Pt100 датчик температуры подключение: Схемы подключения датчиков температуры Pt100, Pt1000

alexxlab
23.02.2023
Комментарии: 0

Схемы подключения датчиков температуры Pt100, Pt1000

Как видно из рисунков 1-3 датчик представляет из себя некий термоэлемент, сопротивление которого изменяется в зависимости от его собственной температуры. К термоэлементу в зависимости от схемы подключения могут быть подпаяны 2 провода (рис.1), три провода (рис.2), четыре провода (рис.3).

Для чего применяются различные схемы подключения датчиков температуры сопротивления?

Дело в том, что измеряемым параметром при применении таких датчиков является сопротивление датчика, однако провода имеют собственное сопротивление и внсят тем самым определенную погрешность.

Например, если датчик температуры Pt100 при нуле градусов Цельсия (сопротивление 100 Ом) подключен по двух проводной схеме медным проводом сечением 0,12 мм2, длина соединительного кабеля 3 м, то два провода в сумме дадут сопротивление около 0,5 Ом в результате набегает погрешность – датчик дает суммарное сопротивление 100,5 Ом, что соответствует температуре примерно 101,2 градуса.

Эту погрешность можно скорректировать прибором (если прибор это позволяет), введя корректировку на 1,2 градуса. Однако такая корректировка не может полностью компенсировать сопротивление проводов датчика. Это связано с тем, что медные провода являются сами по себе термосопротивлениями, т.е. сопротивление проводов так же меняется от темепратуры. Причем в случае например с нагреваемой камерой часть проводов, которая находится вместе с датчиком нагревается и меняет сопротивление, а часть за пределами камеры меняется с изменением температуры в комнате.

В случае рассмотренном выше при сопротивлении проводов 0,5 ома при нагреве на каждые 250 градусов сопротивление проводов может измениться практически вдвое. Дав дополнительно 1,2 градуса Цельсия погрешность.

Для исключения влияния сопротивления проводов применяют трехпроводную схему подключения датчика температуры. При такой схеме подключения прибор измеряет суммарное сопротивление датчика с проводами и сопротивление двух проводов (или одного провода и умножает его на 2) и вычитает сопротивление проводов из суммарного, выделяя тем самым чистое сопротивление датчика. Такая схема подключения позволяет получать достаточно высокую точность при значительных влияниях сопротивлений проводов на тчоность измерения. Однако данная схема не учитывает, что провода ввиду погрешностей изготовления могут обладать разным сопротивлением (в следствии неоднородности материала, изменения сечения по длине и пр.)  такие погрешности вводят меньшие отклонения в отображаемой температуре чем при двух проводной схеме, однако при больших длинах проводов могут быть существенны. В таких случаях может потребоваться применение четырех проводной схемы подключения, в которой прибор измеряет непосредственно сопротивление датчика без учета соединительных проводов.

В каких случаях можно применять двух проводную схему подключения:

1. Диапазон измерения не большой (например 0…40 градусов) и требуется невысокая точность (например 1 градус)

2. Соединительные провода имеют большое сечение и длина их не велика, т.е сопротивление проводов мало по сравнению с сопротивлением датчика и не вносит существенной погрешности. Например суммарное сопротивление 2 проводов 0,1 ом, а сопротивление датчика меняется на 0,5 Ома на градус, требуемая точнось 0,5 градуса, таким образом сопротивление проводов вносит погрешность меньше, чем допустимая погрешность.

Трехпроводная схема подключения датчиков температуры сопротивления:

Наиболее распространненная схема подключения, применяемая для измерений на удалении датчика от 3 до 100 м, позволяющая в диапазоне до 300 градусов иметь погрешность порядка 0,5 %, т.е. 0,5 С на 100 С.

Четырех проводная схема подключения:

Применяется как правило для прецизионных измерений с точностью 0,1 С и выше.

Прозвонка (проверка) датчиков температуры сопротивления:

Для прозвонки датчиков температуры требуется обычный тестер показывающий сопротивление, для датчиков с сопротивлением при нуле градусов до 100 ом включительно потимальный диапазон измерения тестера до 200 Ом.

