Sự khác biệt giữa RTD 2, 3 và 4 dây là gì? – Thiết bị đo nhiệt độ chất lượng nhất Việt Nam

Sự độc lạ giữa RTD 2, 3 và 4 dây là gì ?Sự độc lạ giữa RTD 2, 3 và 4 dây là gì ?RTD hoạt động giải trí bằng cách gửi một lượng dòng điện đã biết qua

cảm biến RTD

và sau đó đo điện áp rơi trên điện trở đó ở nhiệt độ nhất định. Bởi vì mọithành phần Pt100 trong mạchcó chứa thành phần cảm ứng gồm có dây dẫn, đầu nối và chính thiết bị đo sẽ đưa thêm điện trở vào mạch, điều quan trọng là hoàn toàn có thể loại trừ những điện trở không mong ước khi đo điện áp rơi trên Yếu tố cảm ứng của RTD .
Cách thông số kỹ thuật mạch sẽ xác lập mức độ đúng chuẩn của điện trở của cảm ứng hoàn toàn có thể được thống kê giám sát đúng chuẩn và mức độ đọc nhiệt độ hoàn toàn có thể bị xô lệch bởi điện trở không tương quan trong mạch. Vì dây dẫn được sử dụng giữa thành phần điện trở và dụng cụ đo có điện trở, nên tất cả chúng ta cũng phải phân phối phương tiện đi lại bù cho sự không đúng chuẩn này .

Vật liệu dây

Khi chỉ định vật tư dây RTD, cần cẩn trọng để chọn dây dẫn tương thích với nhiệt độ và môi trường tự nhiên mà cảm ứng sẽ tiếp xúc khi sử dụng. Khi lựa chọn dây dẫn, nhiệt độ là yếu tố quan trọng số 1, tuy nhiên, những đặc tính vật lý như năng lực chống mài mòn và đặc tính chìm trong nước cũng hoàn toàn có thể quan trọng. Ba khu công trình thông dụng nhất là :

• Đầu dò cách điện PVC phân phối dải nhiệt độ từ – 40 đến 105 ° C, với năng lực chống mài mòn tốt và hoàn toàn có thể vận dụng cho việc ngâm trong nước .
• Đầu dò pt100 cách điện PFA phân phối dải nhiệt độ từ – 267 đến 260 ° C với năng lực chống mài mòn tuyệt vời. Chúng cũng rất tốt cho những ứng dụng Chìm trong nước .
• Mặc dù Đầu dò pt100 cách điện bằng sợi thủy tinh cung ứng dải nhiệt độ cao hơn từ – 73 đến 482 ° C, nhưng hoạt động giải trí của nó dưới sự mài mòn hoặc ngâm nước được coi là không hiệu suất cao .

Vì dây dẫn được sử dụng giữa thành phần điện trở và dụng cụ đo có điện trở, nên tất cả chúng ta cũng phải cung ứng phương tiện đi lại bù cho sự không đúng chuẩn này .

Khả năng chống quy đổi nhiệt độ

RTD là một thiết bị tuyến tính hơn cặp nhiệt điện, nhưng nó vẫn nhu yếu phải tương thích với đường cong. Phương trình Callendar-Van Dusen đã được sử dụng trong nhiều năm để tính gần đúng đường cong RTD :

Trong đó :

R T = Điện trở ở nhiệt độ T
R o = Điện trở ở T = 0ºC
α = Hệ số nhiệt độ ở T = 0ºC ((thường là + 0,00392Ω / Ω / ºC))
δ = 1,49 (giá trị điển hình cho 0,00392 bạch kim)
β = 0 T> 0 0. 11 (điển hình) T

Giá trị đúng mực của những thông số α, β và δ được xác lập bằng cách thử nghiệm RTD ở bốn nhiệt độ và giải những phương trình hiệu quả. Phương trình quen thuộc này đã được thay thế sửa chữa vào năm 1968 bằng một đa thức bậc 20 để cung ứng một đường cong tương thích đúng mực hơn. Biểu đồ của phương trình này cho thấy RTD là một thiết bị tuyến tính hơn so với cặp nhiệt điện .

