В чем разница между 2-, 3-, и 4-проводные датчики RTD?

Датчики температуры сопротивления (РДД) представляют собой тип датчика температуры, который широко используется в различных промышленных приложениях благодаря своей точности., повторяемость, и стабильность. Эти устройства измеряют температуру, определяя изменение сопротивления при изменении температуры материала..

Ключевое различие между 2-, 3-, и 4-проводных датчиков RTD зависит от того, как они справляются с сопротивлением соединительных проводов., при этом 2-проводной вариант является наименее точным, поскольку при измерении учитывается сопротивление провода., 3-провод частично это компенсирует, и 4-проводная схема полностью устраняет сопротивление провода, обеспечивающая высочайшую точность, но также является самым сложным и дорогим в реализации; делает 3-проводную схему наиболее часто используемым вариантом для промышленного применения..

2-Провод RTD:
Самый простой дизайн, наименее дорогой.
Измеряет сопротивление как элемента RTD, так и соединительных проводов., приводит к неточным показаниям, особенно при большой длине проводов..
Подходит для применений, где высокая точность не имеет решающего значения..

3-Провод RTD:
Использует дополнительный провод для частичной компенсации сопротивления соединительных проводов..
Обеспечивает повышенную точность по сравнению с 2-проводным способом., что делает его наиболее часто используемым в промышленных условиях..
Обеспечивает хороший баланс между точностью и стоимостью..

4-Провод RTD:
Считается наиболее точной конфигурацией, поскольку полностью изолирует сопротивление элемента RTD от соединительных проводов..
Требует более сложной схемы и часто используется в лабораторных условиях, где необходима высокая точность..
Ключевые моменты, которые следует запомнить:
Точность: 4-проволока > 3-проволока > 2-проволока
Расходы: 2-проволока < 3-проволока < 4-проволока
Приложение: 2-проволока для основных применений, 3-проволока для большинства промышленных применений, 4-проволока для высокоточных измерений

Платиновый термостойкий датчик температуры RTD из нержавеющей стали для промышленного и медицинского оборудования

Датчик температуры впрыска TPE RTD PT100 для труб

4-проводной платиновый датчик термосопротивления rtd для датчика температуры

Датчики RTD доступны в различных конфигурациях., в том числе 2-проводной, 3-проволока, и 4-проводные модели. Между этими типами существуют существенные различия, которые необходимо учитывать при выборе подходящего устройства для конкретного применения..
Факторы, которые следует учитывать

При выборе между 2-проводным, 3-проволока, и 4-проводные датчики RTD, есть несколько факторов, которые следует учитывать, включая:

Факторы окружающей среды
Определенные факторы окружающей среды, например, высокий уровень электрического шума или помех, может создавать помехи, которые могут вызвать ошибки измерения.

Требования к приложению
Различные приложения требуют разных порогов точности.. Абсолютно важно, чтобы датчик обеспечивал достаточную точность для конкретного применения..

Бюджетные ограничения
При выборе RTD для какого-либо конкретного применения, стоимость является важным фактором. Поскольку 4-проводная конфигурация включает в себя больше компонентов, 4-проводные ТПС, как правило, дороже, чем 2-проводные или 3-проводные ТПС..
Типы конфигурации проводов RTD

От того, как сконфигурирована схема RTD, зависит, насколько точно рассчитывается сопротивление датчика и насколько внешнее сопротивление в цепи может исказить показания температуры..

Каждый из трех типов конфигурации, 2-проволока, 3-проволока, и 4-проводной, имеет свои преимущества и недостатки, и выбор подходящего зависит от приложения. Понимая характеристики каждой конфигурации, инженеры и техники могут обеспечить наиболее эффективное использование датчика RTD..

2-Конфигурация проводов RTD
Конфигурация 2-проводного RTD является самой простой из схем RTD.. В этой последовательной конфигурации, один провод соединяет каждый конец элемента RTD с устройством мониторинга.. Поскольку сопротивление, рассчитанное для цепи, включает сопротивление между проводами и разъемом RTD, а также сопротивление в элементе., результат всегда будет содержать некоторую степень ошибки.

2-Схема конфигурации проводов платинового резистивного датчика температуры RTD

Кружками обозначены границы элементов в точках калибровки.. Сопротивление RE снимается с резисторного элемента, и это значение даст нам точное измерение температуры. К сожалению, когда мы проводим замер сопротивления, прибор покажет RTOTAL:

Где RT = R1 + Р2 + Р3

Это даст более высокое показание температуры, чем фактическое измеренное значение температуры.. Хотя эту ошибку можно уменьшить, используя качественные измерительные провода и разъемы., полностью устранить его невозможно.

