Сопротивление датчика температуры: Датчик температуры охлаждающей жидкости: неисправности, проверка, замена

Содержание

Проверка датчика температуры двигателя | AvtoTechLife

Датчик температуры

На большинстве автомобилей ВАЗ установлен датчик температуры 23.3828, чувствительным элементом этого датчика является термистор, то есть резистор, электрическое сопротивление которого меняется в зависимости от температуры. Чем выше температура охлаждающей жидкости, тем его сопротивление меньше, а при низкой температуре оно большое. См. ниже таблицу зависимости сопротивления датчика от температуры охлаждающей жидкости. Для проверки датчика понадобится мультиметр, градусник и электрическая плитка с емкостью для нагрева охлаждающей жидкости.

Таблица зависимости температуры ОЖ от сопротивления ДТОЖ

Я думаю даже при комнатной температуре в 25-27 градусов можно уже оценить что датчик показывает правильно сопротивление (см. таблицу и фото сопротивления датчика выше). Но для более полной проверки будем греть датчик, чтобы не осталось сомнений. Нагреваем и записываем измеренное сопротивление при разных температурах ОЖ.  В место градусника у меня для наглядности большой измерительный прибор.

Теперь все данные сопоставим с таблицей:

В результате делаем вывод что датчик исправен. На видео ниже показан процесс нагревания датчика:

В процессе эксплуатации автомобиля могут возникать ошибки двигателя связанные с этим датчиком, такие как Р0116, Р0117, Р0118. Рассмотрим  некоторые причины их возникновения. Код Р0116 (цепь ДТОЖ, выход сигнала из допустимого диапазона) может возникнуть из-за плохих контактов в разъёме датчика или контроллера, неисправность заземления датчика, неисправный термостат или проблемы с циркуляцией охлаждающей жидкостью и другие. Код Р0117 (цепь ДТОЖ, низкий уровень сигнала) возникает если в цепи сигнальный провод датчика перемкнул на массу, а так же при перегреве двигателя свыше +130 градусов. Код Р0118 (цепь ДТОЖ, высокий уровень сигнала) возникает при возможном обрыве в цепи датчика или плохом контакте. Так же неисправности могут быть и в самом контроллере. Чтобы убедиться в его исправности нужно проверить выход с контроллера на датчик. При отсутствии датчика на выходе контроллера должно присутствовать напряжение около 5 вольт и если воспользоваться диагностическим прибором, то должно показывать в параметрах отрицательную температуру близкую к -40 градусам Цельсия, а данные АЦП датчика будут показывать около 4,9 вольт. Если перемкнуть эти контакты, то температура будет больше +130, а АЦП покажет около 0,1 вольта. Если нет диагностического прибора, то для проверки цепей датчика, его роль может выполнить даже простой бортовой компьютер в режиме температуры ОЖ. Можно имитировать работу датчика температуры, подключив вместо него переменное сопротивление на 100 кОм. На видео ниже, я проверял цепи обоих датчиков на ШНиве, второй идёт на панель приборов.

Датчики температуры в автомобиле: общая информация.

Как устроены температурные датчики: какие они бывают

Температурные датчики – элементы электрических цепей, изменяющие свое сопротивление в зависимости от температуры.

Классификация:
По принципу работы:
Термовыключатели – работают по принципу ключа – при изменении температуры происходит скачкообразное изменение сопротивления:
1. при достижении определённой температуры сопротивление падает с единицы практически до нуля – термовыключатели работающие на замыкание.
2. при достижении определённой температуры сопротивление возрастает с нуля до единицы – термовыключатели работающие на размыкание.
Терморезисторы – меняют свое сопротивление постепенно в зависимости от температуры.
— терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (термисторы или NTC (Negative Temperature Coefficient) ). С увеличением температуры их сопротивление уменьшается.
— терморезисторы с положительным температурным коэффициентом сопротивления (позисторы или PTC (Positive Temperature Coefficient) — позисторы).

С увеличением температуры их сопротивление возрастает.

По выполняемой функции:
1. Датчики включения вентилятора.
2. Датчики на температурную стрелку.
3. Датчики на систему впрыска.

Термовыключатели
Термовыключатели устанавливаются на большом круге циркуляции, как правило, на радиаторе охлаждения, либо рядом с ним.
Термовыключатели делятся на два вида:
— включения аварийной индикации
— включения вентилятора охлаждения

Температурные датчики — важные детали системы управления двигателем, участвующие в экономии топлива и уменьшении вредных выбросов. Вместе с другими датчиками, температурные датчики передают электронному блоку управления двигателем (ЭБУ / ECU) данные, необходимые для управления впрыском топлива.

Существует несколько основных типов датчиков:
1. Датчики температуры охлаждающей жидкости. Их функция заключается в измерении температуры охлаждающей жидкости. Эти датчики устанавливаются в малом круге циркуляции охлаждающей жидкости и передают данные напрямую в ЭБУ. Диапазон измеряемых температур колеблется от -40 градусов до + 130 градусов.
2. Датчики температуры входящего воздуха. Устанавливаются на впускном тракте. Эти датчики измеряют температуру поступающего в двигатель воздуха, эти данные, в сочетании с данными, поступающими с датчика расхода воздуха, позволяют ЭБУ более точно рассчитывать массу поступившего в двигатель воздуха. Диапазон измеряемых температур колеблется от -40 градусов до + 120 градусов.
3. Датчики наружной температуры. Функция этих датчиков аналогична функции датчиков температуры входящего воздуха. Отличие заключается в месте установки. Они устанавливаются не во впускном тракте.

В основе конструкции температурного датчика лежит терморезистор – полупроводник, электрическое сопротивление, которого изменяется в зависимости от температуры. По типу изменения сопротивления от температуры выделяют два типа терморезисторов:
— терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (термисторы или NTC (Negative Temperature Coefficient) — термисторы).
— терморезисторы с положительным температурным коэффициентом сопротивления (позисторы или PTC (Positive Temperature Coefficient) — позисторы).

Терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления:
Их сопротивление определяется по формуле:

Rt – сопротивление терморезистора
R25 – сопротивление терморезистора при 25 градусах
B – константа (зависит от свойств материала из которого изготовлен терморезистор)

T – температура терморезистора
Из формулы видно, что чем выше температура, тем меньше сопротивление терморезистора.

График изменения сопротивления позистора в зависимости от температуры:

Устройство автомобильного датчика температуры охлаждающей жидкости:

Connector – электрический разъем для присоединения датчика к электропроводке автомобиля.
Metal body – корпус датчика
Gasket – уплотняющая прокладка
Thermistor — термистор

При неисправности термодатчика нужно проверить состояние разъема и корпуса датчика, при наличии повреждений требуется заменить датчик на новый.

Причины поломки термодатчиков:
— механическое повреждение датчика

— перегрев датчика

Признаки выхода из строя термодатчика:
— повышенный расход топлива
— потеря мощности
— перегрев двигателя
— включение аварийной индикации на приборной панели
— затруднённый запуск двигателя
— увеличение токсичности выхлопных газов

Обслуживание:
Требуется проверять работу температурных датчиков каждые 25000км. В случае нарушения работы датчика его необходимо заменить на новый. В случае с датчиками температуры воздуха необходимо проводить регулярную очистку его от загрязнений, затрудняющих его работу.

Термодатчики охлаждающей жидкости затягиваются с усилием 30-50 Nm. Герметизирующую прокладку нельзя использовать повторно. Каждый раз при монтаже датчика требуется использовать новую прокладку.

 

Как проверить датчик охлаждающей жидкости на Лада Калина: проверка ДТОЖ

Автомобиль: Лада Калина.


Спрашивает: Саша Боланенко.
Суть вопроса: а как теперь проверить датчик?


Добрый день ещё  раз. В прошлый раз я спрашивал где находится датчик, я его снял, и хочу проверить. Быть может это и не он вовсе. Заезжал к электрику, тот подсказал что можно используя чайник посмотреть на показания. Но вот на какие?

Не хочу просто так купить другой датчик, вдруг проблема не в нём, а в панели приборов.


Проверка датчика

Снимаем колодку с датчика.

Проверяем состояние контактов.

Процедура проведения проверки:

  1. Снять с датчика фишку с проводами.
  2. Проверить наличие напряжения на колодке при запущенном двигателе. Оно должно быть равно 5 В.
The following two tabs change content below.

Я главный редактор сайта. В нашей редакции: Хёндай Акцент, Хёндай Солярис, Хёндай Санта ФЕ (турбо-дизель 2015 года). У меня сейчас Лада Калина ЛЮКС (98 лошадей). Фанат автомобилей, владел и лево и праворульными авто. Роботы, вариаторы, механика. Не было только DSG. Но скоро будет.

Если напряжение нормальное, то нужно снять датчик и проверить его. Инструменты для проведения работ:

  1. Глубокая торцовая головка на «19».
  2. Трещотка или вороток.
  3. Мультиметр.

    Для проверки подойдет любой мультиметр, который должен быть в гараже у каждого автомобилиста.

  4. Ёмкость не менее 5 литров для слива ОЖ.
  5. Чайник.
  6. Термометр.

Диагностика

Проверка датчика производится путем измерения его внутреннего сопротивления при погружении в воду определенной температуры.

Процедура выполнения диагностики:

  1. Частично слить ОЖ из системы, чтобы при выкручивании датчика она не вылилась на землю. Двигатель должен быть остывший.
  2. Отключить фишку с проводами, если не сделали этого ранее.
  3. При помощи ключа выкрутить аккуратно датчик.
  4. Мультиметр нужно установить в режим измерения сопротивления.

Самый простой способ проверки датчика – это погружение его в кипящую воду (температура явно будет 95-100 градусов, даже термометр не потребуется). Сопротивление датчика при такой температуре должно быть около 177 Ом. В случае если оно сильно отличается от этого значения, необходимо заменить элемент.

Температура, ° ССопротивление, Ом
100177
90241
80332
70467
60667
50973
451188
401459
351802
302238
252796
203520
154450
105670
57280
09420

Таблица. Значения температуры и соответствующие им сопротивление датчика.

Если не хочется кипятить воду, а есть в наличии точный термометр, можно погрузить датчик в холодную или теплую воду. Например, при температуре +15 градусов сопротивление должно быть около

4,45 кОм. При температуре +40 градусов – около 1,459 кОм.

 

ремонт и замена своими руками

Стиральная машина – это сложная бытовая техника, способная поддерживать сразу несколько режимов стирки для разных типов белья. Одной из главных ее особенностей является быстрый нагрев воды для стирки с помощью тэна. Контроль температуры осуществляется благодаря встроенным датчикам. Если вода слишком холодна или горячая, тогда потребуется проверить датчик температуры в стиральной машине и возможно заменить его на новый.

Основные датчики температуры в стиральной машине

Автоматическая машинка может оснащаться различными видами датчиков, осуществляющих контроль. Обычно выделяют несколько разновидностей:

  • термисторы;
  • биметаллические;
  • газонаполненные.

Как нетрудно догадаться, они отличаются конструктивными особенностями и принципами работы. От этого может зависеть диагностика неисправностей и дальнейший ремонт. Но для начала нужно определить наличие поломки.

Обычно это сделать довольно сложно, потому что вода находится внутри и непонятно, какая там температура. Одним из признаков является наличие большое количества пара. Это означает, что внутри содержимое практически кипятится. Также можно выявить и обратный эффект – если вода сливается холодная, значит, машинка практически ничего не нагревает.

Смотрите также – Устранение неисправностей бака стиральной машины своими руками

Как проверить датчик температуры в стиральной машине?

Обычно при простых режимах стирки требуется нагрев до 30оС. В некоторых случаях неисправности приводят к тому, что датчик не посылает сигнал о прекращении работы ТЭНа, поэтому машина продолжает нагревать воду до максимально возможной температуры. В таких случаях нужен ремонт, потому что это может испортить бельё или привести к большим затратам электроэнергии.

Неисправность может заключаться не только в термодатчике, но и в специальном программаторе, отвечающем за автоматическое управление. Особенности проверки зависят от конкретной разновидности.

Неисправности биметаллических датчиков обычно связаны с механическими повреждениями или износом, в результате чего электроцепь не размыкается. В результате этого вода доводиться до критической температуры кипения. Для проверки состояния нужно проделать следующее:

  • частично разобрать корпус стиральной машины;
  • снять клеммы проводов с термодатчика;
  • использовать мультиметр на контактах при выборе различных режимов.

Сопротивление должно быть одно и то же, но при неисправностях оно будет отличаться при различных условиях.

Газонаполненный термостат крупнее биметаллического и включает медную капиллярную трубку. Обычно неисправность связана с повреждениями этой трубки с фреоном. Если газ улетучивается, то температура определяется некорректно. Для проверки проводятся следующие процедуры:

  • частично разобрать корпус машинки, чтобы добраться до датчика;
  • использовать мультиметр для замера сопротивления между клеммами;
  • послушать, есть ли характерный щелчок при размыкании контактов при прекращении нагрева ТЭНа.

Термодатчики стиральной машинки обычно располагаются снизу бака. Необходимо проявить осторожность, чтобы не повредить медную трубку во время ремонта.

Современные модели стиральной машины оснащаются электронными термисторами. Они замеряют сопротивление с помощью полупроводников. От сопротивления зависит конкретная температура воды внутри бака. В дополнении к этому имеется специальный контроллер, отвечающий за работу ТЭНа. Такие разновидности считаются наиболее эффективными, но ремонт в этом случае оказывается сложнее. Обычно спасти может только замена термодатчика.