Cấu hình dây RTD

Có ba loại thông số kỹ thuật dây, 2 dây, 3 dây và 4 dây, thường được sử dụng trong mạch cảm ứng RTD. Cấu hình 2 dây với vòng bù cũng là một lựa chọn .

2 liên kết RTD

Cấu hình RTD 2 dây là đơn giản nhất trong số các thiết kế mạch RTD. Trong cấu hình nối tiếp này, một dây dẫn duy nhất kết nối mỗi đầu của phần tử RTD với thiết bị giám sát. Vì điện trở được tính toán cho mạch bao gồm điện trở trong dây dẫn và đầu nối cũng như điện trở trong phần tử RTD, nên kết quả sẽ luôn chứa một số sai số.

Vòng tròn biểu lộ những ranh giới của thành phần điện trở đến điểm hiệu chuẩn. Cấu hình 3 hoặc 4 dây phải được lan rộng ra từ điểm hiệu chuẩn để toàn bộ những điện trở chưa hiệu chuẩn được bù .
Điện trở RE được lấy từ thành phần điện trở và là giá trị phân phối cho chúng tôi phép đo nhiệt độ đúng chuẩn. Thật không may, khi chúng tôi thực thi phép đo điện trở, thiết bị sẽ chỉ ra RTOTAL :
Trong đó
RT = R1 + R2 + RE

Điều này sẽ tạo ra kết quả đọc nhiệt độ cao hơn nhiệt độ thực tế đang được đo. Nhiều hệ thống có thể được hiệu chỉnh để loại bỏ điều này. Hầu hết các RTD kết hợp dây thứ ba với điện trở R3. Dây này sẽ được nối với một bên của phần tử điện trở cùng với dây dẫn 2.

Mặc dù việc sử dụng những đầu nối và đầu nối thử nghiệm chất lượng cao hoàn toàn có thể giảm thiểu sai số này, nhưng không hề vô hiệu trọn vẹn. Cấu hình RTD 2 dây là hữu dụng nhất với những cảm ứng có điện trở cao hoặc trong những ứng dụng không yên cầu độ đúng mực cao .

3 liên kết RTD

Cấu hình RTD 3 dây là thiết kế mạch RTD được sử dụng phổ biến nhất và có thể được nhìn thấy trong các ứng dụng giám sát và quy trình công nghiệp. Trong cấu hình này, hai dây liên kết phần tử cảm biến với thiết bị giám sát ở một bên của phần tử cảm biến và một dây liên kết nó ở phía bên kia của nó.

Nếu sử dụng ba dây dẫn giống nhau và chiều dài của chúng bằng nhau thì R1 = R2 = R3. Bằng cách đo điện trở qua dây dẫn 1, 2 và thành phần điện trở, người ta đo được tổng trở của mạng lưới hệ thống ( R1 + R2 + RE ) .
Nếu cũng đo điện trở qua dây dẫn 2 và 3 ( R2 + R3 ), tất cả chúng ta thu được điện trở của chỉ dây dẫn và vì tổng thể những điện trở của dây dẫn đều bằng nhau, trừ giá trị này ( R2 + R3 ) khỏi tổng điện trở của mạng lưới hệ thống ( R1 + R2 + RE ) chỉ cho tất cả chúng ta RE và một phép đo nhiệt độ đúng chuẩn đã được thực thi .
Bởi vì đây là tác dụng trung bình, phép đo sẽ chỉ đúng mực nếu cả ba dây liên kết có cùng điện trở .

Lỗi đo cầu 3 dây

Nếu tất cả chúng ta biết V S và V O, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể tìm R g và sau đó giải ra nhiệt độ. Điện áp không cân đối V O của một cây cầu có R 1 = R 2 là :

Nếu R g = R 3 thì V O = 0 và cầu cân bằng. Điều này có thể được thực hiện bằng tay, nhưng nếu chúng ta không muốn làm một sự cân bằng cầu sử dụng, chúng tôi chỉ có thể giải quyết cho R g về V O .

Biểu thức này giả định điện trở dây dẫn bằng không. Nếu R g được đặt cách cây cầu một khoảng chừng nào đó trong thông số kỹ thuật 3 dây thì điện trở dây dẫn RL sẽ Open mắc tiếp nối đuôi nhau với cả R g và R 3 .

Một lần nữa chúng ta giải cho R g .