Прозвонку можно производить при комнатной температуре, либо при другой заранее известной температуре входящей в рабочую зону датчика (например поместив датчик в сосуд с водо-ледяной смесью 0 градусов или кипящий чайник примерно, с поправкой на давление, 100 градусов).

При прозвонке определяется, какие провода соединены между собой накоротко возле датчика, сопротивление между такими проводами как правило существенно меньше чем сопротивление датчика (это сопротивление между выводами 1,3 и 2,4). Сопротивление между такими выводами для стандартных датчиков составляет от 0 до 5 Ом, в зависимости от сечения и длинны соединительных проводов. Найдя провода с таким значением сопротивления мы однозначно можем определить какие выводы куда подключать. При трехпроводной схеме выводы 1 и 3 равнозначны т.е. если их подключить наоборот на измерение это никак не повлияет. При четырехпроводной схеме пары проводов 1,3 и 2,4 между собой равнозначны, и внутри пары между собой провода тоже равнозначны, т.е. первый с третим можно переставлять между собой, и второй с четвертым можно переставлять, и целиком пару 1,3 можно переставить с парой 2,4 на результаты измерений это не повлияет.

Кроме этого проверяется, что датчик рабочий, т.е. выдает то сопротивление которое должен при данной температуре (измерение между выводами 1 и 2).

Таблицу значений сопротивлений для основных типов датчиков при разных температурах можно посмотреть тут.

Кроме этого нужно убедиться, что датчик не замыкает на корпус термопреобразователя, прозвонив на мегаомном диапазоне (20…200 МОм) сопротивление между проводами и корпусом датчика, при этом руками касаться контактов корпуса, проводов и щупов нельзя. Если на мегаомах тестер показывает не бесконечное сопротивление, то скорее всего в корпус датчика попал жир или влага, такой датчик может работать некоторое время, но точность показаний будет снижаться, показания могут плавать.

Каким образом можно подключить датчик температуры сопротивления если его схема подключения не совпадает со схемой на приборе?

Рассмотрим различные варианты:

1. в наличии есть двухпроводный датчик температуры

Соответственно если подключить требуется к прибору с трехпроводной или четырехпроводной схемой, то можно установить соответственно одну или две перемычки на контактах прибора, в местах, где подключаются короткозамкнутые провода. На рисунках 4 и 5 это обозначено перемычками на контактах 1,3 и 2,4.

Подключение двухпроводного датчика по трех- и четырехпроводной схеме

Несомненно такое подключение приведет к погрешности измерения, и если прибор не позволяет её скомпенсировать, то можно в требуемом диапазоне измерения определить погрешность показаний используя образцовый термометр и рассчитать корректировку, которую нужно прибавлять к показаниям. Это позволит временно решить проблему и не останавливать технологический процесс.

2. в наличии есть трехпроводный датчик температуры

Если подключать такой датчик по двухпроводной схеме рекомендуется соединить два короткозамкнутых у датчика провода вместе, для уменьшения споротивления соединительных проводов (так же можно один из короткозамкнутых проводов заизолировать и не подключать или откусить кусачками). Датчик будет работать в двухпроводной схеме не внося никакой дополнительной погрешности.

Преобразователи температуры с переключателями DIP

Компания «FuehlerSysteme» располагает широким ассортиментом датчиков температуры, очень востребованных на сегодняшний день. В предыдущей статье мы подробно рассмотрели пассивные датчики температуры и их особенности. В данной статье мы коснемся преобразователей температуры и других параметров, расскажем о инновационной технологии DIP-переключения диапазонов измерения и других характеристиках.

Что такое преобразователь температуры?

Прежде всего это прибор, который может самостоятельно (на дисплее) отображать текущее значение измеренной температуры или других параметров, а также преобразовывать измерения полученные с датчика в аналоговый выходной сигнал (0-10 В или 4…20 мА). Данный аналоговый выход используется для последующего включения в систему автоматизации (например, для подключения к контроллеру).