Такие датчики представляют собой пластиковые или металлические стержни, которые крепятся непосредственно к блоку ТЭНа. Их рабочая часть погружается в воду для определения температуры.

Какое сопротивление датчика температуры стиральной машины?

В зависимости от конкретной модели машинки и типа используемого датчика, сопротивление будет разным. Для моделей Zanussi, Electrolux, AEG при температуре 30оС показатели будут равны 17-17,5 кОм, а при 80оС – около 2,1-2,5 кОм. Обычно чем выше температура, тем меньше сопротивление.

У моделей Candy в обычных режимах показатели равны 27,0 кОм. У машин Ardo – около 5,8 кОм. У Ariston – 20,0 кОм. Сопротивление датчиков Samsung при комнатной температуре составляет 12 кОм.

Однако такая информация не является на 100% подлинной, поэтому не может служить основанием для немедленного ремонта. Необходимо точно установить характеристики для конкретной модели и только после этого проводить замену или пытаться устранить неисправности. Подробности можно найти в описаниях машины или на сайте производителя бытовой техники.

Если браться за ремонт стиральной машины, то потребуется внимательно всё проверить и подготовить инструменты. Однако всегда лучше проконсультироваться со специалистами по поводу конкретной модели.

Смотрите также:

Сопротивление датчика температуры | Датчики температуры

Проверка датчика температуры охлаждающей жидкости

Проверка датчика температуры охлаждающей жидкости:

Проверяем разъем датчика и убеждаемся, что он не подвергся коррозии и не поврежден.

Убеждаемся, что штырьки в разъеме входят до конца в соответствующие гнезда и контакт хороший. Чаще всего плохой контакт вследствие коррозии становится причиной отказа датчика.

Отгибаем резиновое уплотнение на разъеме датчика .

Отрицательный провод от вольтметра подключаем на корпус двигателя.

Находим вывод «земли».

Положительный провод от вольтметра подключаем к «земле».

Ждем, пока двигатель остынет, чтобы не обжечься при проверке. Включаем зажигание. В зависимости от температуры вольтметр должен показывать 2-3 В.

Приводим таблицу зависимости напряжения и сопротивления от температуры.

Убеждаемся, что при изменении температуры меняется напряжение.

Двигатель запускаем и прогреваем до рабочей температуры. Напряжение при этом должно падать в соответствии с таблицей.

Как правило, если датчик неисправен, то напряжение не будет совпадать с табличными значениями. При неисправном датчике, запуская двигатель, контроллер подает обогащенную смесь для горячего.

Если напряжение на датчике 0 или 5В (цепь питания разомкнута), проводим следующие проверки:

1 Напряжение равно 0 В:

  • Смотрим, чтобы вывод датчика не был замкнут на корпус.
  • Проверяем провод сигнала между датчиком и блоком управления.
  • Если провод целый, а сигнала с блока нет, то проверяем все напряжения питания и заземления самого блока управления. Если все в порядке, то блок неисправен.

2 Напряжение равно 5 В:

  • Проверяем контакт вывода сигнала в разъеме с самими датчиком.
  • Проверяем цепь датчика.
  • Проверяем заземление датчика.

Если напряжение питания равно напряжению на датчике, то необходимо устранить короткое замыкание провода датчика и положительного провода аккумуляторной батареи.

Измерение сопротивления

Без снятия датчика:

Проводим измерение при различных температурах и сравниваем результаты с приведенной выше таблицей. Если сопротивление датчика соответствует комнатной температуре, то температура охлаждающей жидкости должна при этом быть равной 20± 5 град. При измерении температуры двигателя снаружи учитывайте, что температура жидкости может быть выше, чем на поверхности.

Датчик температуры воздуха с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления

Большинство датчиков температуры воздуха, используемых в автомобилях, принадлежат к типу с отрицательным температурным коэффициентом. Датчик с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления является термистором, в котором сопротивление уменьшается с ростом температуры. Датчик с положительным температурным коэффициентом сопротивления является термистором, в котором сопротивление увеличивается с ростом температуры.

Датчик температуры воздуха может располагаться во впускном канале расходомера воздуха или во впускном коллекторе. Если датчик расположен в расходомере воздуха, то он участвует в общем заземлении. Оба типа датчиков являются примерами двухпроводных датчиков и процедуры проверок подобны.

Подсоедините отрицательный провод вольтметра к заземлению двигателя.

Определите контакты для сигнала и заземления. Подсоедините положительный провод вольтметра к проводу, соединенному с контактом для сигнала на датчике (датчик расположен в блоке воздушного фильтра).

Включите зажигание (не запуская двигатель). В зависимости от температуры воздуха должно быть получено напряжение от 2 до 3 В.

Напряжение сигнала будет изменяться в соответствии с температурой воздуха во впускном тракте датчика или во впускном коллекторе. Когда температура воздуха в моторном отсеке или во впускном коллекторе возрастает, то напряжение сигнала, подходящего к электронному модулю управления уменьшается. Когда двигатель холодный, температура воздуха соответствует окружающей температуре. После запуска двигателя температура воздуха в моторном отсеке и во впускном коллекторе возрастает. Температура воздуха во впускном коллекторе возрастает примерно до 70°-80°, что намного превышает температуру воздуха в моторном отсеке.

При необходимости проведения проверок при различных температурах, датчик температуры воздуха можно нагреть с помощью бытового фена или охладить с помощью аэрозольного охладителя. Когда датчик нагревается или охлаждается, то температура изменяется, а вместе с ней сопротивление и напряжение.

  • Проверьте, что напряжение расходомера воздуха соответствует его температуре. При этом потребуется термометр.
  • Заведите двигатель и прогрейте его до нормальной рабочей температуры. Когда двигатель прогревается, то напряжение должно уменьшаться в соответствии с таблицей.
  • Проделайте следующие проверки и проверьте, не равно пи напряжение сигнала датчика температуры воздуха 0 В). Это говорит о разрыве цепи или коротком замыкании на заземление или 5В (цепь датчика имеет разрыв).

Таблица напряжения и сопротивления датчика температуры воздуха (типичные значения для датчика температуры воздуха с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления)

Сопротивление датчиков

Опрос: О теме. (377 пользователей проголосовало)

Как думаете, нужная тема?

    Да. (368 голосов [97.61%])

Процент голосов: 97.61%

Нет. (3 голосов [0.80%])

Bloody 04 Янв 2013

ПЕКАРЬ 27 Янв 2013

ilovemistakes 05 Фев 2013

drovolet 05 Фев 2013

Да его можно и в инете скачать. По расходомеру — на холостых 0,9 В между 2-й и 4-й ногами

Texas_Ranger 05 Фев 2013

aleshkoff 12 Фев 2013

Texas_Ranger 16 Фев 2013

polo58 23 Мар 2013

АлександR 30 Мар 2013

Demon 520 31 Мар 2013

Texas_Ranger 31 Мар 2013

drovolet 31 Мар 2013

chelios 02 Апр 2013

Доброго всем времени. Сегодня сделал диагностику, и в компе диагноста были програмки разные, в одной из них было как проверить дпдз через разъем что на мозги. Так вот там написано было что ДПДЗ идет на 44 и 73 пин. 44-й пин у меня пустой. Как так может быть? M50B20 Vanos MS40.0 Siemens 93 год.

Texas_Ranger 02 Апр 2013

Доброго всем времени. Сегодня сделал диагностику, и в компе диагноста были програмки разные, в одной из них было как проверить дпдз через разъем что на мозги. Так вот там написано было что ДПДЗ идет на 44 и 73 пин. 44-й пин у меня пустой. Как так может быть?

Если интересует, куда подключается ДПДЗ, вот схема — http://download.golg. 0.10/index.html. рисунок 1210.10-01. если трудности с картинками, ДПДЗ подключается к ногам 72, 76 и 77.

M50B20 Vanos MS40.0 Siemens 93 год.

