RTD的連接方式和使用注意

★★★ Resistor-13---RTD的連接方式 ★★★

€1.RTD的誤差和精度

RTD是按照幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化曲線和公差而構(gòu)建的，最常用的標(biāo)準(zhǔn)化曲線是“DIN”曲線。該曲線描述了在100Ω傳感器、標(biāo)準(zhǔn)化公差和可測(cè)量溫度范圍條件下時(shí)，鉑的電阻與溫度特性。

DIN 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了0°C時(shí)基極電阻為100Ω，溫度系數(shù)為0.00385Ω/Ω/℃。DIN RTD傳感器的標(biāo)稱輸出如下：

DIN RTD有三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)公差類。這些公差的定義如下：

DIN A 類：±(0.15 + 0.002 |T|°C)

DIN B 類：±(0.3 + 0.005 |T|°C)

DIN C 類：±(1.2 + 0.005 |T|°C)

在確定RTD元件類型時(shí)，首先要考慮用于讀取傳感器的儀器。選擇與儀器的傳感器輸入兼容的元件類型。到目前為止，最常用的RTD是100Ω鉑，溫度系數(shù)為0.00385。

表13-1：RTD的材質(zhì)和其對(duì)應(yīng)基極電阻/TCR

其次，確定所需測(cè)量精確度，如表13-1所示。精確度是基極電阻公差（校準(zhǔn)溫度下的電阻公差）和電阻公差溫度系數(shù)（特征斜率公差）的組合。如圖13-1所示，任何高于或低于此溫度的溫度都將具有更寬的公差帶或更低的精確度，最常用的校準(zhǔn)溫度為0°C。

圖13-1：鉑金屬RTD標(biāo)準(zhǔn)精度偏移曲線

* €2. 傳感器連接*

RTD傳感器有多種不同的引線配置可供選擇，最常用的配置是單元件三引線式配置。可用引線配置的連接如下圖13-2所示：

圖13-2：RTD的幾種引線配置方式

雙線傳感器通常用于精確度不重要的應(yīng)用。雙線配置可實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)單的測(cè)量技術(shù)，但由于傳感器引線的電阻，存在固有的不準(zhǔn)確性。在雙線配置中，無(wú)法直接補(bǔ)償導(dǎo)致電阻測(cè)量偏移量增加的引線電阻。

三引線配置帶有補(bǔ)償回路，可在測(cè)量時(shí)減去引線電阻。使用此配置，控制器/測(cè)量設(shè)備可進(jìn)行兩次測(cè)量。第一次測(cè)量時(shí)，測(cè)量傳感器和連接引線的總電阻。第二次測(cè)量時(shí)，測(cè)量補(bǔ)償回路電阻的電阻。通過(guò)從總電阻中減去補(bǔ)償回路電阻，即可確定實(shí)際凈電阻。三引線配置是最常用的配置，它將精確度和便利性很好地結(jié)合在一起。

四線傳感器配置和測(cè)量技術(shù)可在不受引線影響的情況下測(cè)量傳感器電阻。雖然這種技術(shù)的精確度更高，但許多工業(yè)控制器/測(cè)量設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正的四線測(cè)量。

從傳感器引線到現(xiàn)場(chǎng)配線的轉(zhuǎn)變通常是在連接到傳感器的連接頭上完成的，接線端子用于方便連接。

€3.引線的影響

用電阻溫度探測(cè)器測(cè)量溫度其實(shí)就是測(cè)量電阻（本質(zhì)）。如 圖13-3 ，通常使用不平衡的惠斯通橋來(lái)測(cè)量電阻，在測(cè)量傳感元件的電阻時(shí)，必須盡可能減少或補(bǔ)償所有外部因素，以便獲得準(zhǔn)確的讀數(shù)。引起錯(cuò)誤的一個(gè)主要原因可能是引線的電阻，尤其是在兩引線配置中。

電阻與傳感元件串聯(lián)在一起，因此讀數(shù)是傳感元件和引線電阻的總和。當(dāng)傳感元件的電阻較高而引線的電阻較低時(shí)，可以使用雙引線RTD。但在引線的電阻相對(duì)較高時(shí)，必須對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。可通過(guò)三引線配置實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。如三引線圖13-3所示，電源的一側(cè)通過(guò)L3連接到RTD的一側(cè)。這使L1和L2處于電橋的對(duì)側(cè)，因此它們相互抵消，對(duì)電橋輸出電壓沒(méi)有影響。

圖13-3：電橋用RTD，三引線消除誤差原理示例

建議對(duì)RTD使用三引線連接，尤其是在傳感元件電阻較低的情況下，在此情況下，較小的引線電阻即可對(duì)讀數(shù)精確度產(chǎn)生很大影響。