Трехпроводная схема подключения термосопротивления


Трехпроводная схема подключения термосопротивления | Сиб Контролс

Трехпроводное подключение RTD

Компромиссом между двухпроводной и четырехпроводной схемой подключения датчика температуры RTD является трехпроводная схема, которая выглядит следующим образом:

 

Вольтметр «A» измеряет сумму напряжений на RTD и на нижнем по схеме токоподводящем проводе. Вольтметр «B» измеряет падение напряжения только на верхнем по схеме проводе. Если оба провода будут иметь одинаковое сопротивление, то разница показаний вольтметра «А» и вольтметра «B» дадут падение напряжения на датчике RTD:

VRTD = Vmeter(A) − Vmeter(B)

Если сопротивления двух соединительных проводов точно идентичны (включая электрическое сопротивление любых соединений в контуре измерений), то рассчитанное напряжение будет точно соответствовать напряжению на датчике RTD, и ошибки за счет паразитного сопротивления соединительных проводов не будет. Но любая разница в сопротивлении проводов тут же скажется на точности измерений. Таким образом, мы видим, что схема RTD с тремя соединительными проводами уменьшает стоимость соединения (за счет экономии кабельной продукции по отношению к четырех проводной схеме соединений), однако применение данной схемы соединений, отрицательно сказывается на точности измерений.

Нужно понимать, что в реальном применении RTD с трехпроводной схемой соединений показывающие вольтметры не используются. На практике, при использовании RTD применяются аналоговые или цифровые схемы, которые определяют величины напряжений и выполняют необходимые расчеты, чтобы компенсировать падение напряжения на сопротивлении соединительных проводов. Вольтметры, показанные на схемах трех- и с четырехпроводных схемах, служат только для того, чтобы иллюстрировать фундаментальные понятия, а не демонстрировать практические схемотехнические решения. Практическая электронная схема для трехпроводной схемы подключения RTD показана на следующем рисунке:

 

Необходимо еще раз подчеркнуть фундаментальное ограничение любой трехпроводной цепи: компенсация сопротивления проводов возможна настолько, насколько точно сопротивления соединительных сигнальных проводов равны друг другу. Это накладывает ограничение на применяемый кабель. Обычно для подключения RTD используются инструментальные кабели, специально разработанные для данных целей.