Как обмануть компьютер

    С. Корниенко

Представим себе работу двигателя с впрыском: двигатель крутится и при этом всасывает через впускной коллектор чистый воздух. Возле самых впускных клапанов в этот воздух через топливный инжектор впрыскивается бензин. Количество бензина зависит от давления в топливной магистрали, которое почти не меняется, увеличиваясь при нагрузке примерно на 0,5 кг/кв. см, что совсем немного; а также от времени, в течение которого инжектор будет открыт. Другими словами, количество подаваемого в цилиндры бензина зависит от ширины импульсов, которые формирует компьютер. Эту ширину компьютер устанавливает, исходя из данных нескольких датчиков.
Датчик температуры охлаждающей жидкости: чем двигатель горячее, тем меньше надо бензина, поэтому этот датчик в зависимости от температуры меняет свое сопротивление, давая знать компьютеру, в каком состоянии находится двигатель. Обычно сопротивление холодного датчика 5-10 кОм, а горячего — 200-500 Ом. Если параллельно штатному датчику впаять обычное сопротивление 2-3 кОм, то компьютер будет считать, что двигатель более горячий, чем он есть на самом деле, и, соответственно, уменьшит ширину запускающих импульсов. У вас может возникнуть соблазн вообще закоротить этот датчик, но в этом случае в компьютере формируется сигнал неисправности двигателя, загорается лампочка “CHECK” или табло с изображением двигателя, и двигатель может вообще остановиться (то же будет и при снятии разъема с датчика, т. е. при появлении сопротивления больше 20-30 кОм). Если вы установите добавочное сопротивление около 500 Ом, то из-за недостатка бензина двигатель, пока полностью не прогреется, будет очень плохо работать. Лучше всего установить переменное сопротивление и с его помощью скорректировать показания датчика так, чтобы лампочка неисправности на щитке приборов не загоралась, двигатель более или менее нормально заводился и работал в холодном состоянии, но бензина при этом «ел» меньше (это можно определить по цвету выхлопных газов, но лучше все-таки воспользоваться газоанализатором). После этой корректировки переменное сопротивление можно выпаять, замерить его тестером, подобрать такое же обычное сопротивление и впаять его уже навсегда.
Датчик температуры воздуха имеет примерно те же диапазоны изменения сопротивления, что и датчик температуры воды: от 200 Ом в горячем состоянии до 10 кОм в холодном. Но компьютер гораздо меньше учитывает температуру воздуха, чем температуру воды. И к тому, и к другому датчику подходят по два провода, оба они имеют защелки, поэтому так просто их не сдернешь. При снятии любого из них на табло загорится лампочка “CHECK” (или другая аварийная лампочка, например, с изображением двигателя). Датчик температуры жидкости обычно ввернут в верхней части двигателя, обязательно в малый контур охлаждения, обычно возле термостата. Кроме него там могут быть датчики стрелочного указателя температуры, аварийной лампочки перегрева двигателя, запуска вентилятора, запуска холодного двигателя и блока управления кондиционером. Датчик температуры воздуха может быть ввернут в воздушный фильтр, в воздушный трубопровод до или после дроссельной заслонки, а также во впускной коллектор.
Но эти датчики, даже оба вместе взятые, лишь в небольшой степени влияют на решения компьютера о ширине импульсов управления, главная роль в этом принадлежит датчику, показывающему количество воздуха, поступающего в цилиндры. Как уже говорилось выше, двигатель при своей работе всасывает воздух через воздушный фильтр, воздухопровод и впускной коллектор (может еще и через турбину и охладитель INTERCOOLER). Когда (при отсутствии педали газа) дроссельная заслонка полностью закрыта, воздух в двигатель поступает через канал холостого хода, который перекрывается винтом холостого хода. При холодном двигателе специальный сильфон или клапан открывает на ту или иную величину канал прогревных оборотов. Если вы что-нибудь включаете, например, кондиционер, то откроете другой специальный клапан, управляемый компьютером, и еще по одному воздушному каналу в двигатель опять поступит больше воздуха.
Весь воздух “обсчитывается”, и компьютер, зная количество этого воздуха, сформирует нужную ширину импульса. Измерители количества воздуха могут быть самыми разными, они могут работать, основываясь на самых разных принципах (есть механические, тепловые и т. д.), но почти всегда есть воздушный канал в обход этих “считалок”. По этому каналу проходит “необсчитанный” воздух, неучтенный компьютером, и под него компьютер не “плеснет” бензина. Этот канал перекрывается регулировочным винтом: откручивая винт, можно добавить необсчитанного воздуха во впускной коллектор, т. е. можно сделать смесь беднее. Еще беднее смесь можно сделать, смастерив дополнительный обходной канал при помощи резиновой трубки. ”Считалка” будет измерять в этом случае лишь часть поступающего в двигатель воздуха, подавая в компьютер заниженное напряжение, а компьютер в результате сформирует более короткие импульсы запуска инжекторов, которые, естественно, будут распылять бензин более короткий промежуток времени.
Совершенно очевидно, что обмануть компьютер с измерением воздуха очень просто. Да он и сам обманывается, т. к. В воздухе есть влага, кислота, пыль, которые существенно искажают работу, “считалки”, поэтому на новых автомобилях этих устройств нет, а есть датчики вакуума. Маленькие, полностью герметичные, к ним подходят всего три проводка и резиновая трубка, а внутри — микросборка, т.е. маленький компьютер. Этот датчик измеряет величину разрежения во впускном коллекторе и дает знать об этом компьютеру. Последний, зная величину оборотов двигателя и положение дроссельной заслонки, на которой тоже стоит датчик — переменный резистор, вычисляет, сколько в данный момент влетает воздуха, и соответственно этому определяет ширину импульсов запуска инжекторов.
Для того, чтобы эти импульсы были покороче, надо вставить два дополнительных сопротивления. К датчику вакуума (Vacuum sensor) подходит три провода: питание, корпус и сигнальный. Надо разорвать цепь питания (в ней 5 вольт) и сигнальную цепь и в разрывы впаять переменные сопротивления.
Выставляем оба сопротивления на 0 Ом и заводим двигатель. Теперь быстро, пока двигатель не нагрелся, повышаем сопротивление в проводе питания до тех пор, пока не появятся сбои в работе двигателя. Выключаем двигатель, измеряем переменное сопротивление и ставим на его место стандартное сопротивление того же или чуть меньшего номинала. Оно получится от 3 до 10 Ом. Снова заводим остывший двигатель и крутим переменный резистор в сигнальной цепи, повторяя действия по той же схеме. Но в этом случае сопротивление будет около 20 кОм (впрочем, для вас значения сопротивлений не важны, двигатели ведь разные, и у вас, возможно, получится не 20, а 10 кОм, или другое значение). После такой “доработки” двигатель, может быть, будет чуть хуже работать в непрогретом состоянии, но после прогрева все будет нормально.
Как вычислить, где сигнальный провод, а где питание?
Заточите щуп на тестере и, проткнув изоляцию каждого провода (зажигание должно быть включено), измерьте напряжение относительно корпуса: на проводе питания будет 5 вольт, на сигнальном — почти 5 вольт, а на корпусе — 0 вольт. Теперь отсоедините резиновую трубку от впускного коллектора, ведущую к датчику вакуума, и ртом создайте в ней разрежение. Напряжение в сигнальном проводе сразу снизится, а в проводе питания останется прежним.
Мы предлагаем описанное выше как выход из ситуации, когда из выхлопной трубы валит черный дым, а другого компьютера нет. Но при этом под рукой должны быть газоанализаторы, вольтметры и т. д. Результат этой модернизации проверен на практике: 13 литров бензина на 100 км пробега в городе у “Плимута” с “твинкамовским” двигателем объемом 2,3 л и автоматом, согласитесь, не так уж плохо, а до “модернизации” было больше 20 литров и из выхлопной трубы шел черный дым.
Синий дым. Причины появления выхлопных газов синего цвета те же, что и у карбюраторных двигателей. Но если двигатель оборудован турбокомпрессором, может быть еще несколько причин, в основе которых — “убитая” турбина. Турбокомпрессоры в ходе работы смазываются моторным маслом от системы смазки двигателя. Если уплотнения на валу турбина-компрессор уже износились (это быстро происходит при изношенных подшипниках), масло начинает просачиваться наружу. С одной стороны, оно попадает в компрессор, а затем вместе с воздухом подается во впускной коллектор. С другой стороны, масло попадает в турбину, где мгновенно превращается в синий дым и выбрасывается наружу. Из практики следует, что быстрее разрушается уплотнение турбины. Но тут есть особенности. Во-первых, дым в этом случае не совсем синий, а какой-то сизый. Во-вторых, дымить двигатель начинает только после прогрева, и запах выхлопных газов перебивается запахом горелого масла. Кроме того, иногда, при долгой работе двигателя в холодном состоянии, из выхлопной трубы может даже капать масло.
Белый дым. Причины его появления те же, что и у карбюраторных двигателей.
У автомобилей с дизельными двигателями синий цвет выхлопные газы приобретают по тем же причинам, что и у машин с бензиновыми двигателями. То же можно сказать и о появлении выхлопных газов белого цвета. Но, кроме того, есть еще одна интересная причина белого выхлопа у дизельных двигателей. О ней несколько позже, а пока вспомните документальные фильмы, в которых на учениях ставят дымовую завесу. Делают они это, подавая дизельное топливо в раскаленный выпускной коллектор (всего-то, а каков эффект!).
Черный выхлоп у дизельных двигателей появляется при неполном сгорании дизельного топлива. Это может произойти, если топливо плохо перемешивается с воздухом, и это происходит при полностью нажатой педали газа при большой подаче топлива. В этом случае слегка дефектная форсунка не в состоянии как следует распылить топливо, чтобы оно сгорело полностью. Но мы считаем, что при перегрузке дизельного двигателя черный выхлоп — явление нормальное. Более того, наличие черного дыма говорит о том, что топлива поступает достаточно, т. е. все фильтры в системе работоспособны. У автомобиля с “забитым” топливным фильтром, кроме снижения мощности, наблюдается отсутствие черного дыма при перегрузке.
Итак, черный дым — это не полностью сгоревшее топливо. Если же лишнего топлива в цилиндры подавать еще больше, оно, из-за недостатка воздуха, вообще гореть не будет, а из выхлопной трубы повалит густой белый дым с запахом солярки.
Лишнее топливо в цилиндры японских дизельных двигателей может попадать в двух случаях. Первая причина — когда используется многоплунжерный ТНВД, подачей топлива у которого управляет кожаная диафрагма по вакууму под дроссельной заслонкой. Кожаная диафрагма от времени сохнет и растрескивается, и тогда, при сбрасывании газа, машина начинает сильно дымить. Эту диафрагму не сложно заменить, сняв заднюю крышку у насоса (туда приходит вакуумная трубка) и изрезав один женский сапог: диафрагма состоит из двух слоев кожи (снимать и разбирать ТНВД не надо).
Вторая причина появления “дымовой завесы” встречалась у дизельных двигателей с системой EFI. Первыми дизелями этого типа были “Toyota 2L-E” (2L-TE; 2L-THE). В ТНВД этих двигателей нет кольца протечки и всережимного регулятора оборотов. Стоит на выходе мощный электромагнитный клапан, который и управляет подачей топлива по команде блока управления. Сам блок управления берет информацию от различных датчиков, в том числе и от датчика “Vacuum sensor”. Нарушение контактов в разъемах вакуумных трубочек, дефекты температурных датчиков, а также снижение компрессии в одном цилиндре, в результате чего на датчик “Vacuum sensor” приходит “плохой” вакуум, приводит к “открытию” клапана ТНВД, и он начинает лить без меры.

Проверка датчика температуры охлаждающей жидкости — Датчики — Статьи

Несмотря на свою простоту датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя (ДТОЖ), который предназначен для контроля внутренней температуры двигателя играет весьма значительную роль. Именно от него выдаются температурные параметры в электронный блок управления, а значит, зависит и оптимальность характеристик на всех режимах работы.

Подавляющее число систем управления двигателем имеют в своем составе ДТОЖ с отрицательным температурным коэффициентом, другими словами такой датчик представляет собой терморезистор, сопротивление которого падает по мере повышения температуры в измерительном элементе. При возникновении подозрения, что датчик неисправен, можно выполнить достаточно быструю проверку, которая даже не потребует его демонтажа.

С этой целью необходимо с помощью вольтметра замерить напряжение на выводах датчика при неработающем (зажигание включено) и прогретом двигателе. Нормальным считается, если напряжение составляет 2В для холодного и 0,5В – горячего состояния. Если же значения напряжения определены, например, как 1.5 В и 1.25 В соответственно – можете смело менять электронный датчик.

В случае если вы поставили своей целью проверить измерительный элемент более тщательно, то без демонтажа ДТОЖ вам не обойтись.

В этом варианте, проверка датчика температуры охлаждающей жидкости проводиться путем измерения показаний (на этот раз сопротивления, так как датчик отсоединен) при погружении его в воду, плавно нагреваемую до температуры кипения.

В случае если датчик исправен, то показания сопротивления, в зависимости от температуры, должны соответствовать приведенным ниже значениям:

0⁰ — 4800-6600 Ом

10 — 4000

20 — 2200-2800

30 — 1300

40 – 1000-1200

50 — 1000

60 — 800

80 — 270-380

В заключение хочется отметить, что датчики температуры охлаждающей жидкости, имеющие положительный температурный коэффициент пусть редко, но встречаются (например, на автомобилях Renault) и у таких датчиков внутреннее сопротивление с повышением температуры тоже повышается. Впрочем, проверка таких датчиков практически не отличается от способа, описанного выше, только значения параметров будут, естественно, другими: 0⁰-254/266 Ом, 20⁰ -283/297 Ом и 40⁰- 315/329 Ом.

Похожие материалы

Датчик температуры Pt100 — полезные сведения

Датчики температуры Pt100 — очень распространенные датчики в обрабатывающей промышленности. В этом сообщении блога обсуждается много полезных и практических вещей, которые нужно знать о датчиках Pt100. Здесь есть информация о датчиках RTD и PRT, различных механических конструкциях Pt100, соотношении температуры и сопротивления, температурных коэффициентах, классах точности и многом другом.

Некоторое время назад я писал о термопарах, поэтому подумал, что пора написать о датчиках температуры RTD, особенно о датчике Pt100, который является очень распространенным датчиком температуры в обрабатывающей промышленности.Этот блог оказался довольно длинным, поскольку в нем есть много полезной информации о датчиках Pt100. Я надеюсь, что он вам понравится и вы чему-то научитесь. Итак, приступим!

Оглавление

Поскольку этот пост стал довольно длинным, вот оглавление, которое поможет вам увидеть, что включено:

Для терминологии : и «датчик» и «зонд» слов обычно используются, в этой статье я в основном использую «сенсор».

Также люди пишут «Pt100» и «Pt-100», я буду в основном использовать формат Pt100. (Да, я знаю, что IEC / DIN 60751 использует формат Pt-100, но я так привык к формату Pt100).

Просто дайте мне эту статью в формате pdf! Щелкните ссылку ниже, чтобы загрузить pdf:

В начало ⇑

Датчики RTD

Поскольку Pt100 является датчиком RTD, давайте сначала посмотрим, что такое датчик RTD.

Аббревиатура RTD происходит от « Resistance Temperature Detector. ”Это датчик температуры, сопротивление которого зависит от температуры; при изменении температуры изменяется сопротивление датчика. Таким образом, измеряя сопротивление датчика, можно использовать датчик RTD для измерения температуры.

Датчики RTD чаще всего изготавливаются из сплавов платины, меди, никеля или различных оксидов металлов.

В начало ⇑

Датчики PRT

Платина — наиболее распространенный материал для датчиков RTD.Платина имеет надежную, повторяемую и линейную зависимость термостойкости. Датчики RTD, изготовленные из платины, называются PRT , «платиновый термометр сопротивления ». ”Наиболее распространенным платиновым датчиком PRT, используемым в обрабатывающей промышленности, является датчик Pt100 . Число «100» в названии означает, что он имеет сопротивление 100 Ом при температуре 0 ° C (32 ° F). Подробнее об этом позже.

В начало ⇑

PRT против термопары

В предыдущем сообщении в блоге мы обсуждали термопары.Термопары также используются в качестве датчиков температуры во многих промышленных приложениях. Итак, в чем разница между термопарой и датчиком PRT? Вот краткое сравнение термопар и датчиков PRT:

Термопары :

  • Может использоваться для измерения гораздо более высоких температур
  • Очень надежный
  • Недорогой
  • Автономный, не требует внешнего возбуждения
  • Не очень точный
  • Требуется компенсация холодного спая
  • Удлинительные провода должны быть из материала, подходящего для данного типа термопары, и необходимо обращать внимание на однородность температуры на всех стыках в измерительной цепи
  • Неоднородности в проводах могут вызвать непредвиденные ошибки

ПТС :

  • Более точны, линейны и стабильны, чем термопары
  • Не требует компенсации холодного спая, как это делают термопары
  • Удлинители могут быть медными
  • Дороже, чем термопары
  • Необходимы известный отлично ток нагрузки подходит для типа датчика
  • Более хрупкий

Вкратце, можно сказать, что термопары более подходят для высокотемпературных приложений и PRT для приложений, требующих большей точности .

Дополнительную информацию о термопарах и компенсации холодного спая можно найти в этом более раннем сообщении в блоге:

Компенсация холодного (эталонного) спая термопары

В начало ⇑

Измерительный датчик RTD / PRT

Поскольку сопротивление датчика RTD изменяется при изменении температуры, совершенно очевидно, что при измерении датчика RTD вам необходимо измерить сопротивление. Вы можете измерить сопротивление в Ом, а затем преобразовать его вручную в измерение температуры в соответствии с таблицей преобразования (или формулой) используемого типа RTD.

В настоящее время чаще всего используется устройство для измерения температуры или калибратор, который автоматически преобразует измеренное сопротивление в показания температуры, когда в устройстве выбран правильный тип RTD (при условии, что он поддерживает используемый тип RTD). Конечно, если в устройстве будет выбран неправильный тип датчика RTD, это приведет к неверным результатам измерения температуры.

Есть разные способы измерения сопротивления. Вы можете использовать 2, 3 или 4-проводное соединение .Двухпроводное соединение подходит только для измерения с очень низкой точностью (в основном для поиска неисправностей), потому что любое сопротивление провода или сопротивление соединения приведет к ошибке измерения. Любое обычное измерение процесса должно выполняться с использованием 3- или 4-проводного измерения.

Например, стандарт IEC 60751 определяет, что любой датчик с точностью выше класса B должен измеряться с помощью 3- или 4-проводного измерения. Подробнее о классах точности позже в этой статье.

Просто не забудьте использовать 3-х или 4-х проводное измерение, и все готово.

Конечно, для некоторых высокоомных термисторов, датчиков Pt1000 или других датчиков с высоким импедансом дополнительная ошибка, вызванная 2-проводным измерением, может быть не слишком значительной.

Дополнительную информацию об измерении сопротивления 2-, 3- и 4-проводного кабеля можно найти по ссылке ниже в блоге:

Измерение сопротивления; 2-х, 3-х или 4-х проводное соединение — как оно работает и что использовать?

