Схема подключения температурного датчика. Как подключить датчик температуры

Подключение датчиков температуры

Датчики температуры являются важными элементами многих измерительных устройств. С помощью них измеряют температуру окружающей среды и различных тел. Данные приборы широко применяются в качестве измерителей температуры не только на производствах и в промышленности, но и в быту, и в сельском хозяйстве, то есть там, где людям в силу рода деятельности необходимо измерять температуру. И всегда имеет место вопрос, а как правильно осуществить подключение такого датчика, чтобы его функционирование было точным и не было бы сбоев?

Для подключения датчика температуры не требуется сложных работ, главное здесь - следовать точно инструкции, тогда и результат будет успешным, а самое сложное, что потребуется для монтажа - это обычный паяльник.

Типичный датчик представляет собой, как готовое устройство, шнур длиной более 2 метров, на конце которого закреплен непосредственно измерительный прибор, он отличается от шнура цветом, обычно - черный. Подключают устройство к аналого-цифровому преобразователю. который переводит аналоговый сигнал (ток или напряжение) от датчика в цифровой.

Один из выводов датчика заземляется, а второй подключается непосредственно к регистру АЦП сопротивлением 3-4 Ом. АЦП затем может быть подключен к модулю сбора информации, который посредством USB-интерфейса может быть подключен к компьютеру, где с помощью специальной программы можно производить те или иные действия, опираясь на полученные данные.

Программы позволяют оперировать с полученной информацией и выполнять множество связанных с измерением температуры задач. Многие современные системы сбора информации оснащены специально дисплеями для возможности мониторинга осуществленных измерений.

Несмотря на кажущуюся простоту, датчики температуры имеют разные схемы подключения, поскольку часто необходимо учитывать погрешности, связанные с сопротивлением проводов.

Рассмотрим конкретный пример. Прибор PT100 имеет сопротивление 100 Ом при температуре на датчике 0 градусов Цельсия. Если его подключить по классической двухпроводной схеме, используя медный провод сечением 0,12 кв.мм, причем соединительный кабель будет иметь длину 3 метра, то два повода сами будут иметь сопротивление приблизительно 0,5 Ом, а это даст погрешность, ибо суммарное сопротивление при 0 градусов будет уже 100,5 Ом, а такое сопротивление должно быть у датчика при температуре 101,2 градуса.

Мы видим, что при подключении по двухпроводной схеме могут возникнуть проблемы, связанные с погрешностью из-за сопротивления соединительных проводов, однако этих проблем можно избежать. Для этого в некоторых приборах возможна корректировка, например на 1,2 градуса. Но такая корректировка не скомпенсирует полностью сопротивление проводов, ибо провода сами под действием температуры изменяют свое сопротивление.

Допустим, часть проводов расположена совсем неподалеку от нагреваемой камеры, вместе с датчиком, а другая часть - далеко от нее, и меняет свою температуру и сопротивление под действием окружающих факторов в помещении. В таком случае сопротивление проводников 0,5 Ом в процессе нагрева до каждых 250 градусов будет становиться в 2 раза больше, и это необходимо учесть.

Чтобы избежать погрешности, используют подключение по трехпроводной схеме, чтобы прибор измерил общий показатель сопротивления вместе с сопротивлением обоих проводов, хотя можно учесть сопротивление одного провода, просто умножив его потом на 2. После этого из суммы вычитается сопротивление проводов, и остается показание самого датчика. При таком решении получается довольно высокая точность даже если сопротивление проводов могла бы повлиять значительно.

Однако даже трехпроводная схема не может скорректировать погрешность связанную с разной степенью сопротивления проводников в силу неоднородности материала, разного сечения по длине и т. д. Конечно, если длина проводника мала, то и погрешность будет мизерной, и даже при двухпроводной схеме отклонения в показаниях температуры будут не значительными. Но если проводники достаточно длинные, то влияние их очень существенно. Тогда нужно применять уже четырехпроводное подключение, когда прибор измеряет сопротивление исключительно датчика без учета сопротивления проводов.

Так, двухпроводная схема применима в случаях когда:

Диапазон измерения не выше 40 градусов, и высокая точность не нужна, допустима погрешность в 1 градус;

Соединительные провода достаточно большого сечения и короткие, тогда их сопротивление сравнительно не велико, и погрешность самого прибора примерно соизмерима с ними: пусть, сопротивление проводов 0,1 Ом на градус, а точность нужна 0,5 градуса, то есть получаемая погрешность меньше допустимой. Трехпроводная схема применима в случаях, когда измерения проводятся на расстояниях от 3 до 100 метров от датчика, а диапазон - до 300 градусов, при допустимой погрешности 0,5%.

