Wat is het verschil tussen 2-, 3-, en 4-draads RTD-sensoren?

Weerstandstemperatuurdetectoren (RTD's) zijn een type temperatuursensor die op grote schaal wordt gebruikt in verschillende industriële toepassingen vanwege hun nauwkeurigheid, herhaalbaarheid, en stabiliteit. Deze apparaten meten de temperatuur door de verandering in weerstand te detecteren wanneer de temperatuur van een materiaal verandert.

Het belangrijkste verschil tussen 2-, 3-, en 4-draads RTD-sensoren ligt in hoe ze omgaan met de weerstand van de verbindingsdraden, Met 2-draads is het minst nauwkeurig omdat het de draadweerstand in de meting omvat, 3-draad compenseert het gedeeltelijk, en 4-draads elimineert de draadweerstand volledig, het bieden van de hoogste nauwkeurigheid, maar ook de meest complexe en duur om te implementeren; 3-draads de meest gebruikte optie maken voor industriële toepassingen.

2-Draad RTD:
Eenvoudigste ontwerp, minst duur.
Meet de weerstand van zowel het RTD -element als de verbindingsdraden, leidend tot onnauwkeurige metingen, vooral met lange draadlengtes.
Geschikt voor toepassingen waar een hoge nauwkeurigheid niet kritisch is.

3-Draad RTD:
Gebruikt een extra draad om de weerstand van de verbindingsdraden gedeeltelijk te compenseren.
Biedt een verbeterde nauwkeurigheid in vergelijking met 2-draads, waardoor het het meest wordt gebruikt in industriële omgevingen.
Biedt een goed evenwicht tussen nauwkeurigheid en kosten.

4-Draad RTD:
Beschouwd als de meest nauwkeurige configuratie omdat het de weerstand van het RTD -element volledig isoleert van de verbindingsdraden.
Vereist een complexer circuit en wordt vaak gebruikt in laboratoriumtoepassingen waar een hoge precisie nodig is.
Belangrijke punten om te onthouden:
Nauwkeurigheid: 4-draad > 3-draad > 2-draad
Kosten: 2-draad < 3-draad < 4-draad
Sollicitatie: 2-Draad voor basistoepassingen, 3-Draad voor de meeste industriële toepassingen, 4-Draad voor metingen met hoge precisie

Roestvrij staal RTD Platinum thermische weerstandstemperatuursensor voor industriële en medische apparatuur

TPE injectietemperatuursensor RTD PT100 voor buizen

4-Draad RTD Platinum thermische weerstandssensor voor temperatuurzender

RTD -sondes zijn beschikbaar in verschillende configuraties, inclusief 2-draads, 3-draad, en 4-draads modellen. Er zijn significante verschillen tussen deze typen waarmee rekening moet worden gehouden bij het selecteren van het juiste apparaat voor een toepassing.
Factoren om te overwegen

Bij het kiezen tussen 2-draads, 3-draad, en 4-draads RTD-sensoren, Er zijn verschillende factoren om te overwegen, inbegrepen:

Omgevingsfactoren
Bepaalde omgevingsfactoren, zoals hoge niveaus van elektrische ruis of interferentie, kan interferentie creëren die meetfouten kan veroorzaken.

Toepassingsvereisten
Verschillende toepassingen vereisen verschillende nauwkeurigheidsdrempels. Het is absoluut essentieel dat de sensor voldoende nauwkeurigheid biedt voor een specifieke toepassing.

Budgettaire beperkingen
Bij het kiezen van een RTD voor een bepaalde toepassing, Kosten zijn een belangrijke overweging. Omdat de 4-draads configuratie meer componenten omvat, 4-Draad RTD's zijn meestal duurder dan 2-draads of 3-draads RTD's.
RTD -draadconfiguratietypen

Hoe een RTD -circuit wordt geconfigureerd, bepaalt hoe nauwkeurig de sensorweerstand wordt berekend en hoeveel externe weerstand in het circuit de temperatuurlezing kan vervormen.

Elk van de drie configuratietypen, 2-draad, 3-draad, en 4-draads, heeft zijn eigen voor- en nadelen, en het kiezen van de juiste hangt af van de toepassing. Door de kenmerken van elke configuratie te begrijpen, Ingenieurs en technici kunnen ervoor zorgen dat de RTD -sensor het meest effectief wordt gebruikt.

2-Draadconfiguratie van RTD
De 2-draads RTD-configuratie is de eenvoudigste van de RTD-circuitontwerpen. In deze seriële configuratie, Een enkele lead verbindt elk uiteinde van het RTD -element met het bewakingsapparaat. Omdat de weerstand berekende voor het circuit de weerstand tussen de draden en de RTD -connector omvat, evenals de weerstand in het element, Het resultaat zal altijd een zekere mate van fouten bevatten.

2-Draadconfiguratiediagram van de RTD -platina -weerstandstemperatuursensor

De cirkels vertegenwoordigen de elementgrenzen op de kalibratiepunten. De weerstand Re wordt uit het weerstandselement gehaald, en deze waarde geeft ons een nauwkeurige temperatuurmeting. Helaas, Wanneer we een weerstandsmeting doen, Het instrument zal rtotaal aangeven:

Waar rt = r1 + R2 + R3

Dit zal een hogere temperatuur lezing produceren dan de werkelijke gemeten temperatuurlezing. Hoewel deze fout kan worden verminderd met behulp van hoogwaardige testkabels en connectoren, het is onmogelijk om het volledig te elimineren.