Измерительный ток

Как более подробно объяснено в упомянутой выше публикации блога, когда устройство измеряет сопротивление, оно посылает небольшой точный ток через резистор и затем измеряет падение напряжения генерируется над ним. Затем можно рассчитать сопротивление, разделив падение напряжения на силу тока в соответствии с законом Ома (R = U / I).

Если вас интересует более подробная информация о законе Ома, ознакомьтесь с этим сообщением в блоге:

Закон Ома — что это такое и что о нем должны знать технические специалисты

Самонагрев

Когда измерительный ток проходит через датчик RTD, это также вызывает небольшой нагрев датчика RTD.Это явление называется самонагреванием . Чем выше ток измерения и чем дольше он включен, тем сильнее нагревается датчик. Кроме того, конструкция датчика и его тепловое сопротивление окружающей среде будут иметь большое влияние на самонагревание. Совершенно очевидно, что такой вид самонагрева в датчике температуры вызовет небольшую ошибку измерения.

Максимальный измерительный ток обычно составляет 1 мА при измерении датчика Pt100, но может быть и 100 мкА или даже ниже. Согласно стандартам (например, IEC 60751) самонагревание не должно превышать 25% от допустимого отклонения датчика.

Вернуться к началу ⇑

Различные механические конструкции датчиков PRT

Датчики PRT, как правило, очень хрупкие инструменты, и, к сожалению, точность почти без исключения обратно пропорциональна механической прочности . Чтобы быть точным термометром, платиновая проволока внутри элемента должна иметь возможность сжиматься и расширяться при изменении температуры настолько свободно, насколько это возможно, чтобы избежать деформации и деформации.Недостатком является то, что такой датчик очень чувствителен к механическим ударам и вибрации.

Стандартный платиновый термометр сопротивления
(SPRT)

Более точные датчики стандартного платинового термометра сопротивления (SPRT) представляют собой инструменты для реализации температурной шкалы ITS-90 между фиксированными точками. Они сделаны из очень чистой (α = 3,926 x 10 -3 ° C -1 ) платины, а опора для проволоки сконструирована таким образом, чтобы проволока оставалась максимально свободной от деформаций.«Руководство по реализации ITS-90», опубликованное BIPM (Bureau International des Poids et Mesures), определяет критерии, которым должен соответствовать датчик SPRT. Другие датчики не являются и не должны называться SPRT. Существуют датчики в стеклянной, кварцевой и металлической оболочке для различных применений. SPRT чрезвычайно чувствительны к любому виду ускорения, например, к минимальным ударам и вибрации, что ограничивает их использование в лабораториях для проведения измерений с очень высокой точностью.

PRT с частичной опорой

PRT с частичной опорой — это компромисс между характеристиками термометра и механической надежностью.Наиболее точные из них часто называются датчиками Secondary Standard или Secondary Reference . Эти датчики могут принимать некоторые конструкции из SPRT, и класс провода может быть таким же или очень близким. Благодаря некоторой проволочной опоре они менее хрупкие, чем SPRT. При осторожном обращении их можно использовать даже в полевых условиях, при этом обеспечивая превосходную стабильность и низкий гистерезис.

Промышленные платиновые термометры сопротивления, IPRT

При увеличении опоры проволоки увеличивается механическая прочность, но вместе с тем увеличивается и напряжение, связанное с дрейфом и проблемами гистерезиса.Эти датчики называются промышленными платиновыми термометрами сопротивления , IPRT . Полностью поддерживаемые IPRT имеют еще большую поддержку проводов и механически очень надежны. Проволока полностью залита керамикой или стеклом, что делает ее очень невосприимчивой к вибрации и механическим ударам. Недостатком является гораздо более низкая долговременная стабильность и большой гистерезис, поскольку чувствительная платина связана с подложкой, которая имеет другие характеристики теплового расширения.

Пленка

Пленка PRT за последние годы претерпели значительные изменения, и теперь доступны лучшие.Они бывают разных форм для разных приложений. Платиновая фольга напыляется на выбранную подложку, сопротивление элемента часто подгоняется лазером до желаемого значения сопротивления и в конечном итоге герметизируется для защиты. В отличие от проволочных элементов, тонкопленочные элементы намного удобнее автоматизировать производственный процесс, что часто делает их дешевле, чем проволочные элементы. Преимущества и недостатки обычно те же, что и у полностью опертых проволочных элементов, за исключением того, что пленочные элементы часто имеют очень низкую постоянную времени, что означает, что они очень быстро реагируют на изменения температуры.Как упоминалось ранее, некоторые производители разработали методы, которые лучше сочетают в себе производительность и надежность.

Вернуться к началу ⇑

Другие датчики RTD
Другие платиновые датчики

Хотя Pt100 является наиболее распространенным платиновым датчиком RTD / PRT, существует несколько других, таких как Pt25, Pt50, Pt200, Pt500 и Pt1000. Основное различие между этими датчиками довольно легко догадаться, это сопротивление при 0 ° C, которое упоминается в названии датчика.Например, датчик Pt1000 имеет сопротивление 1000 Ом при 0 ° C. Температурный коэффициент также важен, поскольку он влияет на сопротивление при других температурах. Если это Pt1000 (385), это означает, что он имеет температурный коэффициент 0,00385 ° C.

Другие датчики RTD

Хотя платиновые датчики являются наиболее распространенными датчиками RTD, существуют также датчики, изготовленные из других материалов, включая датчики из никеля, никель-железо и медь. Обычные никелевые датчики включают Ni100 и Ni120, никель-железный датчик Ni-Fe 604 Ом и медный датчик Cu10.Каждый из этих материалов имеет свои преимущества в определенных областях применения. Общими недостатками этих материалов являются довольно узкие температурные диапазоны и подверженность коррозии по сравнению с платиной из благородных металлов.

Датчики RTD также могут быть изготовлены из других материалов, таких как золото, серебро, вольфрам, родий-железо или германий. Они превосходны в некоторых приложениях, но очень редко встречаются в обычных промышленных операциях.

Поскольку сопротивление датчика RTD зависит от температуры, мы также можем включить в эту категорию все стандартные датчики PTC (положительный температурный коэффициент) и NTC (отрицательный температурный коэффициент).Примерами являются термисторы и полупроводники, которые используются для измерения температуры. Типы NTC особенно часто используются для измерения температуры.

Слишком длинная статья? Хотите скачать эту статью в формате pdf, чтобы прочитать ее, когда у вас будет больше времени? Щелкните изображение ниже, чтобы загрузить pdf:

Вернуться к началу ⇑

Датчики Pt100

Температурный коэффициент

Самым распространенным датчиком RTD в обрабатывающей промышленности является датчик Pt100, сопротивление которого составляет 100 Ом при 0 ° C (32 ° F).

При том же логическом соглашении о присвоении имен датчик Pt200 имеет сопротивление 200 Ом, а Pt1000 — 1000 Ом при 0 ° C (32 ° F).

Сопротивление датчика Pt100 (и других датчиков Pt) при более высоких температурах зависит от версии датчика Pt100, так как существует несколько различных версий датчика Pt100, которые имеют несколько разные температурные коэффициенты. В глобальном масштабе наиболее распространена версия «385». Если коэффициент не указан, то обычно это 385.

Температурный коэффициент (обозначенный греческим символом Alpha => α) датчика Pt100 указывается как разница сопротивлений при 100 ° C и 0 ° C, разделенная на сопротивление при 0 ° C, умноженное на 100 ° C.

Формула довольно проста, но в написании она звучит немного сложно, поэтому давайте рассмотрим ее как формулу:

Где:

α = температурный коэффициент

R100 = сопротивление при 100 ° C

R0 = сопротивление при 0 ° C

Давайте посмотрим на пример, чтобы убедиться в этом:

Pt100 имеет сопротивление 100,00 Ом при 0 ° C и 138,51 Ом при 100 ° C . Температурный коэффициент можно рассчитать по следующей формуле:

Получаем результат 0.003851 / ° С.

Или, как это часто пишут: 3,851 x 10 -3 ° C -1

Часто его называют датчиком Pt100 «385».

Это также температурный коэффициент, указанный в стандарте IEC 60751: 2008.

Температурный коэффициент чувствительного элемента в основном зависит от чистоты платины, используемой для изготовления проволоки. Чем чище платина, тем выше значение альфа. В настоящее время получить очень чистый платиновый материал не проблема.Чтобы производимые датчики соответствовали кривой температуры / сопротивления IEC 60751, чистая платина должна быть легирована подходящими примесями, чтобы снизить значение альфа до 3,851 x 10 -3 ° C -1 .

Значение альфа уменьшается с тех времен, когда точка плавления (≈0 ° C) и точка кипения (≈100 ° C) воды использовались в качестве контрольных температурных точек, но все еще используется для определения сорта платины. провод. Поскольку точка кипения воды на самом деле является лучшим высотомером, чем эталонная температура, другим способом определения чистоты проволоки является коэффициент сопротивления в точке галлия (29.7646 ° C), которая является фиксированной точкой на шкале температур ITS-90. Этот коэффициент сопротивления обозначается строчной греческой буквой ρ (ро).

Типичное значение ρ для датчика «385» составляет 1,115817, а для SPRT — 1,11814. На практике старая добрая альфа во многих случаях оказывается наиболее удобной, но можно также объявить rho.

Зависимость сопротивления Pt100 (385) от температуры

На графике ниже вы можете увидеть, как сопротивление датчика Pt100 (385) зависит от температуры:

При взгляде на Из них вы можете видеть, что зависимость сопротивления от температуры датчика Pt100 не является абсолютно линейной, но зависимость несколько «изогнута».

В таблице ниже приведены численные значения температуры Pt100 (385) в зависимости от сопротивления в нескольких точках:

Другие датчики Pt100 с другими температурными коэффициентами

Большинство датчиков были стандартизированы, но существуют разные стандарты во всем мире. То же самое и с датчиками Pt100. Со временем было определено несколько различных стандартов. В большинстве случаев разница в температурном коэффициенте относительно небольшая.

В качестве практического примера, стандарты, которые мы внедрили в калибраторы температуры Beamex, взяты из следующих стандартов:

  • IEC 60751
  • DIN 43760
  • ASTM E 1137
  • JIS C1604-1989 alpha 3916, JIS C 1604 -1997
  • SAMA RC21-4-1966
  • GOCT 6651-84, ГОСТ 6651-94
  • Minco Таблица 16-9
  • Кривая Эдисона № 7

Убедитесь, что ваше измерительное устройство поддерживает датчик Pt100

Стандартные датчики Pt100 хороши тем, что каждый датчик должен соответствовать спецификациям, и вы можете просто подключить его к своему измерительному устройству (или калибратору), и он будет измерять собственную температуру с такой же точностью, как и спецификации (датчик + измерительное устройство). определять.Кроме того, используемые датчики должны быть взаимозаменяемыми без калибровки, по крайней мере, для менее важных измерений. Тем не менее, рекомендуется проверять датчик при известной температуре перед использованием.

В любом случае, поскольку разные стандарты имеют немного разные спецификации для датчика Pt100, важно, чтобы устройство, которое вы используете для измерения вашего датчика Pt100, поддерживало правильный датчик (температурный коэффициент). Например, если ваше измерительное устройство поддерживает только Alpha 385 и вы используете датчик с Alpha 391, в измерениях будет некоторая ошибка.Эта ошибка значительна? В этом случае (385 против 391) ошибка будет примерно 1,5 ° C при 100 ° C. Так что я считаю это важным. Конечно, чем меньше разница температурных коэффициентов, тем меньше будет ошибка.

Итак, убедитесь, что ваше измерительное устройство RTD поддерживает используемый вами датчик Pt100. Чаще всего, если у Pt100 нет индикации температурного коэффициента, это датчик 385.

В качестве практического примера калибратор и коммуникатор Beamex MC6 поддерживает следующие датчики Pt100 (температурный коэффициент в скобках) на основе различных стандартов:

  • Pt100 (375)
  • Pt100 (385)
  • Pt100 (389)
  • Pt100 (391)
  • Pt100 (3926)
  • Pt100 (3923)

Наверх ⇑

Классы точности (допуска) Pt100

Датчики Pt100 доступны с различными классами точности.Наиболее распространенными классами точности являются AA, A, B и C , которые определены в стандарте IEC 60751. Стандарты определяют своего рода идеальный датчик Pt100, к которому должны стремиться производители. Если бы можно было построить идеальный датчик, классы допуска не имели бы значения.

Поскольку датчики Pt100 не могут быть отрегулированы для компенсации ошибок, вам следует купить датчик с подходящей точностью для применения. В некоторых измерительных приборах ошибки датчика можно исправить с помощью определенных коэффициентов, но об этом позже.

Точность различных классов точности (согласно IEC 60751: 2008):

Существуют также так называемые классы точности 1/3 DIN и 1/10 DIN Pt100 для разговорной речи. Это были стандартизованные классы, например, в стандарте DIN 43760: 1980-10, который был отменен в 1987 году, но не был определен в более позднем стандарте IEC 60751 или его немецком родственнике DIN EN 60751. Допуски этих датчиков основаны на точности. датчик класса B, но исправленная часть ошибки (0.3 ° C) делится на заданное число (3 или 10). Тем не менее, эти термины — это устоявшаяся фраза, когда мы говорим о Pt100, и мы также будем свободно использовать их здесь. Классы точности этих датчиков следующие:

И, конечно же, производитель датчиков может производить датчики со своими собственными пользовательскими классами точности. Раздел 5.1.4 стандарта IEC 60751 определяет, как должны быть выражены эти специальные классы допусков.

