Која је разлика између 2-, 3-, и 4-жични РТД сензори?

Отпорни температурни детектори (Ртс) су тип температурног сензора који се широко користи у разним индустријским применама због своје тачности, поновљивост, и стабилност. Ови уређаји мере температуру тако што осећају промену отпора када се температура материјала промени.

Кључна разлика између 2-, 3-, и 4-жичне РТД сензоре лежи у томе како они управљају отпором спојних жица, при чему је 2-жична најмање тачна јер укључује отпор жице у мерењу, 3-жица то делимично надокнађује, и 4-жични у потпуности елиминише отпор жице, обезбеђујући највећу тачност, али и најсложенији и најскупљи за имплементацију; чинећи 3-жичну опцију најчешће коришћеном за индустријску примену.

2-Вире РТД:
Најједноставнији дизајн, најјефтинији.
Мери отпор и РТД елемента и спојних жица, што доводи до нетачних очитавања посебно код дугих жица.
Погодно за апликације где висока прецизност није критична.

3-Вире РТД:
Користи додатну жицу да делимично компензује отпор жица за повезивање.
Нуди побољшану прецизност у поређењу са 2-жичним, што га чини најчешће коришћеним у индустријским окружењима.
Пружа добар баланс између тачности и цене.

4-Вире РТД:
Сматра се најпрецизнијом конфигурацијом јер потпуно изолује отпор РТД елемента од спојних жица.
Захтева сложеније коло и често се користи у лабораторијским апликацијама где је потребна висока прецизност.
Кључне тачке које треба запамтити:
Прецизност: 4-жица > 3-жица > 2-жица
Цост: 2-жица < 3-жица < 4-жица
Апликација: 2-жица за основне примене, 3-жица за већину индустријских употреба, 4-жица за мерења високе прецизности

Сензор температуре отпорности на температуру од нерђајућег челика РТД од платине за индустријску и медицинску опрему

ТПЕ сензор температуре убризгавања РТД ПТ100 за цеви

4-вире ртд платинасти сензор топлотне отпорности за предајник температуре

РТД сонде су доступне у различитим конфигурацијама, укључујући 2-жичне, 3-жица, и 4-жичне моделе. Постоје значајне разлике између ових типова које се морају узети у обзир при избору одговарајућег уређаја за примену.
Фактори које треба узети у обзир

Приликом избора између 2-жичне, 3-жица, и 4-жичне РТД сензоре, постоји неколико фактора које треба узети у обзир, укључујући:

Фактори животне средине
Одређени фактори животне средине, као што су високи нивои електричног шума или сметњи, може створити сметње које могу узроковати грешке у мерењу.

Захтеви за пријаву
Различите апликације захтевају различите прагове тачности. Апсолутно је неопходно да сензор обезбеди довољну тачност за одређену примену.

Буџетска ограничења
Када бирате РТД за било коју одређену примену, трошак је важан фактор. Зато што конфигурација са 4 жице укључује више компоненти, 4-жичани РТД обично су скупљи од 2-жичних или 3-жичних РТД-а.
Типови конфигурације РТД жице

Како је РТД коло конфигурисано одређује колико је прецизно израчунат отпор сензора и колики спољни отпор у колу може пореметити очитавање температуре.

Сваки од три типа конфигурације, 2-жица, 3-жица, и 4-жични, има своје предности и мане, а избор правог зависи од апликације. Разумевањем карактеристика сваке конфигурације, инжењери и техничари могу осигурати да се РТД сензор користи најефикасније.

2-Конфигурација жице за РТД
2-жична РТД конфигурација је најједноставнији дизајн РТД кола. У овој серијској конфигурацији, један вод повезује сваки крај РТД елемента са уређајем за надзор. Пошто отпор израчунат за коло укључује отпор између жица и РТД конектора, као и отпор у елементу, резултат ће увек садржати одређени степен грешке.

2-дијаграм конфигурације жице РТД платинског отпорног температурног сензора

Кругови представљају границе елемената на тачкама калибрације. Отпор РЕ се узима из отпорничког елемента, а ова вредност ће нам дати тачно мерење температуре. Нажалост, када извршимо мерење отпора, инструмент ће показати РТОТАЛ:

Где је РТ = Р1 + Р2 + Р3

Ово ће произвести веће очитавање температуре од стварно измерене температуре. Док се ова грешка може смањити коришћењем висококвалитетних проводника и конектора, немогуће га је потпуно елиминисати.