В качестве примеров отдельных преобразователей, к которым необходимо подключение внешних датчиков:

Для наглядности можно рассмотреть использование пассивного датчика и представленного ниже преобразователя. Возьмем накладной датчик LF1/E.

И преобразователь для датчиков с сопротивлением Pt100 арт. MUD/E.

Подключив датчик к преобразователю мы получаем полноценный преобразователь температуры, такой как:

Как правило, самые распространенные преобразователи каких либо параметров уже включают в себя датчики (сенсоры) и именуются соответственно преобразователями температуры, влажности, давления или освещенности. В итоге мы получаем датчик и преобразователь его показаний, в одном приборе. Например, в датчике освещенности есть преобразователь, а в качестве сенсора используется фотодиод или фоторезистор, в датчике влажности роль сенсора выполняет емкостной элемент и т.д..

Основной особенностью преобразователей фирмы «FuehlerSysteme» является гибкое управление широким набором диапазонов измерения температуры или других параметров (освещенности, давления, влажности и т.п.).

Давайте поближе рассмотрим преобразователи температуры компании «FuehlerSysteme», которые измеряют температуру окружающей среды в зависимости от конструкции в диапазоне от -50 до -600^оС.

Преимущества преобразователей с DIP-переключателями от компании «FuehlerSysteme»:

• Электрический измерительный преобразователь измеряет температуру посредством внутреннего датчика Pt100 либо внешнего термоэлемента.
• Возможность подключения по 3-х или 4-х проводной схеме датчика Pt100 компенсирует сопротивление соединительного кабеля и гарантирует высокую точность измерений при большой длине кабеля.
• У преобразователя есть 16 предустановленных диапазонов измерения температуры, которые можно выбрать с помощью встроенного DIP-переключателя. Именно данная гибкость в настройках диапазона измерения, позволяет получать заявленную точность в важном для вас диапазоне. По запросу, возможно изменение диапазона измерения по вашим требованиям.
• Выходной аналоговый интерфейс 0-10 В или 4-20 мА универсален для интеграции преобразователей в системы автоматизации.
• Возможность коррекции нулевой точки кривой сопротивления температуры на плате преобразователя (±10 К).
• Опциональный ЖК-дисплей для индикации текущего значения измерений.
• Вид защиты IP65

Поскольку преобразователи и датчики работают совместно, то и все потребительские/ прикладные качества у них одинаковые, мы описывали их в нашей статье про датчики температуры.

Преобразователи температуры могут быть накладными, комнатными, канальными или температуры наружного воздуха. К отдельным преобразователям возможно подключение прокалывающих или байонетных датчиков температуры. Все это помогает легко решать необходимые задачи по измерению температуры с высокой долей гибкости и универсальности в применении. Высокие стандарты немецкого качества и индивидуального подхода к любой задаче по измерениям, будут надежными спутниками в вашей системе автоматизации.

Эта статья была написана для того, чтобы вы смогли найти в ней полезную для себя информацию. Если же вдруг её оказалось недостаточно, наши специалисты с удовольствием ответят на ваши вопросы по телефонам 8 (800) 500-09-67 и 8 (812) 340-00-57.

Pt100 с 2-, 3- или 4-проводным подключением?

Pt100, Pt1000 и NTC являются наиболее часто используемыми измерительными элементами в термометрах сопротивления. Я хотел бы использовать этот блог для более подробного рассмотрения вопроса о типах соединений.

Термометры сопротивления изменяют свое электрическое сопротивление в зависимости от температуры. Этот физический эффект позволяет измерять температуру процесса с помощью Pt100. Сопротивление определяется электроникой (например, датчиком температуры) с использованием постоянного тока и измерения падения напряжения. Согласно закону Ома (R = U/I), сопротивление [R] и напряжение [U] пропорциональны друг другу при постоянном токе [I]. Существует три возможных способа подключения Pt100 к преобразователю: 2-, 3- или 4-проводное соединение.