Формулы могут быть трудными для сравнения, в приведенной ниже таблице классы точности рассчитаны при температуре (° C):

Примечательно то, что даже если «1/10 DIN» звучит привлекательно с низким значением 0. Допуск на 03 ° C при 0 ° C, это лучше, чем у класса A, только в узком диапазоне -40… + 40 ° C.

На приведенном ниже рисунке показана разница между этими классами точности:

Наверх ⇑

Коэффициенты

Классы точности обычно используются в промышленных датчиках RTD, но когда дело доходит до большинства точные эталонные датчики PRT (SPRT, вторичные эталоны…), эти классы точности больше не действительны.Эти датчики были сделаны настолько хорошими, насколько это возможно, для этой цели, а не для соответствия какой-либо стандартизованной кривой. Это очень точные датчики с очень хорошей долговременной стабильностью и очень низким гистерезисом, но эти датчики индивидуальны, поэтому у каждого датчика есть несколько разное соотношение температуры / сопротивления. Эти датчики не следует использовать без использования индивидуальных коэффициентов для каждого датчика. Вы даже можете найти общие коэффициенты CvD для SPRT, но это испортит производительность, за которую вы заплатили. Если вы просто подключите вторичный датчик PRT на 100 Ом, такой как Beamex RPRT, к устройству, измеряющему стандартный датчик Pt100, вы можете получить результат, который будет на несколько градусов или, возможно, даже на десять градусов неверен. В некоторых случаях это не обязательно имеет значение, но в других случаях это может быть разница между лекарством и токсином.

Таким образом, эти датчики всегда должны использоваться с правильными коэффициентами.

Как упоминалось ранее, датчики RTD нельзя «настроить» для правильного измерения.Таким образом, необходимо внести поправку в устройство (например, калибратор температуры), которое используется для измерения датчика RTD.

Для определения коэффициентов датчик необходимо сначала очень точно откалибровать. Затем, исходя из результатов калибровки, коэффициенты для желаемого уравнения могут быть адаптированы для представления зависимости характеристического сопротивления датчика от температуры. Использование коэффициентов исправит измерение датчика и сделает его очень точным.Существует несколько различных уравнений и коэффициентов для расчета сопротивления датчика температуре. Это, вероятно, самые распространенные:

Callendar-van Dusen
  • В конце 19 -х годов века Каллендар ввел простое квадратное уравнение, которое описывает поведение платины в зависимости от температуры и сопротивления. Позже ван Дузен выяснил, что нужен дополнительный коэффициент ниже нуля. Оно известно как уравнение Каллендара-ван Дюзена, CvD.Для датчиков alpha 385 он часто примерно такой же, как ITS-90, особенно когда диапазон температур не очень широк. Если в вашем сертификате указаны коэффициенты R 0 , A, B, C, они являются коэффициентами для уравнения CvD стандартной формы IEC 60751. Коэффициент C используется только при температуре ниже 0 ° C, поэтому он может отсутствовать, если датчик не был откалиброван ниже 0 ° C. Коэффициенты также могут быть R 0 , α, δ и β. Они соответствуют исторически используемой форме уравнения CvD, которая используется до сих пор. Несмотря на то, что уравнение по сути является одним и тем же, их письменная форма и коэффициенты различаются.

ITS-90
  • ITS-90 — это температурная шкала, а не стандарт. Уравнение Каллендара-ван Дюзена было основой предыдущих шкал 1927, 1948 и 1968 годов, но ITS-90 принес значительно иную математику. Функции ITS-90 должны использоваться при реализации температурной шкалы с использованием SRPT, но также многие PRT с более низким альфа имеют преимущество по сравнению с CvD, особенно когда диапазон температур широкий (сотни градусов). Если в вашем сертификате указаны такие коэффициенты, как RTPW или R (0,01), a4, b4, a7, b7, c7, они являются коэффициентами для функций отклонения ITS-90.В документе ITS-90 не указываются числовые обозначения для коэффициентов или поддиапазонов. Они представлены в Техническом примечании NIST 1265 «Рекомендации по реализации международной температурной шкалы 1990 г.» и широко используются. Количество коэффициентов может меняться, поддиапазоны пронумерованы от 1 до 11.
    • RTPW, R (0,01 ° C) или R (273,16 K) — сопротивление датчика в тройной точке воды 0,01 ° C
    • a4 и b4 — коэффициенты ниже нуля, также может быть bz и b bz , что означает «ниже нуля», или просто a и b
    • a7, b7, c7 являются коэффициентами выше нуля, также могут быть az , b az и c az , что означает «выше ноль », или a, b и c

Steinhart-Hart
  • Если ваш датчик представляет собой термистор, в сертификате могут быть коэффициенты уравнения Стейнхарта-Харта.Термисторы очень нелинейны, а уравнение логарифмическое. Уравнение Стейнхарта-Харта широко заменило более раннее бета-уравнение. Обычно это коэффициенты A, B и C, но также может быть коэффициент D или другие, в зависимости от варианта уравнения. Коэффициенты обычно публикуются производителями, но они также могут быть установлены.

Определение коэффициентов датчика

Когда датчик Pt100 отправляется в лабораторию для калибровки и настройки, точки калибровки должны быть выбраны правильно.Всегда требуется точка 0 ° C или 0,01 ° C. Само значение необходимо для подгонки, но обычно точка обледенения (0 ° C) или тройная точка водяной ячейки (0,01 ° C) также используется для контроля стабильности датчика и измеряется несколько раз во время калибровки. Минимальное количество точек калибровки совпадает с количеством коэффициентов, которые должны быть установлены. Например, для подгонки коэффициентов a4 и b4 ITS-90 ниже нуля необходимы по крайней мере две известные отрицательные калибровочные точки для решения двух неизвестных коэффициентов.Если поведение датчика хорошо известно лаборатории, в этом случае может быть достаточно двух точек. Тем не менее рекомендуется измерять больше точек, чем это абсолютно необходимо, поскольку сертификат не может определить, как датчик ведет себя между точками калибровки. Например, фитинг CvD для широкого диапазона температур может выглядеть довольно хорошо, если у вас есть только две или три точки калибровки выше нуля, но может существовать систематическая остаточная ошибка в несколько сотых долей градуса между точками калибровки, которую вы не увидите в все.Это также объясняет, почему вы можете обнаружить разные погрешности калибровки для фитингов CvD и ITS-90 для одного и того же датчика и точно таких же точек калибровки. Погрешности измеренных точек ничем не отличаются, но к общей погрешности обычно добавляются остаточные ошибки различных фитингов.

Загрузите бесплатный информационный документ

Загрузите бесплатный информационный документ по датчикам температуры Pt100, щелкнув изображение ниже:

Наверх ⇑

Другие сообщения в блоге, связанные с температурой

Если вы заинтересованы в калибровка температуры и температуры, вы можете также заинтересовать другие сообщения в блоге:

Наверх ⇑

Приборы для калибровки температуры Beamex

Пожалуйста, ознакомьтесь с новым калибратором температуры Beamex MC6-T. Идеальный инструмент, например, для калибровки датчика Pt100 и многого другого. Щелкните изображение ниже, чтобы узнать больше:

Пожалуйста, проверьте, какие другие продукты для калибровки температуры предлагает Beamex, нажав кнопку ниже:

И, наконец, спасибо, Тони!

И, наконец, особая благодарность г-ну Тони Алатало , который является руководителем нашей аккредитованной лаборатории калибровки температуры на заводе Beamex. Тони предоставил большую помощь и подробную информацию для этого сообщения в блоге.

И наконец, подписывайтесь!

Если вам нравятся эти статьи, пожалуйста, подпишитесь на этот блог, указав свой адрес электронной почты в поле «Подписаться» в правом верхнем углу. Вы будете уведомлены по электронной почте, когда появятся новые статьи.

Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя (ECT)

ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ (ECT)

Общее описание
Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя представляет собой терморезистор, который обычно имеет отрицательный температурный коэффициент. Это двухпроводной термистор, погруженный в охлаждающую жидкость и измеряющий ее температуру. Бортовой компьютер использует сигнал ECT в качестве основного поправочного коэффициента при расчете опережения зажигания и продолжительности впрыска.

Внешний вид

Датчик температуры охлаждающей жидкости показан на рис. 1.


Фиг.1

Принцип работы датчика ECT
Для того чтобы преобразовать изменение в ECT сопротивление к изменению напряжения, который дополнительно обрабатывают с помощью ЭБУ, ДЭХ датчик подключен в цепи, как правило, подается с опорным напряжением + 5В.При холодном двигателе и температуре окружающей среды 20 ºC сопротивление датчика составляет от 2000 Ом до 3000 Ом. После запуска двигателя температура охлаждающей жидкости начинает повышаться. ЭСТ постепенно нагревается, и его сопротивление пропорционально снижается. При 90 ºC его сопротивление находится в диапазоне от 200 Ом до 300 Ом.
Таким образом, сигнал переменного напряжения, зависящего от температуры охлаждающей жидкости, отправляется на бортовой компьютер.

Типы датчиков ECT

  • С отрицательным температурным коэффициентом. Это самые популярные датчики, используемые в автомобилях.Их сопротивление уменьшается с повышением температуры.
  • С положительным температурным коэффициентом. Используется в некоторых старых системах, таких как Renix. Здесь напряжение и сопротивление увеличиваются с повышением температуры.

Процедура проверки работоспособности датчика ECT
Датчик с отрицательным температурным коэффициентом
Тест с вольтметром

  • Откройте защитный резиновый колпачок на разъеме датчика температуры системы охлаждения.
  • Подключите отрицательный провод вольтметра к массе шасси.
  • Определите, какие клеммы являются сигнальными и заземляющими.
  • Подключите положительный провод вольтметра к клемме сигнала ECT.
  • Запустить двигатель из холодного состояния.
  • В зависимости от температуры показания напряжения должны находиться в диапазоне от 2 до 3 В. Соотношение между напряжением и температурой показано в Таблице 1.
  • Проверить, соответствует ли сигнал напряжения ЕСТ температуре.Для этого вам понадобится термометр.
  • Запустите двигатель и прогрейте его до рабочей температуры. Во время прогрева двигателя напряжение должно уменьшаться в соответствии со значениями, приведенными в таблице-1.
  • Распространенная проблема заключается в том, что выходное сопротивление (и напряжение) неправильно выходит за пределы нормального диапазона. Нормальное значение напряжения датчика ECT составляет 2 В при холодном двигателе и 0,5 В при прогретом двигателе. Датчик неисправности может показывать напряжение 1,5 В при холодном двигателе и 1.25 В при прогретом двигателе, что вызывает затруднения при запуске холодного двигателя и наличие богатой топливной смеси при прогретом двигателе. При этом не будут генерироваться коды неисправности (если встроенный контроллер не запрограммирован на обнаружение изменений напряжения), поскольку датчик продолжает работать в пределах своих проектных параметров. При обнаружении такого дефекта необходимо заменить датчик температуры охлаждающей жидкости.
  • Если сигнал напряжения ЕСТ равен 0 В (отсутствие питания или короткое замыкание на массу) или если он равен 5.0В — у нас обрыв.

Температура, ºС

Сопротивление, Ом

Напряжение, В

0

4800–6600

4,00 — 4,50

10

4000

3.75 — 4,00

20

2200–2800

3,00 — 3,50

30

1300

3,25

40

1000–1200

2. 50–3,00

50

1000

2,50

60

800

2,00 — 2,50

80

270–380

1.00–1,30

110

0,50

Обрыв цепи

5,0 ± 0,1

короткое замыкание на массу

0

Таблица 1
ПРИМЕЧАНИЕ. Это типичный пример, но это не означает, что значения, показанные выше, являются действительными и должны быть получены в процессе проверки конкретной системы .

Возможные неисправности датчика:
Напряжение на клемме сигнала ECT равно 0В.

  • Проверить клеммы датчика на отсутствие замыкания на массу.
  • Проверить целостность сигнальных проводов между датчиком и бортовым контроллером.
  • Если все провода в порядке, но на бортовом контроллере нет выходного напряжения, необходимо проверить все соединения питания и заземления бортового контроллера. Если напряжения питания и заземления в норме, под подозрение попадает сам бортовой контроллер.

Напряжение на клемме сигнала ECT равно 5,0 В
Напряжение имеет такое значение при наличии разрыва цепи и может быть получено в одном из следующих условий:

  • сигнальная клемма датчика ECT не обеспечивает подключение к датчику;
  • Цепь датчика
  • разомкнута;
  • Цепь массы датчика
  • разомкнута.

Сигнал напряжения или опорное напряжение равно напряжению батареи автомобиля.
Проверить короткое замыкание в проводе, подключенном к плюсовой клемме автомобильного аккумулятора или проводу питания.

Датчик с отрицательным температурным коэффициентом
Проверка омметром с датчиком ECT, отсоединенным от автомобиля

  • Поместите датчик в подходящую емкость для воды и измерьте температуру воды.
  • Измерьте сопротивление датчика и сравните его со значениями, приведенными в Таблице-1, показывающей взаимосвязь между сопротивлением и температурой.
  • Нагрейте воду и периодически проводите измерения, а также сопротивление датчика. Сравните результаты с данными в таблице 1.

Датчик с отрицательным температурным коэффициентом
Измерение напряжения с помощью осциллографа

  • Подключите активный конец щупа осциллографа к сигнальной клемме сенсора, а пробник заземления — к заземлению шасси.
  • Установите запуск развертки осциллографа в непрерывный режим измерения (регистрация медленно меняющихся сигналов).
  • Поместите датчик в подходящую емкость с подогретой водой.
    Через несколько минут измерения во время нагрева воды на экране осциллографа появится кривая изменения напряжения датчика (рис. 2). Обратите внимание на время измерения — оно около 10 минут.
  • Желательно непрерывно измерять температуру нагретой воды термометром и сравнивать ее со значениями, указанными в таблице 1.