Подключение термосопротивлений

Выберите продукцию из спискаНормирующие измерительные преобразователи...НПСИ-ТП нормирующий преобразователь сигналов термопар и напряжения ...НПСИ-237-ТП нормирующий преобразователь сигналов термопар и напряжения, IP65 ...НПСИ-ТС нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений ...НПСИ-237-ТС нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений, IP65 ...НПСИ-150-ТП1 нормирующий преобразователь сигналов термопар и напряжения ...НПСИ-150-ТС1 нормирующий преобразователь сигналов термометров сопротивления ...НПСИ-110-ТП1 нормирующий преобразователь сигналов термопар и напряжения ...НПСИ-110-ТС1 нормирующий преобразователь сигналов термометров сопротивления ...НПСИ-230-ПМ10 нормирующий преобразователь сигналов потенциометров ...НПСИ-200-ГРТП модули гальванической развязки токовой петли...НПСИ-200-ГР1/ГР2 модули гальванической развязки токового сигнала (4…20) мА...НПСИ-200-ГР1.2 модуль разветвления 1 в 2 и гальванической развязки сигнала (4…20) мА...НПСИ-ДНТВ нормирующий преобразователь действующих значений напряжения и тока...НПСИ-ДНТН нормирующий преобразователь действующих значений напряжения и тока ...НПСИ-200-ДН/ДТ нормирующие преобразователи действующих значений напряжения и тока...НПСИ-МС1 преобразователь мощности, напряжения, тока, коэффициента мощности...НПСИ-500-МС3 измерительный преобразователь параметров трёхфазной сети с RS-485 и USB ...НПСИ-500-МС1 измерительный преобразователь параметров однофазной сети с RS-485 и USB ...НПСИ-УНТ нормирующий измерительный преобразователь унифицированных сигналов с сигнализацией...НПСИ-237-УНТ нормирующий измерительный преобразователь унифицированных сигналов с сигнализацией, IP65 ...НПСИ-ЧВ/ЧС нормирующие преобразователи частоты, периода, длительности сигналов, частоты сети...ПНТ-х-х нормирующий преобразователь сигналов термопар...ПСТ-х-х нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений...ПНТ-a-Pro нормирующий преобразователь сигналов термопар программируемый...ПCТ-a-Pro нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений программируемый...ПНТ-b-Pro нормирующий преобразователь сигналов термопар программируемый...ПCТ-b-Pro нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений программируемыйБарьеры искробезопасности (искрозащиты)...КА5011Ех барьеры искробезопасности активные, одноканальные приёмники сигнала (4…20) мА от пассивных или активных источников, HART ...КА5022Ех барьеры искробезопасности активные двухканальные приёмники сигнала (4…20) мА от пассивных источников...КА5013Ех барьеры искробезопасности активные, разветвители сигнала 1 в 2, HART, шина питания ...КА5031Ех барьеры искробезопасности активные, одноканальные приёмники сигнала (4…20) мА от активных источников, HART ...КА5032Ех барьеры искробезопасности активные, двухканальные приёмники сигнала (4…20) мА от активных источников, HART ...КА5131Ех барьеры искробезопасности активные, одноканальные передатчики сигнала (4…20) мА от активных источников, HART ...КА5132Ех барьеры искробезопасности активные, двухканальные передатчики сигнала (4…20) мА от активных источников...КА5241Ех барьеры искробезопасности, приёмники дискретных сигналов, 1 канал...КА5242Ех барьеры искробезопасности, приёмники дискретных сигналов, 2 канала...КА5262Ех барьеры искробезопасности, приёмники дискретных сигналов, 2 канала...КА5232Ех барьеры искробезопасности, приёмники дискретных сигналов, 2 канала...КА5234Ех барьеры искрозащиты, приёмники дискретных сигналов, 4 каналаКонтроллеры, модули ввода-вывода...MDS CPU1000, MDS CPU1100 Программируемые логические контроллеры...MDS AIO-1 Модули комбинированные ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов...MDS AIO-1/F1 Модули комбинированные функциональные ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов...MDS AIO-4 Модули комбинированные ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов...MDS AI-8UI Модули ввода аналоговых сигналов тока и напряжения...MDS AI-8TC Модули ввода сигналов термопар, тока и напряжения...MDS AI-8TC/I Модули ввода сигналов термопар, тока и напряжения с индивидуальной изоляцией между входами...MDS AI-3RTD Модули ввода сигналов термосопротивлений и потенциометров...MDS AO-2UI Модули вывода сигналов тока и напряжения...MDS DIO-16BD Модули ввода-вывода дискретных сигналов...MDS DIO-4/4 Модули ввода-вывода дискретных сигналов ...MDS DIO-12h4/4RA Модули ввода-вывода дискретных сигналов высоковольтные...MDS DIO-8H/4RA Модули ввода-вывода дискретных сигналов высоковольтные...MDS DI-8H Модули ввода дискретных сигналов высоковольтные...MDS DO-8RС Модули вывода дискретных сигналов ...MDS DO-16RA4 Модули вывода дискретных сигналов ...MDS IC-USB/485 преобразователь интерфейсов USB и RS-485...MDS IC-232/485 преобразователь интерфейсов RS-232 и RS-485...I-7561 конвертер USB в RS-232/422/485...I-7510 повторитель интерфейса RS-485/RS-485...I-7520 преобразователь интерфейса RS-485/RS-232Измерители-регуляторы технологические...МЕТАКОН-6305 многофункциональный ПИД-регулятор с таймером выдержки...МЕТАКОН-4525 многоканальный ПИД-регулятор...МЕТАКОН-1005 измеритель технологических параметров, щитовой монтаж, RS-485...МЕТАКОН-1015 измеритель, нормирующий преобразователь, щитовой монтаж, RS-485...МЕТАКОН-1105 измеритель, позиционный регулятор, щитовой монтаж, RS-485...МЕТАКОН-1205 измеритель-регулятор, нормирующий преобразователь, контроллер, щитовой монтаж, RS-485...МЕТАКОН-1725 двухканальный измеритель-регулятор, нормирующий преобразователь, щитовой монтаж, RS-485...МЕТАКОН-1745 четырехканальный измеритель-регулятор, нормирующий преобразователь, щитовой монтаж, RS-485...МЕТАКОН-512/522/532/562 многоканальные измерители-регуляторы...Т-424 универсальный ПИД-регулятор...МЕТАКОН-515 быстродействующий универсальный ПИД-регулятор...МЕТАКОН-513/523/533 ПИД-регуляторы...МЕТАКОН-514/524/534 ПДД-регуляторы...МЕТАКОН-613 программные ПИД-регуляторы...МЕТАКОН-614 программные ПИД-регуляторы...СТ-562-М источник тока для ПМТ-2, ПМТ-4Регистраторы видеографические...ИНТЕГРАФ-1100 видеографический безбумажный 4/8/12/16 канальный регистратор данных ...ИНТЕГРАФ-1000/1010 видеографические безбумажные 8/16 канальные регистраторы данных ...ИНТЕГРАФ-3410 видеографический безбумажный регистратор-контроллер термообработки... DataBox Накопитель-архиваторСчётчики, реле времени, таймеры...ЭРКОН-1315 восьмиразрядный одноканальный счётчик импульсов, поддержка RS-485, щитовой монтаж...ЭРКОН-315 счётчик импульсов одноканальный, поддержка RS-485, щитовой монтаж...ЭРКОН-325 счетчик импульсов двухканальный, поддержка RS-485, щитовой монтаж...ЭРКОН-415 тахометр-расходомер...ЭРКОН-615 счетчик импульсов реверсивный многофункциональный, поддержка RS-485, щитовой монтаж...ЭРКОН-714 таймер астрономический...ЭРКОН-214 одноканальное реле времени, цифровая индикация, монтаж на DIN-рельс или на панель...ЭРКОН-224 двухканальное реле времени, цифровая индикация, монтаж на DIN-рельс или на панель...ЭРКОН-215 реле времени программируемое одноканальное, поддержка RS-485, щитовой монтаж, цифровая индикацияБлоки питания и коммутационные устройства...PSM-120-24 блок питания 24 В (5 А, 120 Вт)...PSM-72-24 блок питания 24 В (3 А, 72 Вт)...PSM-36-24 блок питания 24 В (1,5 А, 36 Вт)...PSL низковольтные DC/DC–преобразователи на DIN-рейку 3 и 10 Вт...PSM-4/3-24 многоканальный блок питания 24 В (4 канала по 0,125 А, 3 Вт)...PSM-2/3-24 блок питания 24 В (2 канала по 0,125 А, 3 Вт)...PSM/4R-36-24 блок питания и реле, 24 В (1,5 А, 36 Вт)...БП-24/12-0,5 блок питания 24В/12В (0,5А)...ФС-220 фильтр сетевой...БПР блок питания и реле...БКР блок коммутации реверсивный (пускатель бесконтактный реверсивный)...БР4 блок реле...PS3400.1 блок питания 24 В (40 А) ...PS3200.1 блок питания 24 В (20 А)...PS3100.1 блок питания 24 В (10 А)...PS3050.1 блок питания 24 В (5 А)...PS1200.1 блок питания 24 В (20 А)...PS1100.1 блок питания 24 В (10 А)...PS1050.1 блок питания 24 В (5 А)Программное обеспечение...SetMaker конфигуратор......  История  версий...MDS Utility конфигуратор...RNet программное обеспечение...OPC-сервер для регулятров МЕТАКОН...OPC-сервер для MDS-модулей

Обычно при измерении температуры с помощью термопреобразователя сопротивления на чувствительный элемент (ЧЭ) подают стабилизированный ток возбуждения. В результате на датчике возникает разность потенциалов, пропорциональная сопротивлению, а значит, и измеряемой температуре. Таким образом, измерение температуры сводится к измерению напряжения на ЧЭ.

    Термопреобразователи сопротивления могут подключаться по следующим схемам:

      - двухпроводная;

      - трехпроводная;

      - четырехпроводная.

    Поскольку ЧЭ имеют малое номинальное сопротивление, сравнимое с сопротивлением подводящих проводов, то должны быть приняты меры по устранению влияния сопротивления подводящих проводов на измерение температуры.

 

Двухпроводная схема

    В простейшей двухпроводной схеме влияние сопротивления подводящих проводов не устраняется. Напряжение измеряется не только на ЧЭ, но и на соединительных проводах.

