Care este diferența dintre 2-, 3-, și senzori RTD cu 4 fire?

Detectoare de temperatură de rezistență (RTD-uri) sunt un tip de senzor de temperatură care este utilizat pe scară largă într -o varietate de aplicații industriale datorită exactității acestora, repetabilitate, și stabilitate. Aceste dispozitive măsoară temperatura simțind schimbarea rezistenței atunci când temperatura unui material se schimbă.

Diferența cheie între 2-, 3-, iar senzorii RTD cu 4 fire constă în modul în care gestionează rezistența firelor de conectare, cu 2 fire fiind cel mai puțin precis, deoarece include rezistența la sârmă în măsurare, 3-sârmă compensează parțial pentru aceasta, iar 4 fire elimină complet rezistența la sârmă, oferind cea mai mare precizie, dar și cel mai complex și scump de implementat; Realizarea cu 3 fire cea mai des utilizată opțiune pentru aplicații industriale.

2-Wire Rtd:
Cel mai simplu design, cel mai scump.
Măsoară rezistența atât a elementului RTD, cât și a firelor de conectare, ceea ce duce la lecturi inexacte, în special cu lungimi lungi de sârmă.
Potrivit pentru aplicații în care o precizie ridicată nu este critică.

3-Wire Rtd:
Folosește un fir suplimentar pentru a compensa parțial rezistența firelor de conectare.
Oferă o precizie îmbunătățită în comparație cu 2 fire, făcându -l cel mai des utilizat în setările industriale.
Oferă un echilibru bun între precizie și cost.

4-Wire Rtd:
Considerat cea mai precisă configurație, deoarece izolează complet rezistența elementului RTD de la firele de conectare.
Necesită un circuit mai complex și este adesea utilizat în aplicațiile de laborator unde este nevoie de o precizie ridicată.
Puncte cheie de reținut:
Precizie: 4-sârmă > 3-sârmă > 2-sârmă
Cost: 2-sârmă < 3-sârmă < 4-sârmă
Aplicație: 2-Sârmă pentru aplicații de bază, 3-fir pentru majoritatea utilizărilor industriale, 4-Sârmă pentru măsurători de înaltă precizie

Senzor de temperatură de rezistență termică din oțel inoxidabil RTD pentru echipamente industriale și medicale

Senzor de temperatură de injecție TPE RTD PT100 pentru țevi

4-Senzor de rezistență termică pentru sârmă RTD pentru transmițător de temperatură

Sondele RTD sunt disponibile într -o varietate de configurații, inclusiv cu 2 fire, 3-sârmă, și modele cu 4 fire. Există diferențe semnificative între aceste tipuri care trebuie luate în considerare la selectarea dispozitivului corespunzător pentru o aplicație.
Factori de luat în considerare

Când alegeți între 2 fire, 3-sârmă, și senzori RTD cu 4 fire, Există mai mulți factori de luat în considerare, inclusiv:

Factorii de mediu
Anumiți factori de mediu, cum ar fi niveluri ridicate de zgomot electric sau interferență, poate crea interferențe care pot provoca erori de măsurare.

Cerințe de aplicare
Diferite aplicații necesită praguri de precizie diferite. Este absolut esențial ca senzorul să ofere o precizie suficientă pentru o aplicație specifică.

Constrângeri bugetare
Când alegeți un RTD pentru o anumită aplicație, Costul este o considerație importantă. Deoarece configurația cu 4 fire implică mai multe componente, 4-RTD-urile de sârmă tind să fie mai scumpe decât RTD-uri cu 2 fire sau cu 3 fire.
Tipuri de configurare a firului RTD

Modul în care este configurat un circuit RTD determină cât de exact este calculată rezistența senzorului și cât de multă rezistență externă poate denatura citirea temperaturii.

Fiecare dintre cele trei tipuri de configurare, 2-sârmă, 3-sârmă, și 4 fire, are propriile avantaje și dezavantaje, și alegerea celei potrivite depinde de aplicație. Înțelegând caracteristicile fiecărei configurații, Inginerii și tehnicienii se pot asigura că senzorul RTD este utilizat cel mai eficient.

2-Configurația de sârmă a RTD
Configurația RTD cu 2 fire este cea mai simplă dintre proiectele de circuit RTD. În această configurație în serie, Un singur plumb conectează fiecare capăt al elementului RTD la dispozitivul de monitorizare. Deoarece rezistența calculată pentru circuit include rezistența dintre fire și conectorul RTD, precum și rezistența la element, Rezultatul va conține întotdeauna un anumit grad de eroare.

2-Diagrama de configurare a sârmei a senzorului de temperatură de rezistență la platină RTD

Cercurile reprezintă limitele elementului în punctele de calibrare. Rezistența Re este preluată din elementul de rezistență, iar această valoare ne va oferi o măsurare exactă a temperaturii. Din păcate, Când facem o măsurare a rezistenței, instrumentul va indica rtotal:

Unde RT = R1 + R2 + R3

Acest lucru va produce o citire a temperaturii mai ridicate decât citirea efectivă a temperaturii măsurate. În timp ce această eroare poate fi redusă folosind cabluri de testare și conectori de înaltă calitate, este imposibil să -l elimini complet.

