Was ist der Unterschied zwischen 2-, 3-, und 4-Draht-RTD-Sensoren?

Widerstandstemperaturdetektoren (RTDs) sind eine Art von Temperatursensor, die aufgrund ihrer Genauigkeit in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen häufig verwendet werden, Wiederholbarkeit, und Stabilität. Diese Geräte messen die Temperatur, indem sie die Änderung des Widerstands bei der Temperatur eines Materials erfasst.

Der Schlüsselunterschied zwischen 2-, 3-, und 4-Wire-RTD-Sensoren liegt darin, wie sie mit dem Widerstand der Verbindungsdrähte umgehen, Da 2-Wire am wenigsten genau ist, da er den Drahtwiderstand in der Messung enthält, 3-verdrahtet es teilweise aus, und 4-Wire beseitigt den Drahtwiderstand vollständig, Bereitstellung der höchsten Genauigkeit, aber auch die komplexeste und teuerste implementieren; 3-Wire zur am häufigsten verwendeten Option für industrielle Anwendungen machen.

2-Draht Rtd:
Einfachste Design, BEWENDET GEHALTE.
Misst den Widerstand sowohl des RTD-Elements als auch der Verbindungsdrähte, Dies führt insbesondere bei langen Kabellängen zu ungenauen Messwerten.
Geeignet für Anwendungen, bei denen eine hohe Genauigkeit nicht entscheidend ist.

3-Draht Rtd:
Verwendet einen zusätzlichen Draht, um den Widerstand der Verbindungsdrähte teilweise auszugleichen.
Bietet eine verbesserte Genauigkeit im Vergleich zu 2-Draht, Damit wird es am häufigsten in industriellen Umgebungen verwendet.
Bietet ein gutes Gleichgewicht zwischen Genauigkeit und Kosten.

4-Draht Rtd:
Gilt als die genaueste Konfiguration, da sie den Widerstand des RTD-Elements vollständig von den Verbindungsdrähten isoliert.
Erfordert eine komplexere Schaltung und wird häufig in Laboranwendungen eingesetzt, bei denen hohe Präzision erforderlich ist.
Wichtige Punkte, die Sie sich merken sollten:
Genauigkeit: 4-Draht > 3-Draht > 2-Draht
Kosten: 2-Draht < 3-Draht < 4-Draht
Anwendung: 2-Draht für grundlegende Anwendungen, 3-Draht für die meisten industriellen Anwendungen, 4-Draht für hochpräzise Messungen

RTD-Platin-Wärmewiderstandstemperatursensor aus Edelstahl für industrielle und medizinische Geräte

TPE-Einspritztemperatursensor RTD PT100 für Rohre

4-Draht-RTD-Platin-Thermowiderstandssensor für Temperaturtransmitter

Widerstandsthermometer sind in verschiedenen Konfigurationen erhältlich, inklusive 2-Draht, 3-Draht, und 4-Draht-Modelle. Es gibt erhebliche Unterschiede zwischen diesen Typen, die bei der Auswahl des geeigneten Geräts für eine Anwendung berücksichtigt werden müssen.
Zu berücksichtigende Faktoren

Bei der Wahl zwischen 2-Draht, 3-Draht, und 4-Draht-RTD-Sensoren, Es sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen, einschließlich:

Umweltfaktoren
Bestimmte Umweltfaktoren, wie z. B. starkes elektrisches Rauschen oder Interferenzen, kann zu Störungen führen, die zu Messfehlern führen können.

Bewerbungsvoraussetzungen
Unterschiedliche Anwendungen erfordern unterschiedliche Genauigkeitsschwellen. Es ist absolut wichtig, dass der Sensor eine ausreichende Genauigkeit für eine bestimmte Anwendung bietet.