    Такая схема может быть использована в случае, если сопротивлением подводящих проводов (r1,r2) можно пренебречь по сравнению Rt. Дополнительная погрешность, вызванная влиянием сопротивления соединительных проводов, оценивается по формуле (r1+r2)/ Rt.

 

Трёхпроводная схема

    Влияние сопротивления соединительных проводов в трехпроводной схеме устраняется путем компенсации. Компенсация возможна, если соединительные провода одинаковы. В этом случае появляется возможность выделить отдельно напряжение на соединительных проводах и скомпенсировать его. Напряжение  Uп измеряется вольтметром с большим входным сопротивлением, поэтому ток через r2 не течет и Uп=Ur1. При равенстве  r1=r3, Ur3 =Ur1=Uп. Тогда , используя компенсацию, получаем URt = Uизм - 2 Uп. 

    Равенство сопротивлений соединительных проводов,  а также их температурных зависимостей является основным условием применимости трехпроводной схемы.

 

Четырёхпроводная схема

    В четырехпроводной схеме питание ЧЭ током возбуждения производится с помощью одних проводов, а измерение разности потенциалов на ЧЭ – с помощью других. Если измерение напряжения производится высокоомным вольтметром (ток через r2 и r3 не течет), то влияние сопротивления всех проводов полностью исключается.

    Следует учесть, что если измерительный прибор рассчитан на четырехпроводную схему, то датчик к нему можно подключить и по двухпроводной схеме. При этом дополнительная погрешность измерения, вызванная влиянием соединительных проводов, будет иметь величину порядка (r2+r3)/ Rt.

 




Измерение температуры. Датчики термосопротивления | КИПиА от А до Я

Конструктивно датчики термосопротивления представляют собой катушку, намотанную очень тонкой (0,05 или 0,063) медной или платиновой проволокой. Катушка помещается внутрь завальцованной с одной стороны металлической гильзы с герметизирующей засыпкой или заливкой, имеющей электрическое сопротивление более 10 МОм. Выводы катушки соединены с клеммами, расположенными в головке датчика. Совокупность катушки, гильзы и клемм называется чувствительным элементом. Все остальное – корпусом или головкой датчика. По сути дела, датчик термосопротивления является переменным резистором, сопротивление которого меняется по определенному закону в зависимости от температуры среды. Закон изменения сопротивления зависит от градуировки датчика. С эксплуатационной точки зрения можно считать, что закон изменения сопротивления является линейной функцией.

Любая линейная функция, как известно, описывается двумя точками. В случае датчика термосопротивления первой точкой является точка R0 (сопротивление датчика при 0°С), второй точкой – W100 (коэффициент определяющий сопротивление датчика при 100°С).

Основными градуировками датчиков термосопротивления являются 50М, 50П, 100М, 100П, Pt100, 500М и 500П. Цифра в обозначении градуировки указывает на сопротивление датчика в омах при 0°С, то есть определяет упомянутую ранее точку R0. Буква в обозначении указывает на материал проволоки чувствительного элемента (М – медь, П и Pt - платина). Датчики градуировки 100П и Pt100 несмотря на одинаковое R0 и материал проволоки все же имеют разные характеристики. Это различие определяется коэффициентом W100. Платиновые датчики градуировки 100П отечественного производства чаще всего имеют коэффициент W100=1,3910 или W100=1,3850, медные датчики отечественного производства имеют W100=1,4280. Импортные платиновые и медные датчики термосопротивления имеют  W100=1,3850 и W100=1,4260 соответственно. Коэффициент W100 показывает во сколько раз измениться сопротивление R0 датчика термосопротивления при его нагревании с 0 до 100°С.

Так сопротивление датчика градуировки 100П с W100=1,3910 при температуре чувствительного элемента равной 100°С составит:

R100=R0*W100=100(Ом)*1,3910=139,10(Ом)

Таким образом, для прикидочных расчетов, можно принять что на 1 Ом сопротивления датчиков градуировок 100П и Pt100 приходиться 2,5°С. Так при сопротивлении датчика 108 Ом измеряемая им температура равна 20°С. Измерение сопротивления датчика можно производить любым мультиметром, предварительно отсоединив от датчика соединительные провода, чтобы исключить влияние вторичного прибора. Для более точного определения температуры по сопротивлению датчика можно воспользоваться градуировочными таблицами. Для измерения температуры природного и технических газов наиболее часто применяются датчики 50М и 100М, а для измерения температуры воды и пара — 100П и 500П.

С 1 января 2008 года вступил в силу новый ГОСТ Р 8.625—2006 на датчики термосопротивления. Этот ГОСТ отменил понятие W100, заменив его на коэффициентом «альфа». Кроме того, ГОСТ Р 8.625—2006 установил однозначное соответствие между типом чувствительного элемента (М, П или Pt) и коэффициентом "альфа". Так для элемента 50М (100М и т.д) значение "альфа" равно 0,00428, что соответствует старому обозначению W100=1.428, для элемента Pt100 "альфа" равно 0,00385 (W100=1.385), для элемента 100П "альфа" равно 0,00391 (W100=1.391). Поэтому значение "альфа" и W100 в заводских паспортах и на шильдиках новых датчиков термосопротивления могут не указываться.

Подключение датчиков термосопротивления производиться по двух, трех или четырех проводной схеме. Двухпроводная схема подключения используется крайне редко, так как в этом случае сопротивление соединительных проводов вносит существенную погрешность в измерение. Наиболее часто используется трехпроводная схема подключения – именно по этой схеме датчики термосопротивления подключаются к контроллерам Siemens серии S300 как впрочем и к контроллерам других серий и других производителей. Четырехпроводная схема в основном используется при подключении датчиков термосопротивления к приборам технического и коммерческого учета потребления энергоресурсов, где важно максимально точное измерение температуры. Именно при четырехпроводной схеме осуществляется полная компенсация сопротивления соединительных проводов и наибольшая точность показаний. Датчики термосопротивления чаще всего имеют четыре клеммы для подключения соединительных проводов, широко распространены и датчики с тремя клеммами. Датчики с двумя клеммами встречаются редко и, как правило, они имеют соединительные провода фиксированной длины заводского изготовления, с помощью которых датчик присоединяется к вторичному прибору.