Фиг.2


Датчик с положительным температурным коэффициентом
Датчик ECT с положительным температурным коэффициентом сопротивления представляет собой термистор, сопротивление которого увеличивается с повышением температуры.Используется в небольшом количестве систем (в основном в автомобилях Renault).
Общий метод проверки аналогичен методу проверки датчика с отрицательным температурным коэффициентом, описанному выше. Полученные данные измерений можно сравнить с данными, приведенными в таблице 2, где показана взаимосвязь между сопротивлением и температурой датчика.

Температура, ºС

Сопротивление, Ом

Напряжение, В

0

254–266

20

283–297

0.6 — 0,8

80

383–397

1,0 — 1,2

обрыв цепи

5,0 ± 0,1

короткое замыкание на массу

0

Таблица 2

Что такое RTD — Типы, использование и другое RTD от JMS Southeast

Что такое RTD?


RTD означает датчик температуры сопротивления. RTD иногда обычно называют термометры сопротивления. Американское общество испытаний и материалов (ASTM) определило термин «сопротивление». термометр следующего вида:

Термометр сопротивления, n. — устройство для измерения температуры, состоящее из элемента термометра сопротивления, внутреннего соединительные провода, защитный кожух со средствами для монтажа соединительной головки или без них, соединительный провод или другое фитинги или и то, и другое.[Том. 14.03, E 344 — 02 3.1 (2007).]

RTD — это датчик температуры, который измеряет температуру, используя принцип изменения сопротивления металла. с температурой. На практике электрический ток передается через кусок металла (элемент RTD или резистор), расположенный в непосредственной близости от места измерения температуры. Значение сопротивления элемента RTD затем измеряется прибором.Это значение сопротивления затем соотносится с температурой на основе известного характеристики сопротивления элемента RTD.

Как работают RTD?
RTD работают на основе базовой корреляции между металлами и температурой. Как температура металла увеличивается, сопротивление металла току электричества увеличивается. Точно так же, как температура сопротивления RTD элемента увеличивается, электрическое сопротивление, измеряемое в омах (Ω), увеличивается.Элементы RTD обычно указываются в соответствии с их сопротивлению в омах при нуле градусов Цельсия (0 C). Наиболее распространенная спецификация RTD — 100 Ом, что означает, что при 0 C элемент RTD должен иметь сопротивление 100 Ом.

Платина является наиболее часто используемым металлом для элементов RTD из-за ряда факторов, включая ее (1) химическую инертность, (2) практически линейная зависимость температуры от сопротивления, (3) достаточно большой температурный коэффициент сопротивления. обеспечить легко измеримые изменения сопротивления при изменении температуры и (4) стабильность (в том смысле, что его термостойкость не кардинально меняются со временем).

Другие металлы, которые реже используются в качестве резисторных элементов в RTD, включают никель, медь и Balco.

Элементы RTD обычно имеют одну из трех конфигураций: (1) осажденная или экранированная пленка из суспензии платины или металлического стекла. на небольшую плоскую керамическую подложку, известную как «тонкопленочные» элементы RTD, и (2) платиновый или металлический провод, намотанный на стекло или керамическая бобина и герметизированная покрытием из расплавленного стекла, известного как элементы RTD с проволочной обмоткой.(3) Частично поддерживаемый намотанный элемент, который представляет собой небольшую катушку с проволокой, вставленную в отверстие в керамическом изоляторе и прикрепленную вдоль одной стороны эта дыра. Из трех элементов RTD тонкая пленка является наиболее прочной и со временем становится все более точной.

Почему RTD иногда называют 2-, 3- или 4-проводными RTD? И зачем мне одна конфигурация проводов RTD вместо другой?
Простое практическое правило состоит в том, что чем больше проводов у RTD, тем он точнее. Вся сборка RTD не является платиной. Среди прочего Проблемы, построение RTD таким способом для большинства целей было бы непомерно дорогим. В результате только маленький RTD Сам элемент выполнен из платины. На практике значение сопротивления элемента RTD было бы бесполезным без средств чтобы передать это сопротивление инструменту. Соответственно, изолированные медные провода обычно соединяют элемент RTD с измерительный инструмент.


Как и платина, медь имеет значение сопротивления. Сопротивление медных проводов может повлиять на измерение сопротивления. определяется прибором, подключенным к RTD. Двухпроводные RTD не имеют практических средств для учета сопротивление, связанное с медными подводящими проводами, которое снижает степень точности измерения сопротивления коррелирует с температурой элемента RTD.В результате двухпроводные РДТ используются реже и обычно используется там, где требуется только приблизительное значение температуры.

Трехпроводные термометры сопротивления являются наиболее распространенной спецификацией для промышленных приложений. В трехпроводных резистивных датчиках температуры обычно используется мост Уитстона. схема измерения для компенсации сопротивления выводного провода, как показано ниже.


В 3-проводной конфигурации RTD провода «A» и «B» должны быть примерно одинаковой длины.Эти длины важны, потому что намерение моста Уитстона состоит в том, чтобы сделать импедансы проводов A и B, каждый из которых действует как противоположная сторона моста, отключите другой, оставив провод «C» действовать как измерительный провод, по которому проходит очень небольшой (диапазон микроампер) ток. 4-проводные RTD

даже более точны, чем их 3-проводные аналоги, потому что они способны полностью компенсировать сопротивление проводов, не обращая особого внимания на длину каждого из проводов.Это может обеспечить значительно повышенная точность при относительно невысокой стоимости увеличенного медного удлинителя.

Какие общие компоненты RTD?

1. Платиновый резистивный элемент RTD: Это фактическая часть датчика температуры RTD. Элементы различаются по длине от 1/8 дюйма до 3 дюймов. Есть много вариантов. Стандартный температурный коэффициент — альфа 0,00385, а стандартное сопротивление составляет 100 Ом при 0 C.

2. Внешний диаметр RTD: Наиболее распространенный внешний диаметр составляет «в США» или 6 мм (0,236 дюйма) для приложений за пределами США. Тем не мение, диапазон наружных диаметров от 0,063 дюйма до 0,500 дюйма

Материал трубки RTD: Нержавеющая сталь 316 обычно используется для сборок до 500 F. При температуре выше 500 F рекомендуется использовать Inconel 600.

3. Присоединение к процессу RTD: Фитинги для присоединения к процессу включают в себя все стандартные фитинги, используемые с термопарами (т.е.е. компрессионные, сварные, подпружиненные и др. ).

4. Конфигурация проводов RTD: RTD доступны в 2-, 3- и 4-проводной конфигурации. 3-проводные конфигурации являются наиболее распространенными для промышленное применение. Стандартными изоляционными материалами для проводов являются тефлон и стекловолокно. Тефлон влагостойкий и его можно использовать до 400 F. Стекловолокно может использоваться при температуре до 1000 F.

5. Терминал холодного конца RTD: RTD может подключаться к холодному концу с помощью вилок, неизолированных проводов, клеммных головок и любого другого эталонные спаи, общие для термопар.

Датчики сопротивления

— Датчики RTD

Технические характеристики датчика температуры

Если не указано иное, сборки RTD Durex включают фотолитографически структурированные тонкопленочные элементы из высокочистой платины, обрезанные лазером до точных значений сопротивления. Эти датчики отличаются коротким временем отклика, превосходной долговременной стабильностью, низким самонагреванием и отличной устойчивостью к вибрации и температурным ударам.

Время теплового отклика
Время отклика Т 0.63 — это время, необходимое датчикам для реакции на 63% изменения температуры. Время отклика зависит от размеров оболочки, но может составлять всего 1,2 секунды.

Долгосрочная стабильность
Изменение сопротивления после 1000 часов работы при максимальной рабочей температуре составляет менее 0,03%.

Самонагревающийся
Чтобы измерить сопротивление, через элемент должен пройти электрический ток, который будет генерировать тепловую энергию, что приведет к ошибкам измерения.Чтобы свести к минимуму ошибку, испытательный ток должен быть низким (примерно 1 мА для Pt-100).
Температурная погрешность ΔT = RI² / E при:
E = коэффициент самонагрева в мВт / К
R = сопротивление в кОм
I = ток измерения в мА
Коэффициент самонагрева (E) для стандартных элементов, используемых в сборках Durex RTD, составляет 4 мВт / K в воздухе и 40 мВт / K в воде.

Измерение тока
Ток измерения вызывает нагрев платинового тонкопленочного датчика.Результирующая температурная погрешность определяется выражением:
. ΔT = P / E с потерей мощности P = I 2 R и коэффициентом самонагрева E в мВт / K.
Величина теплопередачи от датчика в приложении определяет, какой ток измерения может быть приложен. Нижний предел измерительного тока для тонкопленочной платины отсутствует. Ток измерения сильно зависит от используемого приложения.
Мы рекомендуем:
100 Ом: обычно 1 мА, максимум 5 мА
500 Ом: обычно 0.5 мА, максимум 3 мА
1000 Ом: обычно 0,3 мА, максимум 2 мА
2000 Ом: обычно 0,2 мА, максимум 1 мА

Номинальные значения
Номинальное или номинальное значение датчика — это целевое значение сопротивления датчика при 0 ° C. Температурный коэффициент α определяется как
α = R100 — R0
100 — R0
(K -1 ) и имеет числовое значение 0,00385 K -1 согласно DIN IEC 751.

На практике часто вводится значение, умноженное на 10 6 : TCR = 10 6 x R100 — R0
100 — R0 x (частей на миллион / К)

В данном случае числовое значение составляет 3850 ppm / K.

Кривая температурных характеристик
Кривая температурной характеристики определяет зависимость удельного электросопротивления от температуры. Применяется следующее определение температурной кривой в соответствии со стандартом DIN EN 60751:

Классы допуска

Класс ± предельные отклонения в ° C (K) Обозначение IST AG Диапазон температур
DIN 60751, класс B 0.30 + 0,005 х | Т | B от -200 ° C до 850 ° C
DIN 60751, класс A 0,15 + 0,002 x | T | A от -90 ° C до 300 ° C
⅓ DIN 60751, класс B 0,10 + 0,0017 x | T | Y от -50 ° C до 150 ° C

| Т | — числовое значение температуры ° C без учета отрицательных или положительных знаков.
Специальный выбор датчиков по запросу (пары, группы, особые допуски).

Услуги по калибровке
Калибровки Durex RTD полностью отслеживаются Национальным институтом стандартов и технологий (NIST) и полезны для определения точного температурного коэффициента датчика. Для сенсоров ниже 32 ° F (0 ° C) рекомендуется калибровка криогенного диапазона. Сертификаты поставляются со всеми калибровками. Печатные таблицы интерполированных значений поставляются только с калибровками криогенного диапазона.

Стиль: R1L, R2L, R3L, R4L — Максимальная номинальная температура для этих четырех стилей составляет 500 ° F. Обычно они конструируются с тефлоновыми выводами, а конец вывода защищен эпоксидным уплотнением. Это эпоксидное уплотнение обеспечивает водостойкий барьер.

Стиль: R1M, R2M, R3M, R4M — Максимальная номинальная температура для следующих четырех стилей составляет 900 ° F. Они построены с использованием проводов с изоляцией из жаропрочного стекловолокна. Выводной конец герметизирован и защищен высокотемпературным цементом.

Стиль: R1P, R2P, R3P, R4P — Максимальная номинальная температура для этих последних четырех стилей составляет 1200 ° F. Их конструкция отличается плотной изоляцией из оксида магния. Никелевые проводники рассчитаны на повышенные температуры и суровые условия окружающей среды.

Доступные элементы датчика температуры сопротивления
Код Тип элемента Температурный коэффициент Допуск при 0 ° C
A 100 Ом Платина .00385 ,1%
B 100 Ом Платина .00385 ,06%
С 100 Ом Платина .00385 0,03%
D 500 Ом Платина . 00385 ,1%
E 1000 Ом Платина .00385 ,1%
Ф 2000 Ом Платина .00385 ,1%
G 100 Ом Платина .00392 ,1%
H 100 Ом Платина .00392 0,03%
Дж Никель 120 Ом .00392 ,5%
К 604 Ом Никель-железо .00392 ,5%
Описание датчиков температуры

— Инженерное мышление

Датчики температуры объяснены. В этой статье мы рассмотрим контактные датчики температуры, чтобы понять различные типы и основы их работы. Мы рассмотрим основные типы, такие как термометр, термопара, датчик температуры сопротивления и термистор, а также сравним технологии ближе к концу.

Прокрутите вниз, чтобы просмотреть БЕСПЛАТНЫЙ видеоурок на YouTube.

🎁 Запустите свой бесплатный датчик температуры Danfoss eLesson — http://bit.ly/TempSensorDL

Электронные уроки по датчикам температуры, доступные в Danfoss Learning, дадут вам представление о программе датчиков температуры Danfoss, системе обозначения типов, о том, какие датчики лучше всего подходят для каждого приложения, и о том, как выбрать датчик. Вы также получите более глубокое понимание технологии датчиков температуры.Создайте бесплатную учетную запись Danfoss Learning — http://bit.ly/TempSensorDL

Как мы физически измеряем температуру?

