Вимірювання температури за допомогою датчиків температури опору

Резистивні датчики температури, такі як Pt100 і Pt1000, вимірюють температуру, використовуючи явище зміни опору металів під впливом температури. Вимірювальним елементом в них є терморезистор, виготовлений з платина. Вони бувають з різними типами датчиків температури, в тому числі паронепроникний JUMO STEAMtemp, "У нас тут є вкладиш JUMO Etemp B, з з'єднувальний кабель, або як портативний індикатор для вимірювання та контролю температури.

Компенсація опору дроту в датчиках температури

Електричні дроти мають опір - чим довший дріт, тим більший опір проводки. Наприклад, кожен метр мідного дроту перерізом 1 мм2 має опір 0,017 Ом. Для кабелів довжиною 3 км це дає похибку вимірювання 10,2 Ω, що означає зміну температури на 4°C.

Щоб компенсувати опір кабелів, датчики температури підключаються трьома способами - за допомогою 2, 3 або 4 дротів.

Датчик температури pt100 - кольори проводів

Пари дротів у Pt100 мають наступні кольори:

• білий/червоний – для проведення струму

• синій/чорний – для зчитування падіння напруги на датчику

Найчастіше ви будете мати справу з білими та червоними проводами.

Двопровідний датчик

2-провідне підключення є найпростішою конфігурацією схеми для датчиків температури опору Pt100. У цій послідовній конфігурації кожен кінець резистивного датчика температури з'єднується з пристроєм моніторингу одним підвідним проводом.

Маючи лише два дроти, неможливо компенсувати додатковий опір, спричинений іншими компонентами в ланцюзі і для зміни опору кабелю в залежності від температури навколишнього середовища. Вони додаються як похибка вимірювання. Це пов'язано з тим, що вимірювальний прилад вимірює загальний опір вимірювального кола, а не тільки опір самого вимірювального елемента.

Цей тип з'єднання використовується в додатках, де:

• немає високих вимог до точності

• кабель датчика дуже короткий

• похибка визначається випробуваннями та зміщенням, яке використовується у вимірювальному приладі

Переваги двопровідного з'єднання

• ціна

Недоліки двопровідного з'єднання

• відсутність компенсації опору кабелю
• нижча точність вимірювань

Pt100 3-провідне з'єднання

Трипровідний Pt100 - це найпоширеніші датчик температури. Додавання третього дроту, підключеного з одного боку вимірювального елемента, допомагає компенсувати опір дроту. В результаті виходить два вимірювальних контури, один з яких відповідає за вимірювання температури, а інший - за її компенсацію.

Дуже важливо, щоб кожен з трьох проводів, що використовуються у вимірювальному ланцюзі, був однакового розміру і довжини. Це пов'язано з тим, що результат вимірювання усереднюється і забезпечує хорошу точність тільки в тому випадку, якщо всі три дроти мають однаковий опір.

3-провідне з'єднання передбачає вимірювання значення опору через датчик і вимірювання другого значення опору через пару проводів, підключених з одного боку датчика. Віднімання цього значення опору від загального значення дає значення опору для ізольованого вимірювального елемента.

Переваги трипровідного з'єднання

• Оптимальна температурна компенсація для більшості застосувань

Недоліки трипровідного з'єднання

• не забезпечує повну компенсацію проводів у вимірювальній системі

4-провідний датчик Pt100

Вимірювальна система використовує одну пару проводів для передачі струму збудження, який використовується для вимірювання, а інша пара використовується для вимірювання опору датчика шляхом вимірювання падіння напруги.

З'єднання термометрів опору з датчиками Pt100 в 4-провідну систему повністю виключає вплив з'єднувального дроту на результат вимірювання температури. Він компенсує всі можливі асиметрії в опорі з'єднувального дроту, а також будь-які можливі асиметрії в опорі виводу.

Це найефективніший рішення, а також найскладніший і дорогий. 4-провідне з'єднання найчастіше використовується в лабораторних умовах, де точність вимірювань має вирішальне значення, а також в додатках з довгими кабелями.

Переваги чотирипровідного з'єднання

• єдиний спосіб повністю компенсувати всі опори кабелів у вимірювальній системі

Недоліки чотирипровідного з'єднання

• ціна

Pt1000 - підключення

Вплив довжини кабелю на похибку вимірювання в 10 разів менший для Pt1000 порівняно з Pt100. Завдяки цьому він має хорошу точність вимірювання навіть при 2-провідному з'єднанні.