Погрешность измерения температуры ΔТ при применении двухпроводной линии связи датчика термосопротивления с вторичным прибором может быть рассчитана по следующей формуле.


Увеличение длины линии связи L приводит к возрастания погрешности, применение провода с большим сечение жилы S приводит к уменьшению погрешности. Удельное сопротивление меди ρ равно 0,0171 Ом*мм2/м. Через множитель 2 учитывается суммарное сопротивление обоих (двух) жил кабеля.

Коэффициент К зависит от градуировки применяемого датчика термосопротивления. Коэффициенты К, приведенные в таблице, были рассчитаны для W100=1,391 (платиновые датчики) и W100=1,428 (медные датчики).

Как видно из таблицы при двухпроводной линии связи с датчиком термосопротивления целесообразно применение провода с большим сечением жилы. Расчет выполнен для одножильных и многожильных проводов и кабелей 3 класса (по ГОСТ 22483-77). Реальная погрешность вносимая в результат измерения двухпроводной линией связи с длиной отличной от 10 метров будет отличаться от расчетной табличной величины.

В случае применения двухпроводной схемы подключения, предпочтительнее использовать датчики сопротивлением 100 или даже 500 Ом, так как сопротивление соединительных проводов в этом случае, вносит меньшую погрешность в результат измерения температуры, чем при применении 50-омного датчика. В некоторых случаях целесообразнее использовать встроенный в головку датчика нормирующий преобразователь.

При подключении датчика температуры к контроллеру Siemens S300 может возникнуть следующая ситуация. При ослаблении контакта от одного или нескольких выводов термометра сопротивления, например, в проходной клеммной коробке наблюдается рост показаний температуры. Причем возрастание показаний температуры происходит медленно и так же медленно потом уменьшается в зависимости от того, как изменяется сопротивление самого термометра. То есть все указывает на то, что происходит реальный нагрев датчика. Но при измерении сопротивления датчика цифровым мультиметром видно, что на самом деле датчик имеет температуру меньшую, чем показывает контроллер. Протяжка всех клеммных соединений устраняет данную проблему.

Платиновые датчики термосопротивления ТСП и Pt100 теоретически имеют диапазон измеряемых температур от -200 до 1100°С. Наиболее распространены датчики с диапазоном -50…350°С. Работа датчиков термосопротивления в этом диапазоне обеспечивает измерение температуры воды, пара и всевозможных технических газов, получивших распространение в промышленности и не требует применения специальных жаростойких марок сталей при их изготовлении. Медные датчики способны работать в диапазоне -200…200°С. Выпускаемые промышленностью датчики ТСМ  имеют температурный диапазон -50…150°С. Для того чтобы датчик термосопротивления можно было заменить, выкрутив из трубы, не перекрывая трубопровод при их монтаже используют защитные гильзы (стаканы). Защитная гильза также предохраняет термометр сопротивления от высокого давления и скоростного напора в трубопроводе.

Гильза вкручивается в вваренную в трубопровод бобышку, а уже в нее вставляется датчик термосопротивления и фиксируется гайкой. Для лучшего теплообмена внутрь гильзы должно быть залито масло. У некоторых датчиков стакан является конструктивной единицей корпуса датчика, поэтому такой датчик вворачивается напрямую в бобышку. При выходе из строя датчика его чувствительный элемент вынимается из корпуса и заменяется новым. Корпус при этом остается на месте и герметичность трубопровода не нарушается. При измерении температуры агрессивных сред на поверхность защитной гильзы наносят полимерное защитное покрытие. Для измерения температуры свыше 300°С как правило используют термопары.

Дополнительную информацию вы можете найти в разделе "Вопрос-ответ".

Посмотреть другие статьи в том числе про измерение температуры.

Схема подключения измерительного преобразователя ТСМТ, ТСПТ

 

Рис. 1 — Схемы подключения к клеммам измерительного преобразователя.

а) двухпроводная

 

б) трехпроводная

 

в) четырехпроводная

 

 

 

Схемы внешних измерительных цепей

 

 

Рис. 2 — Двухпроводная схема подключения термометра сопротивления

 

 

Рис. 3 — Трехпроводная схема подключения термометра сопротивления

 

Рис. 4 — Четырехпроводная схема подключения термометра сопротивления

 

 

 

Рис. 5 — Схема подключения датчиков температуры с измерительным преобразователем

 

Примечание — В каждом конкретном случае схема внешних соединений первичных датчиков температуры определяется типом вторичного измерительного прибора и содержится в эксплуатационной документации вторичного измерительного прибора.

 

Схемы включения термометров сопротивления и их монтаж — КиберПедия

Термопреобразователи сопротивления (терморезистивные преобразователи) являются измерительными преобразователями сопротивления, преобразующие температуру среды в электрическое сопротивление. Терморезистивные преобразователи могут быть металлическими и полупроводниковыми.

ТС конструктивно выполняются с различными конфигурациями внутренних соединительных проводов .

Двухпроводная схема может использоваться при условии, что сопротивление соединительных проводников ТС не должно превышать 0,1% номинальных значений сопротивлений при 00С.

Включение ТС в измерительные каналы может производиться различными способами. Наиболее популярными являются мостовые схемы включения. При этом необходимо учитывать возможные влияния температуры на соединительные проводники. При незначительных длинах проводников и стабильном температурном поле окружающей среды можно рекомендовать двухпроводное включение ТС в мостовую схему.

 

Конфигурация внутренних соединений ТС

а) – двухпроводная схема; б) – трехпроводная схема; в) – четырехпроводная схема с компенсацией изменения сопротивления выводов; г) – четырехпроводная схема

 

Условие баланса мостовой схемы включает сопротивление соединительных проводников (Rл):

R1 R3 =R2 (Rt + Rл + Rл).

Духпроводная схема включения ТС

 

Очевидно, что в показаниях измерительного канала будет присутствовать погрешность, вносимая изменением сопротивления проводников Rл не зависимо от режимов работы мостовой схемы (сбалансированный или несбалансированный).

Наиболее часто реализуемой схемой включения ТС является трехпроводная схема включения. Условие баланса моста: - для схемы а,

- для схемы б.

Трехпроводная схема включения

Обе схемы реализуют включение сопротивлений соединительных проводников в левую и правую части уравнения, тем самым при идентичности параметров линий связи и внешних условий происходит взаимная компенсация влияния соединительных проводников. Схема а менее предпочтительна, т.к. включено в диагональ питания и своим изменением изменяет напряжение питания моста, тем самым снижает чувствительность в несбалансированном режиме работы моста.