Стога, 2-жична РТД конфигурација је најкориснија када се користи са сензорима високог отпора или у апликацијама где није потребна веома висока прецизност.

3-Конфигурација жице за РТД
3-жична РТД конфигурација је најчешће коришћени дизајн РТД кола и често се виђа у индустријским процесима и апликацијама за праћење. У овој конфигурацији, две жице повезују сензорски елемент са уређајем за праћење на једној страни сензорског елемента и једна жица га повезује са друге стране.

3-дијаграм конфигурације жице РТД платинског отпорног температурног сензора

Ако се користе три жице истог типа и једнаке су по дужини, онда је Р1 = Р2 = Р3. Мерењем отпора проводника 1 и 2 и отпорни елемент, укупни отпор система (Р1 + Р2 + РЕ) се мери.

Ако се отпор мери и преко проводника 2 и 3 (Р2 + Р3), имамо само отпор проводника, а пошто су сви отпори олова једнаки, одузимајући ту вредност (Р2 + Р3) од укупног отпора система ( Р1 + Р2 + РЕ) оставља само РЕ, и извршено је тачно мерење температуре.

Пошто је ово просечан резултат, мерење ће бити тачно само ако све три жице имају исти отпор.

4-Конфигурација жице за РТД
Ова конфигурација је најкомплекснија и стога је најскупља и дуготрајна за инсталацију, али даје најтачније резултате.
Излазни напон моста индиректно указује на отпор РТД-а. За мост су потребне четири спојне жице, екстерно напајање, и три отпорника са нултим температурним коефицијентом. Да би се спречило да три мостна отпорника буду изложена истој температури као и РТД сензор, РТД је изолован од моста паром продужних жица.

4-дијаграм конфигурације жице РТД платинског отпорног температурног сензора

Ове продужне жице репродукују проблем на који смо наишли у почетку: отпор продужних жица утиче на очитавање температуре. Овај ефекат се може минимизирати коришћењем конфигурације моста са три жице.

У 4-жичној РТД конфигурацији, две жице повезују сензорски елемент са уређајем за праћење са обе стране сензорског елемента. Један сет жица обезбеђује струју за мерење, а други сет жица мери пад напона на отпорнику.

Са 4-жичном конфигурацијом, инструмент даје константну струју (Ја) преко спољних водова 1 и 4. РТД Вхеатстоне мост ствара нелинеарну везу између промена отпора и промена излазног напона моста. Већ нелинеарна карактеристика температурног отпора РТД-а додатно је компликована потребом за додатном једначином за претварање излазног напона моста у еквивалентну РТД импедансу.

Пад напона се мери на унутрашњим водовима 2 и 3. Стога, из В = ИР, знамо отпор самог елемента, на које не утиче отпор олова. Ово је само предност у односу на 3-жичну конфигурацију ако се користе различити каблови, што је ретко случај.

Овај 4-жични дизајн моста у потпуности компензује сав отпор у водовима и конекторима између њих. 4-жична РТД конфигурација се првенствено користи у лабораторијама и другим окружењима где је потребна висока прецизност.

2-Конфигурација жице са затвореном петљом

Друга опција конфигурације, иако ретко данас, је стандардна 2-жична конфигурација са затвореном петљом жица поред ње. Ова конфигурација функционише исто као и 3-жична конфигурација, али користи додатну жицу да то постигне. Посебан пар жица је обезбеђен као петља да би се обезбедила компензација за отпорност електроде и варијације отпора електроде у околини.

ПТ1000 платинасти отпорни 2-жични ТД температурни сензор за роштиљ

МАКС31865 3-жични РТД платинасти детектор температуре отпора

РТД платински отпорни температурни сензор за литијумску батерију

Закључак

РТД конфигурације су вредан алат у индустрији – способан да испуни већину захтева за прецизношћу. Уз прави избор конфигурације, РТД сонде могу да пруже прецизна мерења која су поуздана и поновљива у различитим тешким окружењима. Да бисте постигли најбоље резултате, важно је у потпуности разумети различите врсте доступних конфигурација жица и изабрати ону која најбоље одговара потребама апликације. Са правилном конфигурацијом, РТД сензори су у стању да обезбеде тачна и поуздана мерења температуре.