīs rezistori ar nulles temperatūras koeficientu. Lai trīs tilta rezistori netiktu pakļauti tādai pašai temperatūrai kā RTD sensors, RTD ir izolēts no tilta ar pagarinājuma vadu pāri.

4-RTD platīna pretestības temperatūras sensora stieples konfigurācijas diagramma

Šie pagarinājuma vadi atkārto problēmu, ar kuru mēs saskārāmies sākotnēji: pagarinājuma vadu pretestība ietekmē temperatūras rādījumu. Šo efektu var samazināt, izmantojot trīs vadu tilta konfigurāciju.

4 vadu RTD konfigurācijā, divi vadi savieno sensora elementu ar uzraudzības ierīci abās sensora elementa pusēs. Viens vadu komplekts nodrošina mērīšanas strāvu, un otrs vadu komplekts mēra sprieguma kritumu pāri rezistoram.

Ar 4 vadu konfigurāciju, instruments nodrošina pastāvīgu strāvu (Es) caur ārējiem vadiem 1 un 4. RTD Vitstonas tilts rada nelineāras attiecības starp pretestības izmaiņām un tilta izejas sprieguma izmaiņām. RTD jau nelineāro temperatūras pretestības raksturlielumu vēl vairāk sarežģī vajadzība pēc papildu vienādojuma, lai tilta izejas spriegumu pārvērstu līdzvērtīgā RTD pretestībā..

Sprieguma kritumu mēra pāri iekšējiem vadiem 2 un 3. Tāpēc, no V = IR, mēs zinām tikai elementa pretestību, to neietekmē svina pretestība. Tā ir tikai priekšrocība salīdzinājumā ar 3 vadu konfigurāciju, ja tiek izmantoti dažādi vadi, kas tā notiek reti.

Šis 4 vadu tilta dizains pilnībā kompensē visu pretestību vados un savienotājos starp tiem. 4 vadu RTD konfigurāciju galvenokārt izmanto laboratorijās un citās vidēs, kur nepieciešama augsta precizitāte.

2-Vadu konfigurācija ar slēgtu cilpu

Vēl viena konfigurācijas iespēja, lai gan mūsdienās reti, ir standarta 2 vadu konfigurācija ar slēgtu vadu cilpu blakus. Šī konfigurācija darbojas tāpat kā 3 vadu konfigurācija, bet izmanto papildu vadu, lai to paveiktu. Atsevišķs vadu pāris ir paredzēts kā cilpa, lai nodrošinātu kompensāciju par svina pretestību un svina pretestības vides svārstībām.

PT1000 platīna pretestības 2 vadu TD temperatūras sensors bārbekjū grilam

MAX31865 3 vadu RTD platīna pretestības temperatūras detektors

RTD platīna pretestības temperatūras sensors litija akumulatoram

Secinājums

PTA konfigurācijas ir vērtīgs rīks rūpniecībā – spēj izpildīt lielāko daļu precizitātes prasību. Ar pareizo konfigurācijas izvēli, RTD zondes var nodrošināt precīzus mērījumus, kas ir uzticami un atkārtojami dažādās skarbās vidēs. Lai sasniegtu labākos rezultātus, ir svarīgi pilnībā izprast dažādu veidu pieejamās vadu konfigurācijas un izvēlēties to, kas vislabāk atbilst lietojumprogrammas vajadzībām. Ar pareizo konfigurāciju, RTD sensori spēj nodrošināt precīzus un uzticamus temperatūras mērījumus.