 

Варианты четырёхпроводной схемы включения ТС.

 

а) б)

Четырехпроводная схема включения

 

Условие баланса для схемы а - . Поскольку величины сопротивлений соединительных проводников присутствуют в разных частях уравнения баланса, то происходит взаимная компенсация их изменений.



Условие баланса для схемы б - . Инвариантности к влиянию внешних факторов можно добиться только при условии, что и . Тогда уравнение баланса можно представить в виде .

Монтаж ТС.

ТС устанавливается непосредственно в трубопровод или в карман на глубину (0,3…0,7)D. Наилучшим способом установки ТС является его радиальное расположение, допускается наклонная установка. Если длина ТС превышает 0,13 D, то допускается при установке ТС применять расширитель.

Установка ТС в карман. При длине монтажной части более 500 мм и установки его в горизонтальном или наклонном положении обеспечивают дополнительное крепление, в противном случае могут быть прогибы и вибрации, что приведет к выходу из строя ТС.

Электрическое включение осуществляется соединительными линиями с сечением жил не менее 1…1,5 мм2 с подгонкой сопротивления линий до значения (номинальное сопротивление) указанного в технической документации на вторичный прибор (0 Ом…15 Ом).

При двухпроводной схеме подключения ТС для подгонки отключают концы линии от ТС, надежно закорачивают их и измерительным мостом измеряют сопротивление шлейфа.

Измерение температуры с помощью термометров сопротивления (RTD)

Для подключения термометра RTD используется четырех проводная схема. Возбуждающий ток задается источником тока на ОУ DA4.1-2 и транзисторе VT1. Ток протекает по внешней паре проводов от источника питания +3.3В через резистор Rlim, термометр RTD, резистор Rflt, транзистор VT1, опорный резистор Rref в обратный провод. Величина тока и сопротивление опорного резистора Rref выбраны таким образом чтобы исключить разогрев термометра проходящим током и получить достаточную величину опорного напряжения. В данном случае сила тока составляет 500мкА, а сопротивление Rref=5.1 кОм. При этом опорное напряжение Vref составляет 2.55В. Оно снимается с резистора Rref с помощью дифференциального усилителя на DA2.2 и подается на вход внешнего опорного напряжения встроенного АЦП микроконтроллера.

На микросхемах DA1 и DA4.3 собран источник опорного напряжения 1.25В. Это напряжение используется в качестве задающего напряжения для источника тока.

Для снятия падения напряжения с термометра используется внутренняя пара проводов и инструментальный усилитель на трех ОУ DA2.1,DA2.3,DA2.4. Такая схема позволяет подавить синфазные составляющие во входном сигнале и усилить полезный дифференциальный сигнал. Усиление задается соотношением резисторов Rgain и Ros. В данном случае диапазон напряжений на термометре составляет 9 — 157 мВ, а входной диапазон АЦП составляет 0 — 2.5В. Выберем коэффициент усиления равным 15, при этом диапазон входного сигнала АЦП составит 135 — 2355 мВ. Т.о. останется достаточный запас на калибровку измерительной цепи. После усилителя сигнал с термометра подается на вход АЦП микроконтроллера.

При использовании данной измерительной цепи на выходе АЦП получаем код, показывающий соотношение между сопротивлением термометра и сопротивлением опорного резистора. Из этого факта следует, что для обеспечения стабильности и точности измерений температуры опорный резистор необходимо выбирать с достаточно высокой температурной стабильностью и начальной точностью. ОУ должны обладать малыми шумами, минимальным смещением и малой зависимостью параметров от температуры.

Кроме этого в конечном продукте обязательно использование калибровки измерительной цепи для устранения ошибок смещения и усиления. Пересчет сопротивления термометра в показания температуры осуществляется по методике из ГОСТ 6651-2009 и реализуется в микроконтроллере. Выдача результата осуществляется по токовой петле 4-20мА или по цифровым интерфейсам HART и MODBUS.

Что такое трехпроводной RTD?

Компромисс между двухпроводным и четырехпроводным подключением RTD - это трехпроводное соединение, которое выглядит следующим образом:

В трехпроводной схеме RTD вольтметр «A» измеряет падение напряжения на RTD плюс напряжение на нижнем токоведущем проводе. Вольтметр «B» измеряет только падение напряжения на верхнем токоведущем проводе. Предполагая, что оба токоведущих провода будут иметь (почти) одинаковое сопротивление, вычитая показание вольтметра «B» из показания вольтметра «A», получаем падение напряжения на RTD:

V RTD = V метр (A) - V метр (B)

Еще раз, сопротивление RTD рассчитывается на основе напряжения RTD и известного значения источника тока с использованием закона Ома, как и в 4-проводной схеме.

Если сопротивления двух токоведущих проводов в точности идентичны (и это включает электрическое сопротивление любых соединений в этих токоведущих путях, таких как клеммные колодки), расчетное напряжение RTD будет таким же, как истинное напряжение RTD , и ошибка сопротивления провода не появится. Если, однако, один из этих токоведущих проводов будет иметь большее сопротивление, чем другой, расчетное напряжение RTD не будет таким же, как фактическое напряжение RTD, и это приведет к ошибке измерения.

Таким образом, мы видим, что трехпроводная схема термометра сопротивления снижает стоимость проводов по сравнению с четырехпроводной схемой, но «за счет» потенциальной ошибки измерения. Прелесть четырехпроводной конструкции заключалась в том, что сопротивления проводов не имели никакого значения: истинное определение напряжения RTD (и, следовательно, сопротивления RTD) могло быть сделано независимо от того, какое сопротивление имел каждый провод, или даже если сопротивление проводов было различным для каждого из них. разное. Свойство подавления ошибок трехпроводной схемы, напротив, основывается на предположении, что два токоведущих провода имеют точно такое же сопротивление, что на самом деле может или не может быть правдой.

Следует понимать, что в реальных трехпроводных приборах RTD не используются вольтметры с прямой индикацией, как показано в этих упрощенных примерах. В реальных приборах RTD используются аналоговые или цифровые схемы «кондиционирования» для измерения падений напряжения и выполнения необходимых расчетов для компенсации сопротивления проводов. Вольтметры, показанные на четырехпроводной и трехпроводной схемах, служат только для иллюстрации основных концепций, а не для демонстрации практических конструкций приборов.