Для более точных, прецизионных измерений, где погрешность не должна превышать 0,1 градус, применяют четырехпроводную схему.

Для проверки прибора можно использовать обычный тестер. Диапазоном для датчиков, которые обладают сопротивлением 100 Ом при 0 градусов, как раз подойдет от 0 до 200 Ом, этот диапазон есть на любом мультиметре.

Проверку породят при комнатной температуре, при этом определяют, какие из проводов прибора соединены накоротко, а какие соединены непосредственно с датчиком, затем измеряют, показывает ли прибор сопротивление, которое должно быть по паспорту при определенной температуре. В завершении нужно убедиться, что нет замыкания на корпус термопреобразователя. это измерение делается в мегаомном диапазоне. Для полного соблюдения техники безопасности не касайтесь руками проводов и корпуса.

Если в процессе проверки тестер покажет бесконечно большое сопротивление, это знак того, что в корпусе датчика случайно оказались жир или вода. Такое устройство некоторое время поработает, но показания его будут плавающими.

Важно помнить, что все работы по подключению и проверке датчика должны выполняться в резиновых перчатках. Нельзя разбирать устройство, а если что-то повреждено, например на кабелях питания отсутствует в каких-то местах изоляция, то такое оборудование устанавливать нельзя. Датчик при монтаже может вызывать помехи для других устройств, работающих поблизости, поэтому их следует предварительно отключить.

Если у вас возникают сложности, то доверьте работы профессионалам. Вообще, по инструкции все можно осуществить самостоятельно, но в некоторых случаях лучше не рисковать. По окончании монтажа убедитесь, что устройство прочно закреплено в нужном месте, это очень важно. Помните о том, что датчик крайне чувствителен к влажности. Не проводите монтажные работы во время грозы.

Проводите профилактические проверки время от времени, чтобы убедиться в том, насколько качественно работает датчик. Его качество в принципе должно быть высоким, не экономьте при покупке датчика, качественный прибор не может стоить очень дешево, это не тот случай, когда следует пытаться экономить.

Статьи и схемы

Полезное для электрика

Температурные датчики сегодня широко распространены и могут быть использованы практически в любой сфере. В качестве примера можно привести применение температурного датчика для фиксирования температуры окружающей среды в автомобиле.

На сайте http://skidkosnab.ru/ представлен широкий выбор температурных датчиков. В данной публикации будет описан метод установки подобного устройства на отечественный автомобиль.

Устанавливаем температурный датчик на Granta

Как ни странно, но по какой-то причине, температурный датчик не устанавливается на отечественные автомобили. Между тем, подобная опция является распространённой, если говорить об иномарках.

Многие владельцы практически всегда пользуются ей. Исправить большинство заводских недоделок на этой модели отечественного автомобиля не так сложно. А если подобрать один из самых доступных датчиков, то вся процедура обойдётся в 250 рублей.

Ниже представлено всё, что потребуется в дальнейшем:

гофра (3 метра);
провод (3 метра);
круглая клемма;
датчик;
2 колодки с контактами.

Однако перед самой установкой настоятельно рекомендуется осуществить проверку возможность использования температурного датчика. Для этого выясняем, какая прошивка в данный момент установлена на бортовом компьютере.

Чтобы понять это, следует выполнить следующее. Зажимаем клавишу, которая обнуляет суточный пробег. Поворачиваем ключ зажигания, но не заводим двигатель. После того, как стрелки поднялись и опустились ещё раз кратковременно нажимаем эту же кнопку и на дисплее отразится версия прошивки.

Если она не 090, значит установка температурного датчика не имеет смысла. Либо для осуществления задуманного придётся выполнить перепрошивку бортового компьютера.

Протягиваем датчик

Сам датчик будет располагаться под бампером. От него протягиваем пластиковую гофру, в которой уложен провод для подключения. Важно завести всё это дело в салон под рулевую колонку, где находятся вывода всей электрики автомобиля.

При этом саму гофру следует зафиксировать при помощи хомутов, чтобы в процессе вождения она не намоталась ни на что. Подключается провод в 25 контакт на колодке. Если монтаж был выполнен корректно, то после завода двигателя на дисплее будет отображаться и температура.

