Trys{0}}laidų prijungimo būdas: kaip sumaniai pašalinti temperatūros trukdžius dėl laido varžos

Temperatūros matavimas yra labai svarbus kontroliuojant pramoninius procesus. Atsparumo temperatūros detektoriai (RTD) yra plačiai naudojami dėl savo stabilumo ir didelio tikslumo. Tačiau dažnai nepastebima problema yra ta, kad jungiamųjų laidų varža kinta priklausomai nuo aplinkos temperatūros, todėl atsiranda matavimo klaidų. Trijų-laidų prijungimo būdas yra protingas sprendimas šiai problemai išspręsti.

Kodėl laido varža turi įtakos temperatūros matavimo tikslumui?

RTD jutikliai paprastai įrengiami lauke, o ekrano prietaisai arba valdymo įrenginiai įrengiami valdymo patalpoje, sukuriant atstumą tarp jų. Jungiamieji laidai turi ne tik varžą, bet ir ši varža kinta priklausomai nuo aplinkos temperatūros.

Pavyzdžiui, dažniausiai naudojamo Pt100 platinos RTD jautrumas temperatūrai yra maždaug 0,38 Ω/laipsnis, o laido savitoji varža yra maždaug 0,1–0,5 Ω/m. Jei laidas ilgas, varžos pokytis, kurį sukelia aplinkos temperatūros svyravimai, gali visiškai „užblokuoti“ RTD signalą, todėl matavimo rezultatai bus labai iškraipyti.

Kaip veikia trijų{0}}laidų ryšys

Tai pasiekiama taikant trijų{0}}laidų sujungimo metodą, prijungus du laidus prie vieno RTD jutimo elemento galo ir vieną laidą prie kito galo. Šis laidų sujungimo būdas paprastai naudojamas kartu su tilto grandine, siekiant veiksmingai pašalinti švino varžos įtaką.

Konkretus laidų sujungimo būdas yra toks: prijunkite vieną iš trijų laidų prie tilto grandinės maitinimo gnybto, o kitus du prijunkite prie peties, kurioje yra RTD, ir gretimos svirties. Tokiu būdu, kai laidų varža pasikeičia dėl aplinkos temperatūros svyravimų, jie gali iš dalies panaikinti vienas kitą ir taip sumažinti poveikį prietaiso rodmenims.

Kodėl trijų{0}}laidų sistema gali pašalinti švino varžos įtaką? Pagrindinis principas yra tas, kad laidų varžos pokyčiai dviejose gretimose rankose panaikina vienas kitą. Keičiantis aplinkos temperatūrai, dviejų laidų varža kinta sinchroniškai, tačiau kadangi jie yra ant dviejų gretimų tilto atšakų, jų poveikis tilto išėjimui yra priešingas, taip pasiekiamas kompensacinis efektas.

Trijų{0}}laidų ryšio apribojimai

Nors trijų{0}}laidų jungtis žymiai pagerina matavimo tikslumą, palyginti su dviejų-laidų sistema, ji nėra be trūkumų. Nesubalansuotose tilto grandinėse trijų-laidų jungtis visiškai kompensuoja tik prietaiso skalės pradžioje; visu mastu vis dar yra tam tikra papildoma klaida.

Be to, reikia atsižvelgti į papildomą maitinimo šaltinio laidų temperatūros paklaidą,{0}}kai srovė teka per laidus, jungiančius RTD su maitinimo šaltiniu, nukrenta įtampa. Keičiantis aplinkos temperatūrai, kinta ir įtampa viršutinėje bei apatinėje tilto atšakose, todėl atsiranda papildomų temperatūros paklaidų.

Daugiau pažangių sprendimų

Taikomoms reikmėms, kurioms reikalingas didesnis tikslumas, pramonėje naudojami kiti metodai:

Keturių-laidų jungtis: prie kiekvieno RTD varžos laido galo prijungti du laidai. Du laidai yra prijungti prie nuolatinės srovės šaltinio, leidžiant žinomai srovei tekėti per RTD; kiti du laidai nukreipia įtampos kritimą per RTD į matavimo prietaisą. Tai visiškai pašalina švino atsparumo įtaką temperatūros matavimui ir daugiausia naudojama tiksliam temperatūros matavimui.

Pastovios įtampos daliklio trijų-laidų sistema: tai patobulintas trijų{1}}laidų matavimo metodas. Jis apskaičiuoja tikrąją RTD varžą, matuodamas dvi įtampos vertes, teoriškai pašalindamas laido varžos įtaką. Eksperimentai rodo, kad šis metodas gali sumažinti maksimalią santykinę paklaidą iki ± 0,1 %, daug geriau nei 2,57 % tradicinio trijų{6} laidų subalansuoto tilto metodo.

Praktinių programų trikčių šalinimas

Praktiškai naudojant tris{0}}laidus RTD gali atsirasti įvairių gedimų. Toliau pateikiamos kelios dažniausiai pasitaikančios problemos ir sprendimai:

**Smarkūs temperatūros svyravimai:** dažniausiai tai sukelia prastas kontaktas. Patikrinkite visus gnybtus, ar jungiamieji laidai nėra laisvi arba nenutrūkę.

**Temperatūros rodmuo yra nulis:** Išmatuokite RTD varžą multimetru. Jei normalu, problema gali būti dėl modulio arba kabelio.

**Temperatūros rodmenys yra per aukšti:** taip gali būti dėl prasto gnybtų kontakto arba laisvų laidų, dėl kurių padidėja atsparumas. Patikrinkite ir priveržkite laidus ir pašalinkite oksido sluoksnį.

**Temperatūros rodmuo yra per žemas:** tai gali sukelti trumpasis jungimas arba padidėjusi trijų{0} laidų sistemos C-laido varža.

Išvada

Trijų -laidų sujungimo metodas dėl sumanios grandinės konstrukcijos efektyviai pašalina laido varžos įtaką RTD temperatūros matavimui, todėl tai yra dažniausiai naudojamas laidų sujungimo būdas pramoninių procesų valdymui. Nors ir nėra tobulas, jis atitinka matavimo tikslumo reikalavimus daugelyje pramoninių pritaikymų. Didesnio tikslumo reikmėms galima apsvarstyti keturių-laidų arba patobulintus trijų{4} laidų matavimo metodus.