Также читайте: Вопросы для интервью RTD

Кредиты: Тони Р.Kuphaldt - Лицензия Creative Commons Attribution 4.0

.

2-, 3- и 4-проводные RTD: в чем разница?

Цепи RTD работают, пропуская ток известной величины через датчик RTD и затем измеряя падение напряжения на этом резисторе при заданной температуре. Поскольку каждый элемент Pt100 в цепи, содержащей чувствительный элемент, включая подводящие провода, соединители и сам измерительный прибор, будет вносить дополнительное сопротивление в схему, важно иметь возможность вычесть нежелательные сопротивления при измерении падения напряжения на Чувствительный элемент RTD.

От того, как сконфигурирована схема, зависит, насколько точно можно рассчитать сопротивление датчика и насколько показания температуры могут быть искажены из-за постороннего сопротивления в цепи. Поскольку подводящий провод, используемый между резистивным элементом и измерительным прибором, сам имеет сопротивление, мы также должны предоставить средства компенсации этой неточности.

Материалы проволоки

При выборе материалов для проводов RTD следует позаботиться о том, чтобы выбрать правильные подводящие провода для температуры и окружающей среды, в которых датчик будет находиться при эксплуатации.При выборе выводных проводов температура, безусловно, является основным фактором, однако физические свойства, такие как сопротивление истиранию и характеристики погружения в воду, также могут иметь значение. Три самых популярных конструкции:
    Зонды с изоляцией из ПВХ
  • работают в диапазоне температур от -40 до 105 ° C, обладают хорошей стойкостью к истиранию и подходят для погружения в воду.
  • Зонды pt100 с изоляцией
  • PFA работают в диапазоне температур от -267 до 260 ° C и обладают отличной стойкостью к истиранию.Они также отлично подходят для погружения в воду.
  • Хотя зонды pt100 с изоляцией из стекловолокна обеспечивают более высокий диапазон температур от -73 до 482 ° C, их характеристики при истирании или погружении в воду считаются не столь эффективными.
Поскольку подводящий провод, используемый между резистивным элементом и измерительным прибором, сам имеет сопротивление, мы также должны предоставить средства компенсации этой неточности.

Устойчивость к температурному преобразованию


RTD - более линейное устройство, чем термопара, но все же требует подгонки кривой.Уравнение Каллендара-Ван Дюзена использовалось в течение многих лет для аппроксимации кривой RTD:

Где:

R T = сопротивление при температуре T
R o = Сопротивление при T = 0ºC
α = Температурный коэффициент при T = 0ºC ((обычно + 0,00392Ω / Ω / ºC))
δ = 1,49 (типичное значение для платины 0,00392)
β = 0 T> 0 0. 11 (типичное) T <0

Точные значения коэффициентов α, β и δ определяются путем тестирования RTD при четырех температурах и решения полученных уравнений.Это знакомое уравнение было заменено в 1968 году полиномом 20-го порядка, чтобы обеспечить более точное соответствие кривой. График этого уравнения показывает, что RTD является более линейным устройством, чем термопара.

Конфигурация проводки RTD

Существует три типа конфигураций проводов: 2-проводная, 3-проводная и 4-проводная, которые обычно используются в цепях датчиков RTD. Также возможна двухпроводная конфигурация с компенсационным контуром.

2-проводные соединения RTD

Двухпроводная конфигурация RTD является самой простой из схем RTD.В этой последовательной конфигурации одножильный провод соединяет каждый конец элемента RTD с устройством мониторинга. Поскольку сопротивление, рассчитанное для схемы, включает сопротивление проводов и разъемов, а также сопротивление элемента RTD, результат всегда будет содержать некоторую степень погрешности.

Кружком обозначены границы элемента сопротивления до точки калибровки. 3- или 4-проводная конфигурация должна быть расширена от точки калибровки, чтобы все неоткалиброванные сопротивления были скомпенсированы.

Сопротивление RE снимается с резистивного элемента и представляет собой значение, которое обеспечивает точное измерение температуры. К сожалению, когда мы измеряем сопротивление, прибор покажет RTOTAL:

Где

RT = R1 + R2 + RE

Это приведет к тому, что показание температуры будет выше, чем фактически измеренное. Многие системы можно откалибровать, чтобы устранить это. Большинство RTD имеют третий провод с сопротивлением R3. Этот провод будет подключен к одной стороне резистивного элемента вместе с выводом 2.

Хотя использование высококачественных измерительных проводов и разъемов может уменьшить эту ошибку, полностью устранить ее невозможно. Провод большего сечения с меньшим сопротивлением минимизирует ошибку. Двухпроводная конфигурация RTD является наиболее полезной для датчиков с высоким сопротивлением или в приложениях, где не требуется высокая точность.

3-проводные соединения RTD

Конфигурация 3-проводного RTD является наиболее часто используемой схемой RTD и может использоваться в промышленных процессах и приложениях для мониторинга.В этой конфигурации два провода соединяют чувствительный элемент с контрольным устройством на одной стороне чувствительного элемента, а один соединяет его с другой стороны.

Если используются три провода одинакового типа и их длины равны, то R1 = R2 = R3. Измеряя сопротивление на проводах 1, 2 и резистивном элементе, измеряется общее сопротивление системы (R1 + R2 + RE).

Если сопротивление также измеряется через выводы 2 и 3 (R2 + R3), мы получаем сопротивление только выводных проводов, а поскольку сопротивления всех выводных проводов равны, вычитая это значение (R2 + R3) из общей системы сопротивление (R1 + R2 + RE) оставляет нам только RE, и было выполнено точное измерение температуры.

Поскольку это усредненный результат, измерение будет точным, только если все три соединительных провода имеют одинаковое сопротивление.

Ошибки измерения 3-проводного моста

Если мы знаем V S и V O , мы можем найти R g и затем решить для температуры. Напряжение небаланса V O моста, построенного с R 1 = R 2 , составляет:

Если R g = R 3 , V O = 0 и мост уравновешен.Это можно сделать вручную, но если мы не хотим выполнять балансировку моста вручную, мы можем просто вычислить для R г через V O .

Это выражение предполагает, что сопротивление проводов равно нулю. Если R g расположен на некотором расстоянии от моста в 3-проводной конфигурации, сопротивление выводов RL появится последовательно с R g и R 3 .