В видео будет продемонстрирована установка датчика температуры:

Глоссарий — Глоссарий и часто задаваемые вопросы

Принцип работы термопреобразователей сопротивления (ТСМ, ТСП, ТСН, Pt100 и др.) основан на зависимости электрического сопротивления металлов от температуры. Термопреобразователи выполняют в виде катушки из тонкой медной или платиновой проволоки на каркасе из изоляционного материала, заключенной в защитную гильзу.

Термопреобразователи сопротивления характеризуются двумя параметрами: R 0 — сопротивление датчика при 0 °С и W 100 — отношение сопротивления датчика при 100 °С к его сопротивлению при 0 °С. В связи с введением нового ГОСТа на термопреобразователи сопротивления (ГОСТ Р 8.6252006) для новых приборов ОВЕН в документации вместо W 100 приведен параметр α - отношение разницы сопротивлений датчика, измеренных при температуре 100 и 0 °С, к его сопротивлению, измеренному при 0 °С (R 0), деленное на 100 °С.

Для подключения термопреобразователей сопротивления к приборам ОВЕН используется трехпроводная схема . которая позволяет уменьшить погрешность измерения, возникающую при изменении сопротивления проводов (например, при изменении их температуры). К одному из выводов терморезистора Rt подсоединяются два провода, а третий подключается к другому выводу Rt.

При этом необходимо соблюдать условие равенства сопротивлений всех трех проводов.

Термопреобразователи сопротивления могут подключаться к прибору с использованием двухпроводной линии, но при этом отсутствует компенсация сопротивления соединительных проводов и поэтому будет наблюдаться некоторая зависимость показаний прибора от колебаний температуры проводов.

Подключение термопар

Термопара (термоэлектрический преобразователь) типа ТХА, ТХК, ТПП и пр. состоит из двух спаянных на одном из концов проводников, изготовленных из металлов, обладающих разными термоэлектрическими свойствами.

Спаянный конец, называемый «рабочим спаем», погружается в измеряемую среду, а свободные концы («холодный спай») термопары подключаются ко входу измерителей-регуляторов. Если температуры «рабочего9raquo; и «холодного спаев» различны, то термопара вырабатывает термоЭДС, которая и подается на прибор.

Поскольку термоЭДС зависит от разности температур двух спаев термопары, то для получения корректных показаний необходимо знать температуру «холодного спая», чтобы скомпенсировать эту разницу в дальнейших вычислениях.

В модификациях входов, предназначенных для работы с термопарами, предусмотрена схема автоматической компенсации температуры свободных концов термопары. Датчиком температуры «холодного спая» служит полупроводниковый диод, установленный рядом с присоединительным клеммником.

Подключение термопар к прибору должно производиться с помощью специальных компенсационных (термоэлектродных) проводов . изготовленных из тех же материалов, что и термопара. Допускается использовать провода из металлов с термоэлектрическими характеристиками, аналогичными характеристикам материалов электродов термопары в диапазоне температур 0…100 °С. При соединении компенсационных проводов с термопарой и прибором необходимо соблюдать полярность.

Во избежание влияния помех на измерительную часть прибора линию связи прибора с датчиком рекомендуется экранировать. В качестве экрана может быть использована заземленная стальная труба.

При нарушении указанных условий могут иметь место значительные погрешности при измерении.

Подключение датчиков с унифицированным выходным сигналом тока или напряжения

Многие датчики различных физических величин оснащены нормирующими измерительными преобразователями. Нормирующие преобразователи преобразуют сигналы с первичных (термопар, термопреобразователей сопротивления, манометров, дифманометров и др.) в унифицированный сигнал постоянного тока или напряжения с диапазонами: 0. 20 мА, 4. 20 мА, 0. 5 мА или 0. 1 В. Диапазон выходного тока нормирующего преобразователя пропорционален значению физической величины, измеряемой датчиком, и соответствует рабочему диапазону датчика, указанному в его технических характеристиках.

В ряде приборов ОВЕН имеется встроенный источник питания постоянного тока, гальванически изолированный от схемы прибора.

Схема подключения датчиков с унифицированным выходным сигналом 4. 20 мА по двухпроводной линии к прибору 2ТРМ1 со встроенным источником питания

Схема подключения датчиков с унифицированным выходным сигналом 4. 20 мА по двухпроводной линии к прибору 2ТРМ1 с внешним питанием

Подключение датчиков температуры к умному дому Loxone

Как было обещано ранее, предлагаю поговорить о подключении датчиков температуры к контроллеру умного дома Loxone Miniserver.
В предыдущей статье вы може прочитать как подключить сервоприводы.

