Која е разликата помеѓу 2-, 3-, и 4-жични RTD сензори?

Отпорни детектори за температура (РТС) се еден вид сензор за температура кои се широко користени во различни индустриски апликации поради нивната точност, повторливост, и стабилност. Овие уреди ја мерат температурата со чувство на промена на отпорот кога температурата на материјалот се менува.

Клучната разлика помеѓу 2-, 3-, а 4-жичните RTD сензори лежи во тоа како тие се справуваат со отпорот на поврзувачките жици, со 2-жица е најмалку точна бидејќи го вклучува отпорот на жицата во мерењето, 3-жица делумно компензира за тоа, и 4-жица целосно го елиминира отпорот на жицата, обезбедувајќи најголема точност, но и да биде најкомплексен и најскап за спроведување; со што 3-жицата е најчесто користена опција за индустриски апликации.

2-Жица RTD:
Наједноставен дизајн, најмалку скап.
Го мери отпорот и на елементот RTD и на поврзувачките жици, што доведува до неточни отчитувања особено со долги должини на жици.
Погоден за апликации каде што високата точност не е критична.

3-Жица RTD:
Користи дополнителна жица за делумно да го компензира отпорот на поврзувачките жици.
Нуди подобрена точност во споредба со 2-жица, што го прави најчесто користен во индустриски услови.
Обезбедува добра рамнотежа помеѓу точноста и цената.

4-Жица RTD:
Се смета за најточна конфигурација бидејќи целосно го изолира отпорот на елементот RTD од поврзувачките жици.
Потребно е покомплексно коло и често се користи во лабораториски апликации каде што е потребна висока прецизност.
Клучни точки што треба да се запомнат:
Точност: 4-жица > 3-жица > 2-жица
Цена: 2-жица < 3-жица < 4-жица
Апликација: 2-жица за основни апликации, 3-жица за повеќето индустриски намени, 4-жица за мерења со висока прецизност

Температурен сензор за топлинска отпорност од не'рѓосувачки челик RTD платина за индустриска и медицинска опрема

TPE сензор за температура за вбризгување RTD PT100 за цевки

4-жица rtd платина сензор за топлинска отпорност за предавател на температура

RTD сонди се достапни во различни конфигурации, вклучувајќи 2-жица, 3-жица, и модели со 4 жици. Постојат значителни разлики помеѓу овие типови кои мора да се земат предвид при изборот на соодветен уред за апликација.
Фактори кои треба да се земат предвид

При изборот помеѓу 2-жица, 3-жица, и 4-жични RTD сензори, има неколку фактори кои треба да се земат предвид, вклучувајќи:

Фактори на животната средина
Одредени фактори на животната средина, како што се високи нивоа на електричен шум или пречки, може да создаде пречки што може да предизвика грешки при мерењето.

Барања за апликација
Различни апликации бараат различни прагови на точност. Апсолутно е од суштинско значење сензорот да обезбеди доволна точност за одредена апликација.

Буџетски ограничувања
При изборот на RTD за која било одредена апликација, цената е важна сметка. Бидејќи конфигурацијата со 4 жици вклучува повеќе компоненти, 4-жичените RTD имаат тенденција да бидат поскапи од RTD со 2 или 3 жици.
Видови на конфигурација на жици RTD

Како е конфигурирано колото RTD одредува колку точно се пресметува отпорот на сензорот и колку надворешниот отпор во колото може да го наруши отчитувањето на температурата.

Секој од трите типа на конфигурација, 2-жица, 3-жица, и 4-жица, има свои предности и недостатоци, а изборот на вистинскиот зависи од апликацијата. Со разбирање на карактеристиките на секоја конфигурација, инженерите и техничарите можат да обезбедат RTD сензорот да се користи најефективно.

2-Конфигурација на жица на RTD
Конфигурацијата на RTD со 2 жици е наједноставната од дизајните на кола за RTD. Во оваа сериска конфигурација, еден довод го поврзува секој крај на RTD елементот со уредот за следење. Бидејќи отпорот пресметан за колото го вклучува отпорот помеѓу жиците и RTD конекторот, како и отпорот во елементот, резултатот секогаш ќе содржи одреден степен на грешка.

2-дијаграм за конфигурација на жици на сензор за температура на отпорност на платина RTD

Круговите ги претставуваат границите на елементите на точките за калибрација. Отпорот RE се зема од елементот на отпорникот, и оваа вредност ќе ни даде точно мерење на температурата. За жал, кога правиме мерење на отпорот, инструментот ќе означи RTOTAL:

Каде што RT = R1 + R2 + R3

Ова ќе произведе повисоко отчитување на температурата од реалното измерено отчитување на температурата. Иако оваа грешка може да се намали со користење на висококвалитетни тест кабли и конектори, невозможно е целосно да се елиминира.