Поэтому, 2-проводная конфигурация RTD наиболее полезна при использовании с датчиками с высоким сопротивлением или в приложениях, где не требуется очень высокая точность..

3-Конфигурация проводов RTD
Конфигурация 3-проводного RTD является наиболее часто используемой схемой RTD и часто встречается в промышленных процессах и приложениях мониторинга.. В этой конфигурации, два провода соединяют чувствительный элемент с устройством контроля на одной стороне чувствительного элемента, а один провод соединяет его с другой стороны..

3-Схема конфигурации проводов платинового резистивного датчика температуры RTD

Если используются три провода одного типа и одинаковой длины, тогда R1 = R2 = R3. Путем измерения сопротивления проводов 1 и 2 и резистивный элемент, общее сопротивление системы (Р1 + Р2 + РЭ) измеряется.

Если сопротивление также измеряется через провода 2 и 3 (Р2 + Р3), у нас есть только сопротивление проводов, и поскольку сопротивления всех выводов равны, вычитая это значение (Р2 + Р3) от общего сопротивления системы ( Р1 + Р2 + РЭ) оставляет только РЕ, и было произведено точное измерение температуры.

Так как это средний результат, измерение будет точным только в том случае, если все три провода имеют одинаковое сопротивление..

4-Конфигурация проводов RTD
Эта конфигурация является самой сложной и, следовательно, самой трудоемкой и дорогой в установке., но он дает наиболее точные результаты.
Выходное напряжение моста косвенно указывает на сопротивление RTD.. Для моста требуется четыре соединительных провода., внешний источник питания, и три резистора с нулевым температурным коэффициентом. Чтобы три мостовых резистора не подвергались воздействию той же температуры, что и датчик RTD., RTD изолирован от моста парой удлинителей..

4-Схема конфигурации проводов платинового резистивного датчика температуры RTD

Эти удлинители воспроизводят проблему, с которой мы столкнулись изначально.: сопротивление удлинительных проводов влияет на показания температуры. Этот эффект можно минимизировать, используя трехпроводную мостовую схему..

В 4-проводной конфигурации RTD, два провода соединяют чувствительный элемент с устройством контроля по обе стороны от чувствительного элемента. Один набор проводов обеспечивает ток для измерения., а другой набор проводов измеряет падение напряжения на резисторе..

В 4-проводной конфигурации, прибор выдает постоянный ток (я) через внешние ссылки 1 и 4. Мост RTD Уитстона создает нелинейную зависимость между изменениями сопротивления и изменениями выходного напряжения моста.. И без того нелинейная характеристика термостойкости RTD еще больше усложняется необходимостью дополнительного уравнения для преобразования выходного напряжения моста в эквивалентное полное сопротивление RTD..

Падение напряжения измеряется на внутренних выводах. 2 и 3. Поэтому, от V = IR, мы знаем только сопротивление элемента, не подвержен влиянию сопротивления свинца. Это преимущество перед 3-проводной конфигурацией только в том случае, если используются разные провода., что бывает редко.

Эта 4-проводная мостовая конструкция полностью компенсирует все сопротивления в выводах и разъемах между ними.. Конфигурация 4-проводного RTD в основном используется в лабораториях и других средах, где требуется высокая точность..

2-Конфигурация проводов с замкнутым контуром

Другой вариант конфигурации, хотя сегодня это редкость, стандартная 2-проводная конфигурация с замкнутым контуром проводов рядом с ней. Эта конфигурация работает так же, как и 3-проводная конфигурация., но для этого использует дополнительный провод. Отдельная пара проводов предусмотрена в виде петли для компенсации сопротивления провода и изменений сопротивления провода в окружающей среде..

Платиновый резистивный 2-проводной датчик температуры PT1000 TD для гриля-барбекю

MAX31865 3-проводной платиновый резистивный термометр сопротивления RTD

Платиновый резистивный датчик температуры RTD для литиевой батареи

Заключение

Конфигурации RTD являются ценным инструментом в промышленности. – способен удовлетворить большинство требований к точности. При правильном выборе конфигурации, Датчики RTD могут обеспечивать точные измерения, которые являются надежными и воспроизводимыми в различных суровых условиях.. Для достижения наилучших результатов, важно полностью понимать различные типы доступных конфигураций проводов и выбирать ту, которая лучше всего соответствует потребностям приложения.. При правильной конфигурации, Датчики RTD способны обеспечить точные и надежные измерения температуры..