Снова решаем для R г .

Член ошибки будет малым, если V o мало, т.е.е., мост близок к равновесию. Эта схема хорошо работает с такими устройствами, как тензодатчики, которые меняют значение сопротивления всего на несколько процентов, но RTD резко меняет сопротивление с температурой. Предположим, что сопротивление RTD составляет 200 Ом, а мост рассчитан на 100 Ом:

Поскольку мы не знаем стоимость рупий , мы должны использовать уравнение (а), поэтому мы получаем:

Правильный ответ конечно 200 Ом. Это температурная погрешность около 2,5 ° C.

Если вы не можете фактически измерить сопротивление RL или уравновесить мост, базовая 3-проводная технология не является точным методом измерения абсолютной температуры с помощью RTD.Лучше использовать 4-проводную технику.

4-проводные соединения RTD

Эта конфигурация является наиболее сложной и, следовательно, наиболее трудоемкой и дорогой в установке, но дает наиболее точные результаты.

Выходное напряжение моста является косвенным показателем сопротивления RTD. Для моста требуются четыре соединительных провода, внешний источник и три резистора с нулевым температурным коэффициентом. Чтобы не подвергать три резистора завершения моста воздействию той же температуры, что и датчик RTD, RTD отделен от моста парой удлинительных проводов:

Эти удлинительные провода воссоздают проблему, которая была у нас изначально: импеданс удлинительных проводов влияет на показания температуры.Этот эффект можно минимизировать, используя конфигурацию трехпроводного моста:

В 4-проводной конфигурации RTD два провода соединяют чувствительный элемент с контрольным устройством с обеих сторон чувствительного элемента. Один набор проводов подает ток, используемый для измерения, а другой набор измеряет падение напряжения на резисторе.

При 4-проводной конфигурации прибор пропускает постоянный ток (I) через внешние выводы 1 и 4.

Мост Уитстона создает нелинейную зависимость между изменением сопротивления и изменением выходного напряжения моста.Это усугубляет и без того нелинейную характеристику термостойкости RTD, требуя дополнительного уравнения для преобразования выходного напряжения моста в эквивалентное сопротивление RTD.

Падение напряжения измеряется на внутренних выводах 2 и 3. Таким образом, из V = IR мы узнаем сопротивление только элемента, не влияя на сопротивление провода выводов. Это дает преимущество перед 3-проводной конфигурацией только в том случае, если используются разные подводящие провода, а это случается редко.

Эта 4-проводная перемычка полностью компенсирует все сопротивления проводов и соединителей между ними.Конфигурация 4-проводного термометра сопротивления в основном используется в лабораториях и других местах, где требуется высокая точность.

2-проводная конфигурация с замкнутым контуром Еще одна конфигурация, теперь редкая, представляет собой стандартную 2-проводную конфигурацию с замкнутым контуром проводов рядом (Рисунок 5). Это функционирует так же, как и 3-проводная конфигурация, но для этого используется дополнительный провод. Отдельная пара проводов предусмотрена в виде петли для компенсации сопротивления проводов и изменений сопротивления проводов в окружающей среде.

заявка Техническое обучение .

3-проводной датчик RTD | Подключение 3-проводного резистивного датчика температуры

Чтобы свести к минимуму влияние сопротивления проводов, можно использовать трехпроводную конфигурацию. При использовании этого метода два вывода к датчику находятся на соседних плечах. В каждом плече моста есть сопротивление проводов, так что сопротивление нейтрализуется, пока два сопротивления проводов точно одинаковы.

3-проводная цепь RTD

В трехпроводной схеме используются два источника постоянного тока, чтобы компенсировать недостатки, описанные выше для двухпроводных схем.Как и в двухпроводной схеме, источник тока IK2 используется для измерения сопротивления RT, зависящего от температуры, включая сопротивление выводов и оконечных контактов. Дополнительный источник тока IK1 вместе с третьим выводом используется для раздельной компенсации сопротивления выводов и клемм. Если предположить, что сопротивление выводов и клемм у всех трех выводов одинаковое, влияние на точность измерения температуры может быть устранено. Но практика показала, что не всегда можно гарантировать, что сопротивления оконечных контактов всегда одинаковы.

.

Разница между 2-проводными, 3-проводными и 4-проводными резистивными датчиками сопротивления

Разница между 2-проводными, 3-проводными и 4-проводными термометрами сопротивления

Терморезисторы сопротивления

предлагаются с 2-, 3- или 4-проводной конфигурацией. Наилучшая конфигурация для конкретного приложения зависит от ряда факторов, однако конфигурация датчика должна совпадать с датчиком, в противном случае схема компенсации сопротивления выводного провода может оказаться неэффективной.

Также читайте: Введение в RTD

Факторы, которые следует учитывать:

  • Стоимость установки - чем больше проводов, тем выше стоимость
  • Доступное пространство - для большего количества проводов или большего размера требуется больше места
  • Требования к точности - 2-проводные конфигурации могут обеспечить требуемую точность, особенно с элементами высокого сопротивления

Типы конструкций RTD:

  1. 2 Ведущее строительство
  2. 3 ведущего строительства
  3. 4 ведущего строительства

Схема электрических соединений RTD

Конструкции с двумя выводами приводят к добавлению сопротивления выводов к сопротивлению элемента.Следовательно, показание температуры искусственно завышено. На приведенном ниже графике показана температурная погрешность для 2 проводов разного размера и длины для 100-омного платинового RTD при 100 ° C.

2-проводная конструкция

является наименее точной из 3-х типов, поскольку нет способа исключить сопротивление подводящего провода при измерении датчика. Двухпроводные термометры сопротивления в основном используются с короткими проводами или там, где не требуется высокая точность.

Конструкции с 3 выводами приводят к отмене ошибки сопротивления выводов. только , если преобразователь может измерять истинное 3-проводное сопротивление.

  • Подавление ошибки сопротивления отведений наиболее эффективно, когда все провода отведений имеют одинаковое сопротивление. Использование 3 проводов одинакового AWG, длины и состава обычно приводит к совпадению сопротивлений проводов в пределах 5%. На приведенном ниже графике показана температурная погрешность от выводов различных размеров и длин для 3-проводного платинового резистивного датчика температуры 100 Ом при 100 ° C.