Мы все знаем, что можем измерять температуру с помощью термометра. Это очень простая конструкция, которая использовалась сотни лет. Это просто запаянная стеклянная трубка, частично заполненная какой-то жидкостью, например, ртутью или спиртом. Под воздействием тепла жидкость расширяется и поднимается по столбу.

Высота столбца разделена и помечена, чтобы соотнести ее с известными температурами, например: при кипении воды 100 ° C (212 ° F), а при замерзании — 0 ° C (32 ° F). Поскольку объем жидкости расширяется и сжимается, мы можем легко определить температуру.

Этот метод прост для использования людьми, но он медленный, не самый надежный и точный, а диапазон температур довольно ограничен. Нам нужен быстрый и точный способ измерения температуры в цифровом виде, который позволил бы компьютерам и контроллерам точно контролировать и автономно управлять системами.

Термопара

Самый старый способ точного цифрового измерения температуры — использование термопары.Если у вас есть переносной датчик температуры или даже мультиметр, который может снимать показания температуры, он, вероятно, будет поставляться с одним из них. Они также встроены в прочные корпуса, гораздо более прочная конструкция, которая обычно используется в промышленных установках.

С помощью термопары мы соединяем два разных металла вместе на одном конце, а другие концы соединяются в клеммную колодку. Затем с помощью вольтметра считываем разницу напряжений между двумя металлами. Напряжение здесь будет очень крошечным.

Как это работает?

Если мы держим металлический стержень в руке, а другой конец в пламя, мы знаем, что стержень нагреется, и это тепло будет распространяться по длина стержня до нашей руки. Что здесь происходит, так это волнующая жара атомы и молекулы, образующие структуру материалов.

Тепло заставляет молекулы и атомы колебаться. Эта вибрация настолько крошечная, что вы не чувствуете ее в руке. Возбужденные атомы позволят своим свободным электронам двигаться более легко, и они будут двигаться к более холодному концу стержня.

Это происходит только потому, что существует температурный градиент, разница температур от одного конца к другому. Таким образом, на более холодном конце у нас будет немного больше электронов, чем на более горячем, и поскольку электроны заряжены отрицательно, мы получаем слегка отрицательно заряженные и положительно заряженные концы стержня.

Напряжение похоже на давление, когда мы измеряем напряжение, мы измерение разницы или разности потенциалов между двумя точками. если ты представьте трубу с водой под давлением, мы можем увидеть давление с помощью манометра.

Показания давления также сравнивают две разные точки, давление внутри трубы по сравнению с атмосферным давлением снаружи трубка. Когда резервуар пуст, манометр показывает ноль, потому что ему нечего сравните, оба давления одинаковы.

То же с напряжением, сравниваем разницу с одним указать на другое, если мы прочитаем через батарею 1,5 В, мы получим 1,5 В, но если мы попытаемся измерить ту же сторону, мы не увидим никакого напряжения. Мы можем измерьте только разницу между двумя точками.

Возвращаясь к термопаре. Если мы соединили вместе два провода из одного материала, скажем, меди, и приложили тепло к концу, чтобы создать разницу температур, то электроны рассеялись бы и накапливались на холодных концах. Однако они будут накапливаться в равных количествах в каждом проводе, потому что они из одного и того же материала, поэтому оба проводят тепло одинаково, и градиент температуры будет одинаковым. Следовательно, наш вольтметр не сможет измерить разницу.

Однако, если мы соединили два провода, состоящие из разные материалы, например медь и железо, тогда два металла будут проводить тепло иначе, поэтому их температурный градиент будет другим.Это означает электронное накопление на холодных концах будет другим. Итак, можем подключить вольтметр к этому и прочтите разницу напряжений.

Чтобы превратить это в полезный инструмент, мы просто откалибруем его, проверив устройство при известных температурах и отметив генерируемое напряжение, а затем воспользуемся формулой, чтобы отличить температуру от напряжения.

Для того, чтобы это работало наилучшим образом, мы должны погрузить холодный спай в ледяную баню, чтобы получить эталонное напряжение относительно 0 ° C (32 ° F).Помните, что мы сравниваем давление в трубе с атмосферным давлением снаружи, потому что мы знаем давление снаружи трубы, это атмосферное давление, которое составляет 101,325 кПа или 1 бар. Итак, чтобы показания напряжения были точными, нам нужно измерить то, что мы знаем, поэтому мы используем ледяную воду, потому что мы знаем, что эта температура является постоянной 0 ° C (32 ° F).

Этот метод используется во многих научных лабораториях, однако он не очень практично для большинства инженерных приложений, поэтому вместо точность мы оставляем холодные соединения при одинаковой температуре окружающей среды, а затем компенсировать разницу, измеряя температуру соединения и применение формулы для компенсации ошибки.Для измерения температуры При подключении мы часто используем датчик температуры RTD, который мы рассмотрим далее.

Температурный датчик сопротивления или RTD.

Это также довольно простая конструкция и, вероятно, более простая для понимания, чем термопара. Обычно они поставляются в таких конструкциях для инженерных приложений с прочным корпусом.

Как они работают? Что ж, мы знаем, что электричество — это поток электронов по цепи. Мы рассмотрели это в других руководствах, нажмите здесь , чтобы узнать об этом подробнее.

Когда мы пропускаем электричество через материал, допустим, медная проволока, материал будет иметь некоторое сопротивление потоку электронов и мы можем измерить это сопротивление мультиметром. Различные материалы имеют разные уровни сопротивления.

Температура материала изменит сопротивление материала. Сопротивление большинства проводников увеличивается по мере их нагрева, что типично для металлов. Это происходит потому, что когда атомы и молекулы становятся возбужденными, они перемещаются, поэтому свободным электронам труднее пройти сквозь них без столкновения.

По формуле, известной как закон Ома, напряжение равно току, умноженному на сопротивление. Это означает, что до тех пор, пока мы сохраняем постоянный ток, изменение сопротивления вызовет изменение напряжения. Поскольку температура изменяет сопротивление материала, мы можем измерить напряжение, чтобы определить температуру.

Мы используем такой материал, как платина, который имеет почти линейное сопротивление в зависимости от температурного градиента. Мы снова тестируем материал при известных температурах, чтобы получить график. Например, при 0 ° C (32 ° F) материал будет иметь сопротивление 100 Ом, а при 100 ° C (212 ° F) он будет иметь сопротивление 138. 5 Ом.

Для этого типа есть несколько различных конструкций, но обычно они представляют собой пленку, в которой платина наносится на керамическая пластина в узор и запечатана в стекле. Или это будет платиновая проволока обернутый вокруг керамического сердечника, снова запечатанный стеклом для защиты.

Термисторы

Термисторы

имеют несколько вариантов конструкции, но они будут либо гибкой версией для портативного использования, либо более прочной конструкцией для стационарной установки.

Термистор — это просто терморезистор.Значит, это электрический резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры.

Существует два типа термисторов: NTC или отрицательный температурный коэффициент и PTC с положительным температурным коэффициентом .

Ранее мы видели, что сопротивление металла обычно увеличивается с ростом температуры, потому что атомы начинают колебаться, что затрудняет прохождение электрона без столкновения.

Термистор типа PTC ведет себя примерно так, мы называем это положительно, потому что если мы построим график сопротивления с температурой, мы получим восходящая тенденция, показывающая увеличение сопротивления с температурой.

Другой тип — это NTC или отрицательный температурный коэффициент. В этом типе мы используем полупроводник, который ведет себя немного иначе. Как вы могли догадаться, мы называем это отрицательным температурным коэффициентом, потому что, когда мы строим график сопротивления с температурой, сопротивление этого типа фактически уменьшается. Это связано со структурой атома и материала.

Если мы сначала посмотрим на упрощенный атом металла, у нас будет ядро ​​в центре, а затем несколько электронов на разных орбитальных оболочках.Проводник имеет 1-3 электрона в его внешней или валентной оболочке. Каждая оболочка содержит максимальное количество электронов, и электрон должен иметь определенное количество энергии, чтобы попасть в каждую оболочку. Электроны, находящиеся дальше всего от ядра, обладают наибольшей энергией. Нам нужны электроны, чтобы иметь возможность перемещаться между атомами, чтобы материал переносил электричество.

Электроны удерживаются ядром на месте, но если они могут достичь зоны проводимости, они могут вырваться на свободу и двигаться. В случае атома металла зона проводимости и валансная оболочка перекрываются, поэтому электрон может легко освободиться и двигаться.

С изолятором крайняя внешняя оболочка заполнена, и электронам почти не остается места для соединения. Ядро плотно захватывает электроны, а зона проводимости находится далеко, поэтому электроны не могут добраться до нее и уйти. Следовательно, электричество не может проходить через этот материал.

Однако в случае полупроводника на внешней оболочке слишком много электронов, чтобы он мог быть проводником, поэтому он ведет себя как изолятор, но зона проводимости довольно близка. Если мы нагреем материал, некоторые электроны получат достаточно энергии, чтобы совершить прыжок и вырваться из атома. Чем больше добавляется тепла, тем больше электронов движется от большего количества атомов, и поэтому сопротивление материалов уменьшается.

Его основная конструкция — это просто кусок полупроводника между двумя проводниками, покрытый защитным покрытием.

Какой тип датчика температуры лучше?

У всех есть разные плюсы и минусы. Идеальной подгонки не существует, все зависит от того, для чего вам нужно ее использовать.

Учтите, что они используются для всего: от воды, пар, воздух, газ, хладагенты, масло, и они используются везде, начиная с двигателей, системы кондиционирования воздуха, воздушные компрессоры, системы отопления, гидравлика, производственные линии и т. д.

Но я составил практическую таблицу, чтобы сравнить различные виды. Вы можете видеть, что у каждого из них разные диапазоны, точность и надежность, которая отразится на цене.


Как работает RTD?

«RTD» — это аббревиатура от «Resistance Temperature Detector». RTD — это тип датчика температуры, который может использоваться при производстве диапазона температурных датчиков Variohms.

Они доступны с различными значениями температуры / сопротивления в зависимости от требований применения.

Как работает RTD?

RTD состоит из резистивного элемента и изолированных медных проводов. Чаще всего количество проводов — 2; однако некоторые RTD имеют 3 или 4 провода. Резистивный элемент — это датчик температуры RTD. Обычно это платина, потому что как материал он очень стабилен во времени, имеет широкий диапазон температур, обеспечивает почти линейную зависимость между температурой и сопротивлением и обладает химической инертностью.Никель или медь — также другие популярные материалы для резистивного элемента.

RTD работает по основному принципу; по мере того, как температура металла увеличивается, увеличивается сопротивление потоку электричества. Через датчик пропускается электрический ток, резистивный элемент используется для измерения сопротивления проходящему через него току. С увеличением температуры резистивного элемента увеличивается и электрическое сопротивление. Электрическое сопротивление измеряется в Ом.Затем значение сопротивления можно преобразовать в температуру в зависимости от характеристик элемента. Типичное время отклика для RTD составляет от 0,5 до 5 секунд, что делает их пригодными для приложений, в которых немедленный отклик не требуется.

Преимущества использования датчиков температуры RTD

RTD используются в различных отраслях промышленности, в том числе; автомобильная промышленность, бытовая техника, морское и промышленное применение. Преимущества использования RTD перед другими датчиками температуры:

· Высокоточная

· Согласованный

· Предлагаем долгосрочную стабильность

· Высокая повторяемость

· Подходит для экстремальных условий

· Имеют диапазон высоких температур (в зависимости от материала резистивного элемента)

Типы RTD от Variohm

РДТ являются частью нашего диапазона температурных продуктов, у нас есть следующие варианты

Платиновые термометры сопротивления — доступны три различных диапазона температур; крио, средний и высокий

Никелевые термометры сопротивления — для приложений с диапазоном температур от -60 ° C до + 200 ° C

Круглые термометры сопротивления со стеклянной проволокой — они хорошо подходят для испытаний и измерений

SMD RTD — для автоматического монтажа в приложениях большого объема

Для получения дополнительной информации о нашем датчике RTD или любом из компонентов, которые мы можем предложить, свяжитесь с нами: 01327 351004 или sales @ variohm. com

Термисторы и резистивные датчики температуры (RTD) | Введение в непрерывное измерение температуры

Один из простейших классов датчиков температуры — датчик, в котором температура влияет на изменение электрического сопротивления. С этим типом первичного чувствительного элемента простой омметр может работать как термометр, интерпретируя сопротивление как измерение температуры:

Термисторы — это устройства, изготовленные из оксида металла, сопротивление которых либо увеличивается с повышением температуры (положительный температурный коэффициент ), либо уменьшается с повышением температуры (отрицательный температурный коэффициент ). RTD s — это устройства, изготовленные из чистой металлической проволоки (обычно платины или меди), сопротивление которой всегда увеличивается с повышением температуры. Основное различие между термисторами и RTD заключается в линейности: термисторы очень чувствительны и нелинейны, тогда как RTD относительно нечувствительны, но очень линейны. По этой причине термисторы обычно используются там, где высокая точность не важна. Во многих устройствах потребительского класса в качестве датчиков температуры используются термисторы.