Haushaltsbeschränkungen
Bei der Auswahl eines RTD für eine bestimmte Anwendung, Kosten sind eine wichtige Überlegung. Weil die 4-Wire-Konfiguration mehr Komponenten umfasst, 4-Draht-RTDs sind in der Regel teurer als 2-Draht- oder 3-Draht-RTDs.
RTD -Kabelkonfigurationstypen

Wie ein RTD -Schaltkreis konfiguriert ist.

Jeder der drei Konfigurationstypen, 2-Draht, 3-Draht, und 4-Draht, hat seine eigenen Vor- und Nachteile, und die Auswahl des richtigen Auswählens hängt von der Anwendung ab. Durch das Verständnis der Eigenschaften jeder Konfiguration, Ingenieure und Techniker können sicherstellen, dass der RTD -Sensor am effektivsten verwendet wird.

2-Drahtkonfiguration von RTD
Die 2-Draht-RTD-Konfiguration ist die einfachste RTD-Schaltungskonstruktion. In dieser seriellen Konfiguration, Ein einzelnes Kabel verbindet jedes Ende des RTD-Elements mit dem Überwachungsgerät. Denn der für den Stromkreis berechnete Widerstand umfasst den Widerstand zwischen den Drähten und dem RTD-Anschluss sowie den Widerstand im Element, Das Ergebnis wird immer einen gewissen Fehler enthalten.

2-Drahtkonfigurationsdiagramm des RTD-Platin-Widerstandstemperatursensors

Die Kreise stellen die Elementgrenzen an den Kalibrierungspunkten dar. Der Widerstandswert RE wird vom Widerstandselement übernommen, und dieser Wert liefert uns eine genaue Temperaturmessung. Bedauerlicherweise, wenn wir eine Widerstandsmessung durchführen, Das Instrument zeigt RTOTAL an:

Wobei RT = R1 + R2 + R3

Dies führt zu einem höheren Temperaturwert als der tatsächliche gemessene Temperaturwert. Während dieser Fehler durch Verwendung hochwertiger Testleitungen und Anschlüsse reduziert werden kann, Es ist unmöglich, es vollständig zu beseitigen.

daher, Die 2-Wire-RTD-Konfiguration ist am nützlichsten, wenn sie mit hochbeständigen Sensoren oder in Anwendungen verwendet werden, bei denen keine sehr hohe Genauigkeit erforderlich ist.

3-Drahtkonfiguration von RTD
Die 3-Wire-RTD-Konfiguration ist das am häufigsten verwendete RTD-Schaltungsdesign und wird häufig in industriellen Prozess- und Überwachungsanwendungen zu sehen. In dieser Konfiguration, Zwei Drähte verbinden das Erfassungselement mit dem Überwachungsgerät auf einer Seite des Erfassungselements und ein Kabel verbindet es auf der anderen Seite.

3-Drahtkonfigurationsdiagramm des RTD-Platin-Widerstandstemperatursensors

Wenn drei Drähte desselben Typs verwendet werden und sie gleich lang sind, dann r1 = r2 = r3. Durch Messung des Widerstands von Leitungen 1 Und 2 und das Widerstandselement, der Gesamtsystemwiderstand (R1 + R2 + RE) wird gemessen.

Wenn der Widerstand auch durch Leads gemessen wird 2 Und 3 (R2 + R3), Wir haben nur den Widerstand der Leads, und da alle Bleifestigkeiten gleich sind, Subtrahieren Sie diesen Wert (R2 + R3) aus dem Gesamtsystemwiderstand ( R1 + R2 + RE) Blätter nur re, und es wurde eine genaue Temperaturmessung durchgeführt.

Da dies ein durchschnittliches Ergebnis ist, Die Messung ist nur genau, wenn alle drei Drähte den gleichen Widerstand haben.