Затоа, RTD конфигурацијата со 2 жици е најкорисна кога се користи со сензори со висок отпор или во апликации каде што не е потребна многу висока точност.

3-Конфигурација на жица на RTD
Конфигурацијата RTD со 3 жици е најчесто користениот дизајн на колото за RTD и често се гледа во апликациите за индустриски процеси и мониторинг. Во оваа конфигурација, две жици го поврзуваат сензорниот елемент со уредот за следење на едната страна од сензорниот елемент и една жица го поврзува на другата страна.

3-дијаграм за конфигурација на жици на сензор за температура на отпорност на платина RTD

Ако се користат три жици од ист тип и тие се еднакви по должина, тогаш R1 = R2 = R3. Со мерење на отпорот на кабли 1 и 2 и резистивниот елемент, вкупниот отпор на системот (R1 + R2 + РЕ) се мери.

Ако отпорот се мери и преку кабли 2 и 3 (R2 + R3), го имаме само отпорот на води, и бидејќи сите отпори на олово се еднакви, одземање на таа вредност (R2 + R3) од вкупниот отпор на системот ( R1 + R2 + РЕ) остава само РЕ, и направено е точно мерење на температурата.

Бидејќи ова е просечен резултат, мерењето ќе биде точно само ако сите три жици имаат ист отпор.

4-Конфигурација на жица на RTD
Оваа конфигурација е најсложена и затоа одзема многу време и најскапа за инсталирање, но дава најточни резултати.
Излезниот напон на мостот индиректно го означува отпорот на RTD. Мостот бара четири поврзувачки жици, надворешно напојување, и три отпорници со нула температурен коефициент. За да спречите трите отпорници на мостовите да бидат подложени на истата температура како и RTD сензорот, RTD е изолиран од мостот со пар продолжни жици.

4-дијаграм за конфигурација на жици на сензор за температура на отпорност на платина RTD

Овие продолжни жици го репродуцираат проблемот со кој наидовме првично: отпорноста на продолжните жици влијае на отчитувањето на температурата. Овој ефект може да се минимизира со користење на конфигурација на мост со три жици.

Во RTD конфигурација со 4 жици, две жици го поврзуваат сензорниот елемент со уредот за следење од двете страни на сензорниот елемент. Еден сет на жици обезбедува струја за мерење, а другиот сет на жици го мери падот на напонот преку отпорникот.

Со конфигурација со 4 жици, инструментот испорачува постојана струја (Јас) преку надворешни кабли 1 и 4. RTD Wheatstone мостот создава нелинеарна врска помеѓу промените во отпорот и промените во излезниот напон на мостот. Веќе нелинеарната карактеристика на отпорност на температура на RTD дополнително се комплицира со потребата од дополнителна равенка за претворање на излезниот напон на мостот во еквивалентна импеданса RTD.

Падот на напонот се мери низ внатрешните кабли 2 и 3. Затоа, од V = IR, го знаеме отпорот само на елементот, незасегнати од отпорот на олово. Ова е само предност во однос на конфигурацијата со 3 жици ако се користат различни кабли, што ретко се случува.

Овој дизајн на мост со 4 жици целосно го компензира целиот отпор во каблите и конекторите меѓу нив. Конфигурацијата RTD со 4 жици првенствено се користи во лаборатории и други средини каде што е потребна висока точност.

2-Конфигурација на жица со затворена јамка

Друга опција за конфигурација, иако ретко денес, е стандардна конфигурација со 2 жици со затворена јамка од жици до неа. Оваа конфигурација функционира исто како и конфигурацијата со 3 жици, но користи дополнителна жица за да го постигне ова. Посебен пар жици е обезбеден како јамка за да се обезбеди компензација за отпорот на оловото и еколошките варијации во отпорот на оловото.

PT1000 2-жичен TD температурен сензор за отпорност на платина за скара за скара

MAX31865 3-жичен RTD детектор за температура на отпорност на платина

RTD температурен сензор за отпорност на платина за литиумска батерија

Заклучок

Конфигурациите за RTD се вредна алатка во индустријата – способни да ги задоволат повеќето барања за точност. Со правилен избор на конфигурација, RTD сондите можат да обезбедат точни мерења кои се сигурни и повторливи во различни сурови средини. За да се постигнат најдобри резултати, важно е целосно да се разберат различните видови достапни конфигурации на жици и да се избере оној кој најдобро одговара на потребите на апликацијата. Со правилна конфигурација, RTD сензорите се способни да обезбедат точни и сигурни мерења на температурата.