И так, в системе умного дома Loxone в основном используются датчики температуры, основанные на шине 1-Wire. Это очень миниатюрные датчики, благодаря чему мы имеем возможность устанавливать их даже в выключатели, не испортив дизайн интерьера. Помимо этого, еще одним плюсом этих датчиков является то, что они цифровые, то есть преобразование из аналогово сигнала в цифровой происходит непосредственно в самом датчике, что гарантирует отсутствие искажения сигнала (показания значения температуры).

Фото 1. Датчик температуры 1-Wire DS18B20.

Существует мнение, что расположение датчика в выключателе, дает погрешность при измерении температуры. Надо отметить, что большинство систем отопления очень инертны и поэтому, особой разницы где датчик находится — на стене или в выключателе, нет. Задержка по сравнению с настенным датчиком безусловно есть, но она очень незначительна и никак не влияет на работу системы. В любом случае, каждая система настраивается под конкретные требования клиентов и их личные ощущения.

Loxone предлагает два варианта датчика с легким подключением:

Фото 2. Датчик температуры Loxone 1-Wire.

Этот датчик удобен для расположения в установочных коробках. У него клейкая основа, что так же позволяет размещать его на любых сухих поверхностях. Надо отметить, что в этом модуле используется тот же датчик, что и на фотографии в начале статьи, но в данном варианте он исполнен в другом корпусе.

Фото 3. Герметичны датчик температуры Loxone 1-Wire.

Как можно видеть на данной фотографии — датчик герметичный, и подойдет для установки в местах возможного контакта с водой или влагой. Например его можно вмонтировать в пол, для контроля температуры поверхности пола.

Отметим, что датчики 1-Wire напрямую нельзя подключить к Miniserver’у, поэтому подключение нужно осуществлять через расширение Loxone 1-Wire.

Фото 4. Расширение Loxone 1-Wire для системы умного дома Loxone.

На одно расширение можно подключить до двадцати датчиков.

Длина шины, в зависит от способа подключения:

Пример классического шинного соединения.
При данном варианте подключения мы имеем наибольшую длину — 350м.

Соединение шиной с одиночными ответвлениями.
Суммарная длина шины при таком подключении, немного меньше классической — 300м.

На данной схеме представлено соединение, не имеющее конкретной конфигурации.
В таком варианте подключения суммарная длина не должна превышать 100м.

Соединение звездой — все датчики подключаются непосредственно к расширению. Суммарная длина шины не более 100м. Но несмотря не небольшую длину, этот вид соединения хорошо подходит для небольших систем, так как позволяет избежать некоторых сложностей при проводке кабеля.

Надо заметить, что во всех вышеизложенных схемах, указана приблизительная длина. И в разных системах она может варьироваться.

В независимости от выбранного варианта подключения шины, рекомендуется использовать кабель “витая пара” с попарным экранированием.

Схема подключения расширения 1-Wire к Loxone Miniserver

Схема 1. Подключение расширение Loxone 1-Wire к контроллеру умного дома Loxone Miniserver.

Loxone Miniserver и все расширения Loxone (кроме беспроводных) соединяются между собой шиной, максимальная длина которой составляет 500м. и на конце которой, для корректной работы схемы в целом, необходимо поставить резистор на 120Ohm. Более подробно читайте в статье Подсоединение расширений системы умного дома Loxone

Способы подключения датчиков 1-Wire

Схема 2. Способы подключения датчиков 1-Wire.

Подключение с питанием от шины (на схеме слева), стоит использовать в случаях, когда количество жил в витой паре ограниченно. Например Вам нужно подключить 5-ть кнопок в выключателе. В обычной витой паре 8 проводов (т.е. 4 пары), 6 из них идут на выключатель, один питающий и пять сигнальных проводов. В итоге у Вас остается всего одна пара — под датчик. В остальных случаях лучше использовать вариант подключения с отдельным питанием, так как это позволит на одно расширение подключить большее количество датчиков.
Стоит напомнить, что подключения могут быть комбинированными, то есть одновременно к одному расширению можно подключить как датчики с питанием от шины, так и с автономным питанием.

Схема подключения нескольких датчиков 1-Wire при питании от шины

Схема 3. Схема подключения нескольких датчиков 1-Wire при питании от шины к контроллеру умного дома Loxone Miniserver.

Схема подключения нескольких датчиков 1-Wire при отдельном питании

Схема 4. Схема подключения нескольких датчиков 1-Wire при отдельном питании к контроллеру умного дома Loxone Miniserver.