Thuật ngữ sai số sẽ nhỏ nếu V o nhỏ, tức là cầu gần cân đối. Mạch này hoạt động giải trí tốt với những thiết bị như máy đo biến dạng, chỉ đổi khác giá trị điện trở vài Phần Trăm, nhưng RTD đổi khác điện trở đáng kể theo nhiệt độ. Giả sử điện trở RTD là 200 ohms và cầu được phong cách thiết kế cho 100 ohms :
Vì tất cả chúng ta không biết giá trị của R L, tất cả chúng ta phải sử dụng phương trình ( a ), vì thế tất cả chúng ta nhận được :
Câu vấn đáp đúng tất yếu là 200 ohms. Đó là một sai số nhiệt độ khoảng chừng 2,5 ºC .
Trừ khi bạn thực sự hoàn toàn có thể đo điện trở của RL hoặc cân đối cầu, kỹ thuật 3 dây cơ bản không phải là một chiêu thức đúng mực để đo nhiệt độ tuyệt đối với RTD. Một cách tiếp cận tốt hơn là sử dụng kỹ thuật 4 dây .

Kết nối 4 dây RTD

Cấu hình này là phức tạp nhất và do đó tốn thời gian và tốn kém nhất để cài đặt, nhưng nó cho kết quả chính xác nhất.

Điện áp đầu ra của cầu là một chỉ báo gián tiếp của điện trở RTD. Cầu nhu yếu bốn dây liên kết, một nguồn bên ngoài và ba điện trở có thông số nhiệt độ bằng không. Để tránh đặt ba điện trở triển khai xong cầu vào cùng nhiệt độ với cảm ứng RTD, RTD được tách khỏi cầu bằng một cặp dây nối dài :
Các dây nối dài này tạo lại yếu tố mà tất cả chúng ta đã gặp phải lúc đầu : Trở kháng của dây nối dài tác động ảnh hưởng đến đọc nhiệt độ. Hiệu ứng này hoàn toàn có thể được giảm thiểu bằng cách sử dụng cấu hình cầu ba dây :
Trong thông số kỹ thuật RTD 4 dây, hai dây link thành phần cảm ứng với thiết bị giám sát ở cả hai bên của thành phần cảm ứng. Một bộ dây phân phối dòng điện được sử dụng để đo và bộ còn lại đo điện áp rơi trên điện trở .
Với thông số kỹ thuật 4 dây, thiết bị sẽ cho dòng điện không đổi ( I ) qua những dây dẫn bên ngoài, 1 và 4 .

Cầu Wheatstone tạo ra mối quan hệ phi tuyến tính giữa sự thay đổi điện trở và sự thay đổi điện áp đầu ra của cầu. Điều này kết hợp đặc tính kháng nhiệt độ phi tuyến tính của RTD bằng cách yêu cầu một phương trình bổ sung để chuyển đổi điện áp đầu ra của cầu thành trở kháng RTD tương đương.

Điện áp rơi được đo trên những dây dẫn bên trong, 2 và 3. Vì vậy, từ V = IR, tất cả chúng ta khám phá điện trở của riêng thành phần, không có tác động ảnh hưởng từ điện trở của dây dẫn. Điều này mang lại lợi thế hơn so với thông số kỹ thuật 3 dây chỉ khi sử dụng những dây dẫn khác nhau và điều này hiếm khi xảy ra .

Thiết kế cầu 4 dây này bù đắp hoàn toàn cho tất cả điện trở được tìm thấy trong các dây dẫn và đầu nối giữa chúng. Cấu hình RTD 4 dây chủ yếu được sử dụng trong phòng thí nghiệm và các cơ sở khác, nơi cần độ chính xác cao.

Cấu hình 2 dây với một vòng kín

Vẫn còn một thông số kỹ thuật khác, hiếm gặp, là thông số kỹ thuật 2 dây tiêu chuẩn với một vòng dây khép kín dọc theo ( Hình 5 ). Chức năng này giống như thông số kỹ thuật 3 dây, nhưng sử dụng thêm một dây để làm như vậy. Một cặp dây riêng không liên quan gì đến nhau được phân phối như một vòng lặp để bù cho điện trở dây dẫn và những đổi khác xung quanh trong điện trở dây dẫn .