Российский производитель и эксклюзивный представитель известных мировых брендов КИПиА
Российский производитель и эксклюзивный представитель известных мировых брендов КИПиА
Статьи по КИПиАТемператураОтличия между двухпроводной, трехпроводной и четырехпроводной схемы подключения термосопротивления
Термосопротивления, которые являются одним из видов датчиков температуры, широко используются в различных промышленных приложениях благодаря своей точности, повторяемости и стабильности. Эти устройства измеряют температуру, определяя изменение электрического сопротивления материала при изменении его температуры.
Термопреобразователи сопротивления выпускаются в различных конфигурациях, включая двухпроводные, трехпроводные и четырехпроводные схемы подключения. Между этими типами существуют существенные различия, которые необходимо учитывать при выборе подходящего устройства для конкретной задачи.
Содержание
При выборе между двухпроводным, трехпроводным и четырехпроводным термосопротивлением необходимо учитывать несколько факторов, в том числе:
Каждый из трех типов схемы подключения — двухпроводной, трехпроводной и четырехпроводной — имеет свои преимущества и недостатки, и выбор правильной конфигурации зависит от конкретной задачи. Понимая характеристики каждой конфигурации, инженеры и технические специалисты могут обеспечить наиболее эффективное использование датчика RTD.
Схемы подключения термосопротивления являются бесценным инструментом в промышленном мире — они способны удовлетворить большинство требований к точности. При правильном выборе конфигурации зонды RTD могут обеспечить точные измерения, надежность и повторяемость в широком диапазоне жестких условий эксплуатации. Для достижения наилучших результатов важно иметь полное представление о различных типах схем проводов и выбрать тот, который наилучшим образом соответствует техническим требованиям. При правильной конфигурации термопреобразователь сопротивления способен обеспечить точные и надежные измерения температуры.
2-проводная схема подключения термопреобразователей сопротивления является самой простой среди схем. В этой последовательной конфигурации один провод соединяет каждый конец элемента термосопротивления с устройством мониторинга. Поскольку сопротивление, рассчитанное для цепи, включает в себя сопротивление между проводами и разъемами ТДС, а также сопротивление в элементе, результат всегда будет содержать некоторую погрешность.
Круг представляет собой границы элемента до точки калибровки. Сопротивление RE берется из элемента сопротивления и является значением, которое обеспечит нам точное измерение температуры. К сожалению, когда мы измеряем сопротивление, прибор показывает RTOTAL:
где RT = R1 + R2 + R3.
В результате показания температуры будут выше, чем на самом деле. Хотя использование высококачественных тестовых проводов и разъемов может уменьшить эту погрешность, полностью исключить ее невозможно.
В результате двухпроводная схема подключения RTD наиболее полезна при использовании датчиков с высоким сопротивлением или в приложениях, где не требуется высокая точность.
3-проводная схема подключения термосопротивления — наиболее часто используемая схема RTD, которую можно встретить в промышленных процессах и системах мониторинга. В этой конфигурации два провода соединяют чувствительный элемент с контрольным устройством с одной стороны чувствительного элемента, а один — с другой.
Если используются три провода одинакового типа и их длина равна, то R1 = R2 = R3. Измеряя сопротивление через провода 1 и 2, а также через элемент сопротивления, измеряется общее сопротивление системы (R1 + R2 + RE).
Если сопротивление измеряется также через выводы 2 и 3 (R2 + R3), мы получим сопротивление только проводов, а поскольку сопротивления всех проводов равны, вычитание этого значения (R2 + R3) из общего сопротивления системы (R1 + R2 + RE) оставляет нам только RE, и точное измерение температуры выполнено.
Поскольку это усредненный результат, измерение будет точным только в том случае, если все три соединительных провода имеют одинаковое сопротивление.
Эта конфигурация является наиболее сложной и, следовательно, наиболее трудоемкой и дорогостоящей в установке, но она дает наиболее точные результаты.
Выходное напряжение моста является косвенным показателем сопротивления ТДС. Для моста требуется четыре соединительных провода, внешний источник и три резистора с нулевым температурным коэффициентом. Чтобы не подвергать три резистора, завершающие мост, той же температуре, что и датчик температуры, термосопротивление отделяется от моста парой удлинительных проводов.
Эти удлинительные провода воссоздают проблему, с которой мы столкнулись вначале: импеданс удлинительных проводов влияет на показания температуры. Этот эффект можно свести к минимуму, используя трехпроводную конфигурацию моста.
В 4х-проводной схеме подключения термопреобразователя два провода соединяют чувствительный элемент с устройством контроля по обе стороны от чувствительного элемента. Один набор проводов обеспечивает ток, используемый для измерения, а другой измеряет падение напряжения на резисторе.
При четырехпроводной схемы подключения датчик пропускает постоянный ток (I) через внешние выводы, 1 и 4.
Мост Витстоуна термосопротивления создает нелинейную зависимость между изменением сопротивления и изменением выходного напряжения моста. Это усугубляет и без того нелинейную характеристику термосопротивления, требуя дополнительного уравнения для преобразования выходного напряжения моста в эквивалентное сопротивление.
Падение напряжения измеряется на внутренних выводах, 2 и 3. Таким образом, из V = IR мы узнаем сопротивление только элемента, без влияния сопротивления проводов. Это дает преимущество перед 3х-проводными схемами подключения только в том случае, если используются разнородные провода, а это случается редко.
Четырехпроводная конструкция моста полностью компенсирует все сопротивления проводов и соединителей между ними. 4-проводные термосопротивления используются в основном в лабораториях и других условиях, где требуется высокая точность.
Еще один вариант подключения, хотя и редко встречающийся, — это стандартная 2х-проводная схема подключения с замкнутым контуром. Эта конфигурация функционирует так же, как и 3-проводная, но для этого используется дополнительный провод. Отдельная пара проводов используется в качестве петли для компенсации сопротивления провода и изменений сопротивления провода в окружающей среде.