4-Drahtkonfiguration von RTD
Diese Konfiguration ist die komplexeste und daher zeitaufwändigste und teuerste Installation, Aber es liefert die genauesten Ergebnisse.
Die Brückenausgangsspannung gibt indirekt den RTD -Widerstand an. Die Brücke benötigt vier Verbindungsdrähte, eine externe Stromversorgung, und drei Widerstände mit einem Temperaturkoeffizienten mit Null. Um zu verhindern, dass die drei Brückenwiderstände der gleichen Temperatur wie der RTD -Sensor ausgesetzt werden, Die RTD wird durch ein Paar Verlängerungsdrähte aus der Brücke isoliert.

4-Drahtkonfigurationsdiagramm des RTD-Platin-Widerstandstemperatursensors

Diese Verlängerungsdrähte reproduzieren das Problem, das wir anfangs angetroffen haben: Der Widerstand der Verlängerungsdrähte beeinflusst den Temperaturwert. Dieser Effekt kann durch Verwendung einer Drei-Draht-Brückenkonfiguration minimiert werden.

In einer 4-Draht-RTD-Konfiguration, Zwei Drähte verbinden das Erfassungselement mit dem Überwachungsgerät auf beiden Seiten des Erfassungselements. Ein Satz von Drähten liefert den Strom für die Messung, und der andere Drähtesatz misst den Spannungsabfall über den Widerstand.

Mit der 4-Draht-Konfiguration, Das Instrument liefert einen konstanten Strom (ICH) durch externe Leads 1 Und 4. Die RTD -Weizensteinbrücke erzeugt eine nichtlineare Beziehung zwischen Änderungen des Widerstands und Änderungen der Brückenausgangsspannung. Die bereits nichtlineare temperaturresistenzcharakteristische der RTD wird durch die Notwendigkeit einer zusätzlichen Gleichung, die Brückenausgangsspannung in die äquivalente RTD-Impedanz umzuwandeln, weiter erschwert.

Der Spannungsabfall wird über die inneren Leitungen gemessen 2 Und 3. daher, von v = ir, Wir kennen den Widerstand des Elements allein, von dem Bleifestigkeit nicht beeinflusst. Dies ist nur ein Vorteil gegenüber der 3-Wire-Konfiguration, wenn verschiedene Leads verwendet werden, das ist selten der Fall.

Dieses 4-Draht-Brückenkonstruktion kompensiert den Widerstand in den Leitungen und den Anschlüssen zwischen ihnen vollständig. Die 4-Wire-RTD-Konfiguration wird hauptsächlich in Labors und anderen Umgebungen verwendet, in denen eine hohe Genauigkeit erforderlich ist.

2-Kabelkonfiguration mit geschlossener Schleife

Eine andere Konfigurationsoption, Obwohl heute selten, ist die Standard-2-Draht-Konfiguration mit einer geschlossenen Kabelschleife daneben. Diese Konfiguration fungiert genauso wie die 3-Wire-Konfiguration, verwendet aber einen zusätzlichen Draht, um dies zu erreichen. Ein separates Paar von Drähten wird als Schleife bereitgestellt, um eine Kompensation für den Bleifestigkeit und die Umgebungsschwankungen des Bleiwiderstands zu erhalten.

PT1000 Platinwiderstand 2-Draht-TD-Temperatursensor für Barbecue-Grill

Max31865 3-Draht-RTD-Platin-Widerstandstemperaturdetektor

RTD -Platinwiderstandstemperatursensor für Lithiumbatterie

Abschluss

RTD -Konfigurationen sind ein wertvolles Instrument in der Branche – in der Lage, die meisten Genauigkeitsanforderungen zu erfüllen. Mit der richtigen Konfigurationsauswahl, RTD-Sonden können genaue Messungen liefern, die in einer Vielzahl rauer Umgebungen zuverlässig und wiederholbar sind. Um die besten Ergebnisse zu erzielen, Es ist wichtig, die verschiedenen Arten der verfügbaren Kabelkonfigurationen vollständig zu verstehen und diejenige auszuwählen, die den Anwendungsanforderungen am besten entspricht. Mit der richtigen Konfiguration, RTD-Sensoren sind in der Lage, genaue und zuverlässige Temperaturmessungen zu liefern.