Рис.: Pt100 при 2-проводном подключении

Pt100 при 2-проводном подключении

При 2-проводном подключении к погрешности измерения добавляется сопротивление кабеля. Для медного кабеля с поперечным сечением 0,22 мм ² применяется следующее ориентировочное значение: 0,162 Ом/м → 0,42 °C/м для Pt100. Для версии с Pt1000 влияние линии питания (при 0,04 °C/м) меньше в 10 раз по отношению к основному сопротивлению. Сопротивление провода становится еще менее значительным по сравнению с основным сопротивлением R25 с измерительным элементом NTC (например, R25 = 10 кОм). Из-за наклонной характеристической кривой NTC влияние при более высоких температурах непропорционально возрастает.

Рис.: Pt100 при 3-проводном подключении

Pt100 при 3-проводном подключении

Влияние сопротивления провода максимально компенсируется при 3-проводном подключении. Требование для этого состоит в том, чтобы сопротивления выводов были такими же, как и при 3-проводном соединении. Максимальная длина соединительного кабеля зависит от поперечного сечения проводника и возможностей компенсации электронного блока обработки данных (преобразователя, дисплея, контроллера или системы управления технологическим процессом).

Рис.: Pt100 при 4-проводном подключении

Pt100 при 4-проводном подключении

4-проводное подключение полностью устраняет влияние соединительного провода на результат измерения, поскольку любая возможная асимметрия сопротивления соединительного провода также компенсируются.

Альтернативные меры

Пример: погрешность измерения при 150 °C, длина кабеля 10 м, сечение проводника 0,22 мм2

Еще одной возможностью значительно уменьшить влияние кабеля является увеличение поперечного сечения проводника. Сечением 0,5 мм ² сопротивление линии составляет всего 0,036 Ом/м или 0,1 °C/м. Оба варианта (3/4-проводное соединение или увеличение поперечного сечения) приводят к более высокой стоимости кабелей, что может быть проблематично, особенно на чувствительных к стоимости рынках, таких как машиностроение. В качестве компромисса между стоимостью и точностью для меньших длин кабелей может быть предложен измерительный элемент Pt1000 с 2-проводным подключением класса A.

Заключение

• Высочайшая точность измерений достигается только при использовании Pt100 с 4-проводным подключением.
• Измерительный элемент Pt1000 класса A также обеспечивает хорошую точность измерения при 2-проводном подключении и представляет собой экономичную альтернативу 3- или 4-проводному подключению для машиностроения.

Примечание
Дополнительную информацию о термометрах сопротивления можно найти на нашем веб-сайте.

Также посмотрите следующее видео, чтобы узнать больше о различиях между датчиками сопротивления Pt100 и Pt1000:

• NTC
• Pt100
• Pt1000
• Термометр сопротивления
• Температура
• Преобразователь

Оставить комментарий

© 2022 WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KG

Pt100 Проводка для ваших промышленных датчиков температуры

Методы подключения Pt100 — 2, 3 или 4 провода?

Проводка датчика температуры Pt100 отличается от других датчиков температуры, в частности термопар. Важно правильно подключить датчик, иначе измерительный прибор может дать неверные показания или вообще не дать показаний.

Материал проводника

Кабели, используемые для подключения датчика Pt100, обычно имеют медные проводники. В наших собственных датчиках мы используем плакированную медь; оловянные, серебряные или никелированные в зависимости от требуемого диапазона температур. Однако допускается использование простой меди.

Для очень высоких температур мы используем кабели на основе никеля. Обратите внимание, что сопротивление никеля примерно в 5 раз больше сопротивления меди, поэтому всегда следует использовать 3-х или 4-х проводную систему подключения (см. ниже).

Размер проводника не обязательно должен быть очень большим. Например, нет необходимости использовать кабель питания, достаточно инструментального кабеля. Мы обычно используем многожильные проводники 7/0,2 мм, 24AWG в наших собственных датчиках, даже с кабелями длиной в несколько метров без проблем. Конечно, можно использовать большой кабель для очень длинных кабелей, но обычно это просто увеличивает ненужные затраты для более коротких участков. Для длинных кабелей мы рекомендуем вместо этого использовать преобразователь температуры.