Температурный коэффициент сопротивления (\ (\ alpha \))

A Резистивный датчик температуры (RTD) — это специальный чувствительный к температуре элемент, изготовленный из тонкой металлической проволоки, электрическое сопротивление которой изменяется в зависимости от температуры, что приблизительно равно следующей формуле:

\ [R_T = R_ {ref} [1 + \ alpha (T — T_ {ref})] \]

Где,

\ (R_T \) = Сопротивление RTD при заданной температуре \ (T \) (Ом)

\ (R_ {ref} \) = Сопротивление RTD при эталонной температуре \ (T_ {ref} \) (Ом)

\ (\ alpha \) = Температурный коэффициент сопротивления (Ом на Ом / градус)

В следующем примере показано, как использовать эту формулу для расчета сопротивления платинового резистивного датчика температуры «100 Ом» со значением температурного коэффициента 0. {o} \) C

Как упоминалось ранее, платина является обычным материалом для проводов в промышленных конструкциях RTD. Значение альфа (\ (\ alpha \)) для платины варьируется в зависимости от легирования металла. Для платиновой проволоки «эталонного качества» наиболее распространенное значение альфа составляет 0,003902. Провод RTD из платинового сплава промышленного качества обычно доступен с двумя различными значениями коэффициента: 0,00385 («европейское» значение альфа) и 0,00392 («американское» значение альфа), из которых «европейское» значение равно 0.00385 используется чаще всего (даже в США!).

Альтернативой математическому прогнозированию сопротивления RTD является простой поиск его предсказанного сопротивления в зависимости от температуры в таблице значений, опубликованных для этого типа RTD. Таблицы отражают нюансы нелинейности RTD без добавления математической сложности: просто найдите сопротивление, соответствующее заданной температуре, или наоборот. Если значение попадает между двумя ближайшими записями в таблице, вы можете интерполировать , чтобы найти желаемое значение, рассматривая две ближайшие записи таблицы как конечные точки, определяющие сегмент линии, вычисляя желаемую точку вдоль этой линии.

100 \ (\ Omega \) — очень распространенное эталонное сопротивление (\ (R_ {ref} \) при 0 градусах Цельсия) для промышленных RTD. 1000 \ (\ Omega \) является еще одним распространенным эталонным сопротивлением, а некоторые промышленные RTD имеют эталонное сопротивление всего 10 \ (\ Omega \). По сравнению с термисторами с их сопротивлением в десятки или даже сотни тысяч Ом сопротивление RTD сравнительно мало. Это может вызвать проблемы с измерением, поскольку провода, соединяющие RTD с его омметром, обладают собственным сопротивлением, которое будет составлять более существенный процент от общего сопротивления цепи, чем для термистора.

Двухпроводные схемы RTD

На следующих схематических диаграммах показано относительное влияние общего сопротивления провода 2 Ом на цепь термистора и цепь RTD:

Как вы можете видеть, сопротивление провода добавляет к сопротивлению чувствительного элемента для создания большего общего сопротивления цепи, которое будет интерпретироваться принимающим прибором (омметром) как ложно высокое значение температуры , предполагая положительный температурный коэффициент сопротивления. для чувствительного элемента.

Очевидно, что сопротивление проводов более проблематично для резистивных датчиков температуры с низким сопротивлением, чем для термисторов с высоким сопротивлением. В цепи RTD сопротивление провода составляет 1,96% от общего сопротивления цепи. В цепи термистора те же 2 Ом сопротивления провода составляют всего 0,004% от общего сопротивления цепи. Огромное эталонное значение сопротивления термистора «забивает» сопротивление провода до такой степени, что последнее становится незначительным при сравнении.

В системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, где диапазон измерения температуры относительно узок, нелинейность термисторов не вызывает серьезного беспокойства, а их относительная устойчивость к ошибкам сопротивления проводов является несомненным преимуществом по сравнению с RTD.В промышленных приложениях измерения температуры, где диапазоны температур обычно намного шире, нелинейность термисторов становится серьезной проблемой, поэтому мы должны найти способ использовать резистивные датчики сопротивления с низким сопротивлением и решить (меньшую) проблему сопротивления проводов.

Цепи четырехпроводных термометров сопротивления

Очень старый метод электрических измерений, известный как четырехпроводной метод Кельвина или , является практическим решением проблемы сопротивления проводов. Четырехпроводная технология, обычно используемая для точных измерений сопротивления для научных экспериментов в лабораторных условиях, использует четыре провода для подключения испытуемого сопротивления (в данном случае RTD) к измерительному прибору, который состоит из вольтметра и прецизионного тока. источник.Два провода передают ток «возбуждения» к RTD от источника тока, в то время как два других провода просто «измеряют» падение напряжения на резистивном элементе RTD и передают этот сигнал напряжения на вольтметр. Сопротивление RTD рассчитывается по закону Ома: измеренное напряжение, отображаемое вольтметром, делится на значение регулируемого тока источника тока. Простая 4-проводная схема RTD показана здесь для иллюстрации:

Сопротивления проводов в этой схеме совершенно несущественны. Два «возбуждающих» провода, по которым проходит ток к RTD, будут снижать некоторое напряжение по всей своей длине, но это падение напряжения «видит» только источник тока, а не вольтметр. Два «сенсорных» провода, соединяющие вольтметр с RTD, также обладают сопротивлением, но они пропускают незначительное напряжение, потому что вольтметр пропускает через них очень небольшой ток. Таким образом, сопротивление токоведущих проводов не оказывает никакого влияния, потому что вольтметр никогда не регистрирует их падение напряжения, а сопротивление чувствительных проводов вольтметра не оказывает никакого влияния, поскольку они несут практически нулевой ток.

Обратите внимание, как цвета проводов ( белый и красный ) показывают, какие провода являются общими парами на RTD. RTD нечувствителен к полярности, потому что это не что иное, как резистор, поэтому не имеет значения, какой цвет является положительным, а какой — отрицательным.

Единственным недостатком четырехпроводного метода является огромное количество необходимых проводов. Четыре провода на один RTD могут добавить к значительному количеству проводов, когда в технологической зоне установлено много разных RTD.

Трехпроводные схемы резистивных датчиков температуры

Компромиссом между двухпроводным и четырехпроводным подключением RTD является трехпроводное соединение , которое выглядит следующим образом:

В трехпроводной схеме RTD вольтметр «A» измеряет падение напряжения на RTD плюс напряжение на нижнем токоведущем проводе. Вольтметр «В» 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 _ {\ hbox {meter (A)}} — V _ {\ hbox {meter (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. Другой. 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.

Здесь показана практическая электронная схема для 3-проводного датчика RTD (дифференциальные напряжения показаны синим цветом, напряжения относительно земли показаны красным):

Обратите внимание, что напряжение, появляющееся в точке B относительно земли, является напряжением RTD плюс напряжение, падающее на нижний токоведущий провод: \ (V_ {RTD} + V_ {error} \). Именно эту «ошибку» напряжения мы должны устранить, чтобы добиться точного измерения падения напряжения RTD, необходимого для точного определения температуры RTD. Напряжение, возникающее в точке A, больше на падение напряжения на верхнем проводе (\ (V_ {error} + V_ {RTD} + V_ {error} \)), потому что эта точка охватывает на один провод больше сопротивления в цепи, чем точка B.

Как и все схемы операционных усилителей с отрицательной обратной связью, усилитель старается поддерживать на двух входных клеммах (почти) одинаковое напряжение.Таким образом, напряжение в точке B дублируется на инвертирующей входной клемме за счет действия обратной связи усилителя. Из этого мы можем видеть, что падение напряжения на левом резисторе 100 кОм \ (\ Omega \) просто \ (V_ {error} \): разность потенциалов между точкой A и точкой B. Ток обратной связи, проходящий через этот резистор. резистор проходит через другой резистор обратной связи 100 кОм \ (\ Omega \) в равной степени, вызывая такое же падение напряжения (\ (V_ {error} \)). Мы можем видеть, что полярность падения напряжения этого второго резистора в конечном итоге вычитает эту величину из напряжения, возникающего на инвертирующем входном выводе.Напряжение инвертирующего терминала (\ (V_ {RTD} + V_ {error} \)) за вычетом падения напряжения на правом 100 к \ (\ Omega \) резисторе (\ (V_ {error} \)) равно \ (V_ {RTD} \), и поэтому вольтметр регистрирует истинное падение напряжения RTD без какой-либо ошибки сопротивления провода.

Подобно схеме двойного вольтметра, показанной ранее, эта 3-проводная измерительная схема RTD с усилением «предполагает», что два токоведущих провода будут иметь одинаковое сопротивление и, следовательно, падение одинакового напряжения. Если это не так, и на одном из этих проводов падает большее напряжение, чем на другом, схема не сможет выдать точное напряжение RTD (\ (V_ {RTD} \)) на выходе усилителя.Это фундаментальное ограничение любой 3-проводной цепи RTD: устранение сопротивления проводов происходит настолько хорошо, насколько они точно равны друг другу.

На фотографии современного преобразователя температуры, способного принимать входные сигналы от 2-проводных, 3-проводных или 4-проводных RTD (а также термопар, полностью другой тип датчика температуры) показаны точки подключения и маркировка, описывающая, как датчик подключается к соответствующим клеммам:

Прямоугольник на этикетке обозначает резистивный элемент RTD.Символ со знаками «+» и «\ (- \)» обозначает спай термопары и может быть проигнорирован в целях данного обсуждения. Как показано на схеме, двухпроводной RTD будет подключаться между клеммами 2 и 3. Точно так же трехпроводной RTD будет подключаться к клеммам 1, 2 и 3 (с клеммами 1 и 2, которые являются точками подключения для двух общие провода RTD). Наконец, четырехпроводный RTD будет подключаться к клеммам 1, 2, 3 и 4 (клеммы 1 и 2 являются общими, а клеммы 3 и 4 являются общими на RTD).

После подключения RTD к соответствующим клеммам преобразователя температуры, преобразователь необходимо настроить электронно для этого типа RTD. В случае этого конкретного преобразователя температуры конфигурация выполняется с использованием «интеллектуального» коммуникатора, использующего цифровой протокол HART для доступа к настройкам преобразователя на основе микропроцессора. Здесь технический специалист настраивает преобразователь для 2-проводного, 3-проводного или 4-проводного подключения RTD.

Правильное подключение датчика RTD

Правильные подключения всех трех типов датчиков RTD (2-проводной, 3-проводной и 4-проводной) к настраиваемому пользователем преобразователю показаны на следующих рисунках:

Чрезвычайно важно отметить, что общие соединения, показанные символами для 3- и 4-проводных датчиков RTD, представляют точки соединения на датчике ; не клеммы, переставленные техником во время установки, и не внутренние перемычки внутри преобразователя.Вся цель наличия 3-проводных и 4-проводных цепей RTD состоит в том, чтобы исключить ошибки из-за падения напряжения на токоведущих проводах, и это может быть реализовано только в том случае, если «чувствительный» провод (-а) простирается до самого RTD. и подключитесь туда. Если измерительная клемма (и) передатчика соединена перемычкой только с токоведущей клеммой, передатчик будет определять падение напряжения на RTD плюс напряжение , пониженное на токоведущем (ых) проводе (ах), что приведет к ложным показаниям высокой температуры.

Заблуждения относительно правильного подключения RTD, к сожалению, распространены как среди студентов, так и среди работающих профессионалов отрасли. Если повезет, следующая презентация поможет вам избежать таких ошибок и, что более важно, поможет понять, почему правильные соединения являются лучшими.

Всегда помните о назначении 3-проводного или 4-проводного подключения RTD: , чтобы избежать неточностей, вызванных падением напряжения на токоведущих проводах . Единственный способ сделать это — убедиться, что чувствительный (не токоведущий) провод (и) простирается от клеммы (ов) преобразователя до самого датчика.Таким образом, передатчик может «смотреть сквозь» падения напряжения на токоведущих проводах, чтобы «видеть» падение напряжения только самим RTD.

На следующих рисунках показаны как правильные, так и неправильные способы подключения 2-проводного RTD к 3- или 4-проводному преобразователю:

Перемычки, размещенные на клеммах передатчика, не позволяют использовать 3- или 4-проводные возможности передатчика, снижая его характеристики до 2-проводной системы.

Аналогичная проблема возникает, когда кто-то пытается подключить 3-проводной RTD к 3-проводному преобразователю с помощью стандартного 4-проводного кабеля:

3-проводное измерение RTD основано на предположении, что оба токоведущих провода имеют одинаковое электрическое сопротивление.При параллельном подключении двух из четырех проводов 4-проводного кабеля вы создадите неравные сопротивления на пути тока, что приведет к ошибкам измерения на датчике.

Лучшие решения для сценария с 3-проводным RTD и 4-проводным кабелем включают настройку преобразователя для 4-проводного входа RTD и фактическое использование всех четырех клемм (показаны слева) или сохранение настройки преобразователя для 3-проводного входа RTD, а не вообще используя четвертый провод в кабеле (показано справа):

Ошибка самонагрева

Одна проблема, присущая как термисторам, так и RTD, — это самонагревание . 2 R \]

Эта рассеиваемая мощность вызывает повышение температуры термистора или RTD за пределами окружающей среды, что приводит к положительной ошибке измерения. Эффект можно минимизировать, ограничив ток возбуждения до минимума, но это приводит к меньшему падению напряжения на устройстве. Чем меньше развиваемое напряжение, тем более чувствительным должен быть прибор для измерения напряжения, чтобы точно определять состояние резистивного элемента. Кроме того, пониженное напряжение сигнала означает, что у нас будет уменьшенное отношение сигнал / шум для любого заданного количества шума, наведенного в цепи от внешних источников.

Один из умных способов обойти проблему самонагрева без уменьшения тока возбуждения до точки бесполезности — это пропустить импульс тока через резистивный датчик и выполнить цифровую выборку напряжения только в те короткие периоды времени, когда термистор или RTD находится под напряжением. Этот метод хорошо работает, когда мы можем выдерживать низкие частоты дискретизации от нашего температурного прибора, что часто бывает, потому что большинство приложений измерения температуры по своей природе медленно меняются.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *