อะไรคือความแตกต่างระหว่าง 2-, 3-, และเซ็นเซอร์ RTD 4 สาย?

เครื่องตรวจจับอุณหภูมิความต้านทาน (RTD) เป็นประเภทของเซ็นเซอร์อุณหภูมิที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานอุตสาหกรรมที่หลากหลายเนื่องจากความแม่นยำของพวกเขา, การทำซ้ำได้, และความมั่นคง. อุปกรณ์เหล่านี้วัดอุณหภูมิโดยการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงความต้านทานเมื่ออุณหภูมิของวัสดุเปลี่ยนแปลงไป.

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง 2-, 3-, และเซ็นเซอร์ RTD 4 สายอยู่ในวิธีที่พวกเขาจัดการกับความต้านทานของสายเชื่อมต่อ, ด้วย 2 สายนั้นมีความแม่นยำน้อยที่สุดเนื่องจากมีความต้านทานลวดในการวัด, 3-ลวดชดเชยบางส่วนสำหรับมัน, และ 4 สายจะช่วยลดความต้านทานลวดอย่างสมบูรณ์, ให้ความแม่นยำสูงสุด, แต่ยังเป็นสิ่งที่ซับซ้อนและมีราคาแพงที่สุดในการดำเนินการ; การทำ 3 สายเป็นตัวเลือกที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับการใช้งานอุตสาหกรรม.

2-ลวด RTD:
การออกแบบที่ง่ายที่สุด, แพงที่สุด.
วัดความต้านทานของทั้งองค์ประกอบ RTD และสายเชื่อมต่อ, นำไปสู่การอ่านที่ไม่ถูกต้องโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับความยาวลวดยาว.
เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความแม่นยำสูงไม่สำคัญ.

3-ลวด RTD:
ใช้สายพิเศษเพื่อชดเชยความต้านทานของสายเชื่อมต่อบางส่วน.
เสนอความแม่นยำที่ดีขึ้นเมื่อเทียบกับ 2 สาย, ทำให้มันใช้กันมากที่สุดในการตั้งค่าอุตสาหกรรม.
ให้ความสมดุลที่ดีระหว่างความแม่นยำและค่าใช้จ่าย.

4-ลวด RTD:
ถือว่าเป็นการกำหนดค่าที่แม่นยำที่สุดเนื่องจากแยกความต้านทานขององค์ประกอบ RTD ออกจากสายเชื่อมต่ออย่างสมบูรณ์.
ต้องใช้วงจรที่ซับซ้อนมากขึ้นและมักจะใช้ในการใช้งานในห้องปฏิบัติการซึ่งจำเป็นต้องมีความแม่นยำสูง.
ประเด็นสำคัญที่ต้องจดจำ:
ความแม่นยำ: 4-ลวด > 3-ลวด > 2-ลวด
ค่าใช้จ่าย: 2-ลวด < 3-ลวด < 4-ลวด
แอปพลิเคชัน: 2-สายสำหรับการใช้งานพื้นฐาน, 3-สายสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่, 4-ลวดสำหรับการวัดที่แม่นยำสูง

สแตนเลสสตีล RTD แพลตตินัมเซ็นเซอร์ความร้อนความร้อนสำหรับอุปกรณ์อุตสาหกรรมและการแพทย์

เซ็นเซอร์อุณหภูมิการฉีด TPE RTD PT100 สำหรับท่อ

4-Wire Rtd Platinum ความต้านทานความร้อนสำหรับเครื่องส่งสัญญาณอุณหภูมิ

โพรบ RTD มีให้เลือกมากมาย, รวมถึง 2 สาย, 3-ลวด, และรุ่น 4 สาย. มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างประเภทเหล่านี้ที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชัน.
ปัจจัยที่ต้องพิจารณา

เมื่อเลือกระหว่าง 2 สาย, 3-ลวด, และเซ็นเซอร์ RTD 4 สาย, มีหลายปัจจัยที่ต้องพิจารณา, รวมทั้ง:

ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม
ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมบางอย่าง, เช่นเสียงรบกวนทางไฟฟ้าหรือสัญญาณรบกวนในระดับสูง, สามารถสร้างสัญญาณรบกวนที่อาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัด.

ข้อกำหนดของแอปพลิเคชัน
แอปพลิเคชันที่แตกต่างกันต้องการเกณฑ์ความแม่นยำที่แตกต่างกัน. เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่เซ็นเซอร์ให้ความแม่นยำเพียงพอสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะ.

ข้อ จำกัด ด้านงบประมาณ
เมื่อเลือก RTD สำหรับแอปพลิเคชันใด ๆ, ค่าใช้จ่ายคือการพิจารณาที่สำคัญ. เนื่องจากการกำหนดค่า 4 สายเกี่ยวข้องกับส่วนประกอบมากขึ้น, 4-สาย RTDs มีแนวโน้มที่จะแพงกว่า 2 สายหรือ 3 สาย RTDS.
ประเภทการกำหนดค่าสาย RTD

การกำหนดค่าวงจร RTD กำหนดวิธีการคำนวณความต้านทานของเซ็นเซอร์อย่างแม่นยำและความต้านทานภายนอกในวงจรสามารถบิดเบือนการอ่านอุณหภูมิได้อย่างไร.

แต่ละประเภทการกำหนดค่าสามประเภท, 2-ลวด, 3-ลวด, และ 4 สาย, มีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง, และการเลือกสิ่งที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชัน. โดยการทำความเข้าใจลักษณะของการกำหนดค่าแต่ละครั้ง, วิศวกรและช่างเทคนิคสามารถมั่นใจได้ว่าเซ็นเซอร์ RTD ใช้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด.

2-การกำหนดค่าสายไฟของ RTD
การกำหนดค่า RTD แบบ 2 สายนั้นง่ายที่สุดของการออกแบบวงจร RTD. ในการกำหนดค่าอนุกรมนี้, ตะกั่วเดียวเชื่อมต่อแต่ละปลายขององค์ประกอบ RTD กับอุปกรณ์ตรวจสอบ. เนื่องจากความต้านทานที่คำนวณสำหรับวงจรรวมถึงความต้านทานระหว่างสายไฟและตัวเชื่อมต่อ RTD รวมถึงความต้านทานในองค์ประกอบ, ผลลัพธ์จะมีข้อผิดพลาดในระดับหนึ่งเสมอ.

2-ไดอะแกรมการกำหนดค่าลวดของเซ็นเซอร์อุณหภูมิความต้านทาน RTD แพลตตินัม

วงกลมแสดงขอบเขตองค์ประกอบที่จุดสอบเทียบ. ความต้านทาน RE นำมาจากองค์ประกอบตัวต้านทาน, และค่านี้จะทำให้เรามีการวัดอุณหภูมิที่แม่นยำ. น่าเสียดาย, เมื่อเราทำการวัดความต้านทาน, เครื่องมือจะระบุ rtotal:

โดยที่ rt = r1 + R2 + R3

สิ่งนี้จะทำให้การอ่านอุณหภูมิสูงกว่าการอ่านอุณหภูมิที่วัดได้จริง. ในขณะที่ข้อผิดพลาดนี้สามารถลดลงได้โดยใช้โอกาสในการทดสอบและตัวเชื่อมต่อที่มีคุณภาพสูง, เป็นไปไม่ได้ที่จะกำจัดมันอย่างสมบูรณ์.

ดังนั้น, การกำหนดค่า RTD 2 สายมีประโยชน์มากที่สุดเมื่อใช้กับเซ็นเซอร์ความต้านทานสูงหรือในแอปพลิเคชันที่ไม่จำเป็นต้องมีความแม่นยำสูงมาก.

3-การกำหนดค่าสายไฟของ RTD
การกำหนดค่า RTD 3 สายคือการออกแบบวงจร RTD ที่ใช้กันมากที่สุดและมักจะเห็นในกระบวนการอุตสาหกรรมและการตรวจสอบแอปพลิเคชัน. ในการกำหนดค่านี้, สายไฟสองสายเชื่อมต่อองค์ประกอบการตรวจจับกับอุปกรณ์ตรวจสอบที่ด้านหนึ่งขององค์ประกอบการตรวจจับและสายหนึ่งเชื่อมต่อกับอีกด้านหนึ่ง.

3-ไดอะแกรมการกำหนดค่าลวดของเซ็นเซอร์อุณหภูมิความต้านทาน RTD แพลตตินัม

หากใช้สายไฟสามสายชนิดเดียวกันและมีความยาวเท่ากัน, จากนั้น r1 = r2 = r3. โดยการวัดความต้านทานของโอกาสในการขาย 1 และ 2 และองค์ประกอบตัวต้านทาน, ความต้านทานของระบบทั้งหมด (R1 + R2 + อีกครั้ง) วัด.

หากความต้านทานถูกวัดผ่านโอกาสในการขาย 2 และ 3 (R2 + R3), เรามีความต้านทานของผู้นำเท่านั้น, และเนื่องจากความต้านทานตะกั่วทั้งหมดเท่ากัน, การลบค่านั้น (R2 + R3) จากความต้านทานของระบบทั้งหมด ( R1 + R2 + อีกครั้ง) ออกไปอีกครั้ง, และมีการวัดอุณหภูมิที่แม่นยำ.

เนื่องจากนี่เป็นผลลัพธ์เฉลี่ย, การวัดจะถูกต้องหากสายไฟทั้งสามมีความต้านทานเหมือนกัน.

4-การกำหนดค่าสายไฟของ RTD
การกำหนดค่านี้มีความซับซ้อนมากที่สุดและใช้เวลามากที่สุดในการติดตั้งและมีราคาแพงที่สุดในการติดตั้ง, แต่มันให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำที่สุด.
แรงดันเอาต์พุตสะพานเอาต์พุตทางอ้อมแสดงถึงความต้านทาน RTD. สะพานต้องใช้สายเชื่อมต่อสี่สาย, แหล่งจ่ายไฟภายนอก, และตัวต้านทานสามตัวที่มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิศูนย์. เพื่อป้องกันไม่ให้ตัวต้านทานสะพานทั้งสามอยู่ภายใต้อุณหภูมิเดียวกับเซ็นเซอร์ RTD, RTD ถูกแยกออกจากสะพานโดยสายไฟเสริมคู่หนึ่ง.

4-ไดอะแกรมการกำหนดค่าลวดของเซ็นเซอร์อุณหภูมิความต้านทาน RTD แพลตตินัม

สายขยายเหล่านี้ทำซ้ำปัญหาที่เราพบในขั้นต้น: ความต้านทานของสายไฟเสริมมีผลต่อการอ่านอุณหภูมิ. เอฟเฟกต์นี้สามารถย่อเล็กสุดได้โดยใช้การกำหนดค่าบริดจ์สามสาย.

ในการกำหนดค่า RTD 4 สาย, สายไฟสองสายเชื่อมต่อองค์ประกอบการตรวจจับกับอุปกรณ์ตรวจสอบที่ด้านใดด้านหนึ่งขององค์ประกอบการตรวจจับ. สายหนึ่งชุดให้กระแสสำหรับการวัด, และชุดสายไฟอื่น ๆ จะวัดแรงดันตกข้ามตัวต้านทาน.

ด้วยการกำหนดค่า 4 สาย, เครื่องมือส่งกระแสคงที่ (ฉัน) ผ่านโอกาสในการขายภายนอก 1 และ 4. สะพาน RTD Wheatstone Bridge สร้างความสัมพันธ์แบบไม่เชิงเส้นระหว่างการเปลี่ยนแปลงในความต้านทานและการเปลี่ยนแปลงในแรงดันเอาต์พุตบริดจ์. ลักษณะการต้านทานอุณหภูมิที่ไม่เป็นเชิงเส้นอยู่แล้วของ RTD นั้นมีความซับซ้อนมากขึ้นโดยความต้องการสมการเพิ่มเติมในการแปลงแรงดันเอาต์พุตบริดจ์เป็นความต้านทาน RTD เทียบเท่า.

แรงดันตกจะวัดผ่านโอกาสในการขายภายใน 2 และ 3. ดังนั้น, จาก v = ir, เรารู้ถึงความต้านทานขององค์ประกอบเพียงอย่างเดียว, ไม่ได้รับผลกระทบจากการต่อต้านตะกั่ว. นี่เป็นเพียงข้อได้เปรียบเหนือการกำหนดค่า 3 สายหากมีการใช้โอกาสในการขายที่แตกต่างกัน, ซึ่งไม่ค่อยเป็นกรณี.

การออกแบบสะพาน 4 สายนี้ชดเชยความต้านทานทั้งหมดในโอกาสในการขายและตัวเชื่อมต่อระหว่างพวกเขา. การกำหนดค่า RTD 4 สายส่วนใหญ่ใช้ในห้องปฏิบัติการและสภาพแวดล้อมอื่น ๆ ที่จำเป็นต้องมีความแม่นยำสูง.

2-การกำหนดค่าสายไฟด้วยวงปิด

ตัวเลือกการกำหนดค่าอื่น, แม้ว่าวันนี้หายาก, คือการกำหนดค่า 2 สายมาตรฐานที่มีห่วงปิดสายไฟถัดจากนั้น. การกำหนดค่านี้ทำหน้าที่เหมือนกับการกำหนดค่า 3 สาย, แต่ใช้สายเพิ่มเติมเพื่อทำสิ่งนี้ให้สำเร็จ. สายคู่แยกต่างหากมีให้เป็นห่วงเพื่อให้ค่าตอบแทนสำหรับการต้านทานตะกั่วและการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมในการต้านทานตะกั่ว.

ความต้านทาน PT1000 แพลตตินัม 2 สายเซ็นเซอร์อุณหภูมิ TD สำหรับย่างบาร์บีคิว

Max31865 เครื่องตรวจจับอุณหภูมิความต้านทานต่อความต้านทานของแพลตตินัม 3 สาย

เซ็นเซอร์อุณหภูมิความต้านทานความต้านทาน RTD แพลตตินัมสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียม

บทสรุป

การกำหนดค่า RTD เป็นเครื่องมือที่มีค่าในอุตสาหกรรม – มีความสามารถในการปฏิบัติตามข้อกำหนดที่แม่นยำที่สุด. ด้วยการเลือกการกำหนดค่าที่เหมาะสม, โพรบ RTD สามารถให้การวัดที่แม่นยำซึ่งเชื่อถือได้และทำซ้ำได้ในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย. เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด, เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องเข้าใจการกำหนดค่าสายไฟประเภทต่าง ๆ ที่มีอยู่อย่างเต็มที่และเลือกแบบที่เหมาะสมกับความต้องการของแอปพลิเคชันที่ดีที่สุด. ด้วยการกำหนดค่าที่เหมาะสม, เซ็นเซอร์ RTD สามารถให้การวัดอุณหภูมิที่แม่นยำและเชื่อถือได้.