Датчик Pt100

Калибровка

Изоляция кабеля

Тип кабеля, который вы выберете для соединения датчика и измерительного прибора, будет определяться рабочими условиями технологического процесса. Многие датчики, которые мы поставляем, имеют гибкий кабель, который подключается непосредственно к прибору. Этот кабель тщательно отобран, чтобы соответствовать как температурным требованиям, так и другим экологическим аспектам применения. Это может включать химическую стойкость или защиту от воды.

Обычно мы используем кабели с одним из четырех типов изоляции:

• ПВХ
• Силиконовая резина
• ПТФЭ и ПФА
• Стекловолокно

ПВХ является изоляцией практически для любого кабеля, который мы видим в повседневной жизни. Все, от сетевого кабеля до проводов для наушников и мобильных телефонов, неизменно выполнено из ПВХ. В целом, кабель из ПВХ не очень часто используется для многих температурных применений из-за его ограниченного рабочего диапазона. Стандартный ПВХ подходит только для использования в диапазоне температур от -10 до +70°C. Высокотемпературная версия, чаще используемая в этой отрасли, расширяет верхний предел до 105°C. Есть еще много приложений, которые попадают в этот диапазон, и если приложение позволяет использовать ПВХ, то это самый дешевый вариант.

Если требуется гибкость, лучшим выбором будет силиконовая резина. Любой кабель, в котором используется силиконовая резина, является более гибким, чем любой другой кабель, а также имеет очень полезную рабочую температуру от -60 до +180°C. Специальные версии могут работать при температуре до 240°C, что делает их жизнеспособной альтернативой более дорогим продуктам на основе тефлона.

Силиконовый каучук является отличным материалом для склеивания и предпочтительным материалом для датчиков, которые должны быть влагостойкими.

Вероятно, это самый универсальный кабель, используемый в производстве датчиков температуры. ПТФЭ и, чаще, ПФА используются для решения широкого круга задач. ПТФЭ представляет собой ленточную изоляцию, которая наматывается на кабель и спекается, в то время как ПФА представляет собой экструдированную форму. Эти материалы составляют часть группы материалов, называемых фторполимерами, что означает использование фтора в составе материала. Другие включают FEP, ETFE (Tefzel) и FPM/FKM (Viton).

Рабочий диапазон для этих материалов составляет от -268°C (5K, -450°F) до +250°C. Примечательно, что материал сохраняет хорошую гибкость при температурах до -75°C, но ниже этого мы рекомендуем использовать кабель в статике.

Помимо широкого температурного диапазона, материалы хорошо известны своей практически химической инертностью, и их можно с уверенностью использовать в присутствии практически любого вещества без риска деградации.

Материал имеет чрезвычайно низкий коэффициент трения (третий по величине среди всех известных материалов), а также чрезвычайно гидрофобен. Это означает, что он отталкивает воду и другие вещества, что делает его чрезвычайно трудным для связывания. Хотя у нас есть возможность химического травления фторполимерных материалов перед заливкой, мы рекомендуем выбирать другие материалы, где это возможно, для влагостойких сборок.

Броня/кабелепровод из нержавеющей стали

В некоторых случаях необходимо обеспечить дополнительную механическую защиту кабеля. Наилучший способ добиться этого — использовать гибкую броню или трубу из нержавеющей стали. Это доступно в различных сортах нержавеющей стали, чтобы соответствовать требованиям стоимости и долговечности. Хотя броня обеспечивает механическую защиту, она не обеспечивает дополнительной гидроизоляции.

Заинтересованы в Pt100 для вашего приложения?

Свяжитесь с нами по телефону 01628 778688 для дальнейшего обсуждения.

Или нажмите на кнопку и заполните нашу контактную форму.

Связаться с нами