Трехпроводная конструкция наиболее часто используется в промышленных приложениях, где третий провод обеспечивает метод удаления среднего сопротивления подводящего провода из результатов измерения датчика.При больших расстояниях между датчиком и контрольно-измерительным прибором можно значительно сэкономить, используя трехжильный кабель вместо четырехжильного кабеля

Трехпроводная схема работает путем измерения сопротивления между # 1 и # 2 (R 1 + 2) и вычитания сопротивления между # 2 и # 3 (R 2 + 3), в результате чего остается только сопротивление лампы RTD (R b ). Этот метод предполагает, что провода 1,2 и 3 имеют одинаковое сопротивление

.

Конструкции с 4 выводами приводят к устранению сопротивления только в том случае, если преобразователь может измерять истинное 4-проводное сопротивление.Истинное 4-проводное измерение сопротивления эффективно устраняет ошибку сопротивления выводов, даже если все 4 провода не одинакового AWG, длины и / или состава.

4-проводная конструкция используется в основном в лаборатории, где требуется высокая точность. В 4-проводном RTD фактическое сопротивление подводящих проводов можно определить и исключить из результатов измерения датчика.

4-проводная схема представляет собой настоящий 4-проводный мост, который работает с использованием проводов 1 и 4 для питания схемы и проводов 2 и 3 для чтения.Этот истинный мостовой метод компенсирует любые различия в сопротивлении выводных проводов.

Взаимозаменяемы ли какие-либо конфигурации?

  • 4-выводные термометры сопротивления обычно можно использовать в качестве 3-проводных резистивных датчиков температуры, отключив (или отсоединив) один из выводов.
  • 4-выводные RTD
  • могут использоваться как 2-выводные RTD путем объединения (закорачивания) общих выводов (обычно одного цвета - белого / белого и красного / красного).
    ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: объединение общих выводов устраняет преимущества снижения сопротивления выводов
  • 3-выводные RTD
  • могут использоваться в качестве 2-выводных RTD путем объединения (закорачивания) общих выводов ((обычно одного цвета)
    ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: объединение общих выводов устраняет преимущества компенсации сопротивления выводов

Также читайте: Разница между RTD, термопарой и термистором

.

rtd 3-проводное соединение, rtd 3-проводное соединение Поставщики и производители на Alibaba.com

Диаметр 10,0 мм 13 контактов Диапазон 2, 3 Высококачественные продукты с гарантией 12 месяцев, лучшее послепродажное обслуживание 6x24 часа Упаковка и упаковка; Доставка Упаковка: 1. полиэтиленовый пакет 2. картонная коробка 3. будут учтены требования заказчика к упаковке. Доставка: Мы можем предложить различные решения по доставке на ваш выбор, например, экспресс-доставку DHL / FedEx / UPS. Что касается массовых заказов, при необходимости также будет предоставлено расценки на морские перевозки.Если у вас возникнут какие-либо вопросы о наших продуктах, пожалуйста, дайте нам знать в любое время, вы получите самый быстрый ответ!

Электростанция, нефтяная промышленность, металлургия и т. Д. Обычно он работает вместе с датчиками температуры, дисплеями и компьютерами для определения и контроля температуры. Область применения химическая промышленность, цементный завод и т. Д.

Резьбовое соединение зонда из нержавеющей стали Датчики температуры pt100, 3 провода Сопутствующие товары Датчик температуры RTD - это своего рода датчик температуры, который широко используется во многих приложениях.Работая с индикаторными приборами, бронированный RTD может выполнять автоматическое определение температуры газа, жидкой среды или твердой поверхности в диапазоне от -200 до 600 ° C. Особенности 1. Короткое время отклика, низкая динамическая ошибка; 2. Малый диаметр и отсутствие ограничений по длине; 3. Высокая точность; 4. Используйте импортную пленку для обеспечения стабильной и надежной работы.

Введение в продукт Ввинчиваемые датчики температуры для стандартных применений преимущественно используются для измерения температуры жидкостей и газов.Решающим критерием выбора является надежное уплотнение этого типа установки при разрежении и избыточном давлении. Защитные гильзы из различных материалов защищают измерительную вставку от химического воздействия и механических повреждений.

.

Формула 2-проводного термометра сопротивления, 3-проводного термометра сопротивления и 4-проводного термометра сопротивления

2-проводной RTD:

где

  • Rpt - сопротивление RTD
  • R2 - сопротивление первого подводящего провода (удлинительный кабель, используемый для подключения RTD)
  • R3 - сопротивление второго провода (удлинительный кабель, используемый для подключения RTD)
  • L2 и L3 - кабельные удлинители

Сопротивления проводов R2 и R3 неизбежно включаются в измеряемое значение.Сопротивление провода можно отменить калибровкой, но только при одной определенной температуре провода (часто при комнатной температуре).

Также читайте: Разница между 2-проводным RTD, 3-проводным RTD и 4-проводным RTD

3-проводной RTD:

где

  • Rpt - сопротивление RTD
  • R1 - сопротивление первого подводящего провода (удлинительный кабель, используемый для подключения RTD)
  • R2 - сопротивление второго провода (удлинительный кабель, используемый для подключения RTD)
  • R3 - сопротивление третьего провода (удлинительный кабель, используемый для подключения RTD)
  • L1, L2 и L3 - кабельные удлинители
  • Ом1 - полное сопротивление между подводящими проводами L2 и L3
  • Ом2 - полное сопротивление между подводящими проводами L1 и L2

Если и только если сопротивления проводов R1 и R3 равны, вы измеряете истинное сопротивление Pt100.Поскольку провод L2 также окрашен в красный цвет (и его трудно понять), вы должны поддерживать все сопротивления проводов R1, R2 и R3 равными.

Также читайте: Разница между RTD, термопарой и термистором

4-проводной RTD:

Полная статья: Как работает 4-проводный RTD?

Источник тока будет поддерживать ток возбуждения постоянно (0,1 - 1 мА). По закону Ома, R = U / I, можно рассчитать сопротивление. Цифровой вольтметр DVM имеет входное сопротивление не менее 10 МОм.

Таким образом, через цифровой вольтметр будет проходить очень небольшой ток, что означает, что падение напряжения на сопротивлениях R2 и R3 практически не будет.

Также читайте: Интервью RTD, вопросы и ответы

Источник: pentronic.se

.

Смотрите также