Daarom, De 2-draads RTD-configuratie is het meest nuttig bij gebruik met sensoren met een hoge weerstand of in toepassingen waar zeer hoge nauwkeurigheid niet vereist is.

3-Draadconfiguratie van RTD
De 3-draads RTD-configuratie is het meest gebruikte RTD-circuitontwerp en wordt vaak gezien in industrieel proces- en monitoringtoepassingen. In deze configuratie, Twee draden verbinden het detectie -element op het bewakingsapparaat aan de ene zijde van het detectie -element en de ene draad verbindt het aan de andere kant.

3-Draadconfiguratiediagram van de RTD -platina -weerstandstemperatuursensor

Als drie draden van hetzelfde type worden gebruikt en zijn ze gelijk in lengte, Dan R1 = R2 = R3. Door de weerstand van leads te meten 1 En 2 en het resistieve element, de totale systeemweerstand (R1 + R2 + MET BETREKKING TOT) wordt gemeten.

Als de weerstand ook wordt gemeten door leads 2 En 3 (R2 + R3), We hebben alleen de weerstand van de leads, en omdat alle loodweerstanden gelijk zijn, die waarde aftrekken (R2 + R3) van de totale systeemweerstand ( R1 + R2 + MET BETREKKING TOT) Bladeren alleen RE, en er is een nauwkeurige temperatuurmeting gedaan.

Omdat dit een gemiddeld resultaat is, De meting is alleen nauwkeurig als alle drie de draden dezelfde weerstand hebben.

4-Draadconfiguratie van RTD
Deze configuratie is het meest complex en daarom de meest tijdrovende en duur om te installeren, Maar het levert de meest nauwkeurige resultaten op.
De uitgangsspanning van de brug geeft indirect de RTD -weerstand aan. De brug vereist vier verbindingsdraden, een externe voeding, en drie weerstanden met een nul temperatuurcoëfficiënt. Om te voorkomen dat de drie brugweerstanden op dezelfde temperatuur worden onderworpen als de RTD -sensor, De RTD wordt geïsoleerd uit de brug door een paar verlengdraden.

4-Draadconfiguratiediagram van de RTD -platina -weerstandstemperatuursensor

Deze uitbreidingsdraden reproduceren het probleem dat we aanvankelijk tegenkwamen: De weerstand van de verlengdraden beïnvloedt de temperatuurlezing. Dit effect kan worden geminimaliseerd met behulp van een drie-draads brugconfiguratie.

In een 4-draads RTD-configuratie, Twee draden verbinden het detectie -element met het bewakingsapparaat aan weerszijden van het detectie -element. Eén set draden biedt de stroom voor meting, en de andere set draden meet de spanningsval over de weerstand.

Met de 4-draads configuratie, Het instrument levert een constante stroom (I) door externe leads 1 En 4. De RTD Wheatstone -brug creëert een niet -lineair verband tussen veranderingen in weerstand en veranderingen in de uitgangsspanning van de brug. De reeds niet-lineaire temperatuurweerstand die kenmerkend is voor de RTD wordt verder gecompliceerd door de noodzaak van een extra vergelijking om de uitgangsspanning van de brug om te zetten in de equivalente RTD-impedantie.

De spanningsval wordt gemeten over de binnenkabel 2 En 3. Daarom, van v = ir, We kennen alleen de weerstand van het element, niet beïnvloed door de loodweerstand. Dit is slechts een voordeel ten opzichte van de 3-draads configuratie als verschillende leads worden gebruikt, wat zelden het geval is.

Dit 4-draads brugontwerp compenseert volledig voor alle weerstand in de leads en de connectoren daartussen. De 4-draads RTD-configuratie wordt voornamelijk gebruikt in laboratoria en andere omgevingen waar een hoge nauwkeurigheid vereist is.

2-Draadconfiguratie met gesloten lus

Nog een configuratieoptie, Hoewel zeldzaam vandaag, is de standaard 2-draads configuratie met een gesloten lus van draden ernaast. Deze configuratie werkt hetzelfde als de 3-draads configuratie, maar gebruikt een extra draad om dit te bereiken. Een afzonderlijk paar draden wordt verstrekt als een lus om compensatie te bieden voor de loodweerstand en omgevingsvariaties in de loodweerstand.

PT1000 Platinumweerstand 2-draads TD Temperatuursensor voor barbecuegrill

Max31865 3-draads RTD Platinum-weerstandstemperatuurdetector

RTD -platina -weerstandstemperatuursensor voor lithiumbatterij

Conclusie

RTD -configuraties zijn een waardevol hulpmiddel in de industrie – in staat om aan de meeste nauwkeurigheidsvereisten te voldoen. Met de juiste configuratieselectie, RTD -sondes kunnen nauwkeurige metingen bieden die betrouwbaar en herhaalbaar zijn in verschillende harde omgevingen. Om de beste resultaten te bereiken, Het is belangrijk om de verschillende soorten beschikbare draadconfiguraties volledig te begrijpen en degene te selecteren die het beste bij de applicatiebehoeften past. Met de juiste configuratie, RTD -sensoren kunnen nauwkeurige en betrouwbare temperatuurmetingen bieden.