Prin urmare, Configurația RTD cu 2 fire este cea mai utilă atunci când este utilizată cu senzori de înaltă rezistență sau în aplicații în care nu este necesară o precizie foarte mare.

3-Configurația de sârmă a RTD
Configurația RTD cu 3 fire este cea mai utilizată proiectarea circuitului RTD și este adesea văzută în aplicațiile de proces industrial și de monitorizare. În această configurație, Două fire conectează elementul de detectare la dispozitivul de monitorizare pe o parte a elementului de detectare și un fir îl conectează pe cealaltă parte.

3-Diagrama de configurare a sârmei a senzorului de temperatură de rezistență la platină RTD

Dacă sunt utilizate trei fire de același tip și au o lungime egală, atunci r1 = r2 = r3. Prin măsurarea rezistenței plumbului 1 și 2 și elementul rezistiv, Rezistența totală a sistemului (R1 + R2 + RE) este măsurat.

Dacă rezistența este măsurată și prin cabluri 2 și 3 (R2 + R3), Avem doar rezistența avantajelor, Și din moment ce toate rezistențele de plumb sunt egale, scăzând această valoare (R2 + R3) din rezistența totală a sistemului ( R1 + R2 + RE) frunze doar re, și s -a făcut o măsurare exactă a temperaturii.

Deoarece acesta este un rezultat mediu, Măsurarea va fi exactă numai dacă toate cele trei fire au aceeași rezistență.

4-Configurația de sârmă a RTD
Această configurație este cea mai complexă și, prin urmare, cea mai consumatoare de timp și costisitoare de instalat, Dar produce cele mai precise rezultate.
Tensiunea de ieșire a podului indică indirect rezistența RTD. Podul necesită patru fire de conectare, o sursă de alimentare externă, și trei rezistențe cu un coeficient de temperatură zero. Pentru a împiedica cele trei rezistențe de pod să fie supuse la aceeași temperatură cu senzorul RTD, RTD este izolat de pod de o pereche de fire de extensie.

4-Diagrama de configurare a sârmei a senzorului de temperatură de rezistență la platină RTD

Aceste fire de extensie reproduc problema pe care am întâmpinat -o inițial: Rezistența firelor de extensie afectează citirea temperaturii. Acest efect poate fi redus la minimum folosind o configurație de pod cu trei fire.

Într-o configurație RTD cu 4 fire, Două fire conectează elementul de detectare la dispozitivul de monitorizare de pe ambele părți ale elementului de detectare. Un set de fire oferă curentul pentru măsurare, iar celălalt set de fire măsoară căderea de tensiune pe rezistență.

Cu configurația cu 4 fire, Instrumentul oferă un curent constant (eu) prin cabluri externe 1 și 4. Podul RTD Wheatstone creează o relație neliniară între modificările rezistenței și modificările tensiunii de ieșire a podului. Caracteristica deja neliniară de rezistență la temperatură a RTD este complicată și mai mult de necesitatea unei ecuații suplimentare pentru a converti tensiunea de ieșire a podului în impedanța RTD echivalentă.

Căderea de tensiune este măsurată pe partidele interioare 2 și 3. Prin urmare, din V = ir, Știm rezistența elementului singur, neafectată de rezistența la plumb. Acesta este doar un avantaj față de configurația cu 3 fire, dacă se utilizează diferite cabluri, care este rareori cazul.

Acest design al podului cu 4 fire compensează pe deplin toate rezistențele din cabluri și conectorii dintre ei. Configurația RTD cu 4 fire este utilizată în principal în laboratoare și în alte medii în care este necesară o precizie ridicată.

2-Configurare sârmă cu buclă închisă

O altă opțiune de configurare, Deși astăzi rar, este configurația standard cu 2 fire cu o buclă închisă de fire de lângă ea. Această configurație funcționează la fel ca configurația cu 3 fire, dar folosește un fir suplimentar pentru a realiza acest lucru. O pereche separată de fire este oferită ca o buclă pentru a oferi compensații pentru rezistența la plumb și variațiile de mediu ale rezistenței la plumb.

PT1000 Platinum Rezistență Senzor de temperatură TD cu 2 fire pentru grătar pentru grătar

Max31865 Detector de temperatură de rezistență la platină RTD cu 3 fire

Senzor de temperatură de rezistență la platină RTD pentru baterie de litiu

Concluzie

Configurațiile RTD sunt un instrument valoros în industrie – capabil să îndeplinească cele mai multe cerințe de precizie. Cu selecția de configurare potrivită, Sondele RTD pot oferi măsurători precise care sunt fiabile și repetabile într -o varietate de medii dure. Pentru a obține cele mai bune rezultate, Este important să înțelegeți pe deplin diferitele tipuri de configurații de sârmă disponibile și să o selectați pe cea care se potrivește cel mai bine nevoilor aplicației. Cu configurația potrivită, Senzorii RTD sunt capabili să ofere măsurători de temperatură exacte și fiabile.