В обоих вариантах представлены схемы с использованием соединения звездой, где суммарная длина шины не должна превышать 100 метров.

Так же, помимо датчиков 1-Wire, есть и аналоговые, у которых на выходе сигнал 0-10В, однако они дороже и имеют большие габариты, что не позволяет их незаметно монтировать в помещении.

Надо отметить, что при наличии датчиков 1-Wire необходимость в аналоговых практически отсутствует, поскольку двадцать датчиков, которые можно подключить к 1-wire, более чем достаточно для одного объекта. Однако применение аналоговых оправдано в случае их монтажа в помещении с высокой температурой и влажностью, например в сауне.

Фото 5. Датчик температуры для сауны Loxone 0-10В.

Схема подключения датчика температуры 0-10В для сауны

Схема 5. Схема подключения датчика температуры 0-10В для сауны к контроллеру умного дома Loxone Miniserver.

Рассмотрим вариант если Вы планируете подключить только один датчик, например для сауны. В этом случае есть возможность применить более простой вариант подключения — напрямую, т.е. без клемм.
Надо заметить, что в датчике температуры для сауны так же встроен датчик влажности, который тоже передает сигнал по 0-10В. Именно поэтому на представленной схеме от датчика идут два сигнальных провода и соответственно им нужно два входа 0-10В на Miniserver’е.

Предлагаю так же рассмотреть пример подключения двух датчиков: температуры/влажности 0-10В. Количество датчиков обусловлено техническими особенностями Miniserver’а, а именно — всего четыре входа 0-10В. Больше количество подключается по аналогии, но уже к расширению Loxone Extension.

Схема подключения двух датчиков температуры/влажности 0-10В

Схема 6. Схема подключения двух датчиков температуры/влажности 0-10В к контроллеру умного дома Loxone Miniserver.

К сожалению нормальной клеммы на четыре контакта нет, поэтому мы используем Phoenix Contact UTTB и как для раздачи питания, и как проходные.

Сообщение от MeqBeqb

у меня в бортовике вродебы нет показания температуры за бортм (БК — щтат5)
а вот в панели приборов постоянно переключаю с показания «-409 на часы, искал куда воткнуть датчик не нашел походу небыло его никогда вот хочу установить но не нашел куда подкоючаться в панели приборов.
кстати иногда вместо -40 начинает показывать от -25 до +15 скачет как хочет можети влага какая то попадает ХЗ, падскажите как и куда подключить датчик в ПАНЕЛЬ ПРИБОРОВ (вроде VDO), и возможно ли продублировать показания на БК

Если хоть какую-то температуру показывает — скорее всего датчик есть, но он неисправен. Проверь колодку в панели приборов, есть ли там провод от датчика температуры?

Проверь сначала подключен ли провод к колодке, если да — иди по нему до датчика, если нет — ставь датчик. Где-то в сети видел инфу по подключению датчика к VDO, но не помню на каком сайте.

Бортовик у меня заводской, не штаб. У штаба может и не быть такой фишки, не знаю точно.

VIP-персона Регистрация 15.10.2008 Адрес Россия Поволжье Сообщений 4,878 Cпасибо 21 Поблагодарили 476 раз
в 311 сообщениях

Обычно не правильно показывает, когда провода перепутаны, или плохой контакт. Датчик должен стоять в районе буксировочного крюка, но не факт, многие ставили сами, и подключали куда придется.

Новичок Регистрация 02.11.2010 Авто 21103 (1,5/16кл.) Сообщений 30 Cпасибо 3 Поблагодарили 7 раз
в 5 сообщениях

Re: как подключить датчик температуры.

Имя Игорь Регистрация 24.10.2008 Адрес г. Владикавказ Авто Был ВАЗ 21102, сейчас Митсубиси Лансер 9 1,6 МТ Сообщений 2,637 Cпасибо 97 Поблагодарили 147 раз
в 100 сообщениях

Re: как подключить датчик температуры.

Сообщение от Falkon

Датчик должен стоять в районе буксировочного крюка

У меня он там и стоит, сам ставил. Показывает температуру, как надо +/- 1-2 градуса расхождения с реальной температурой.

Внимание, только СЕГОДНЯ!

При этом необходимо соблюдать условие равенства сопротивлений всех трех проводов.

Подключение термопар к прибору должно производиться с помощью специальных компенсационных (термоэлектродных) проводов , изготовленных из тех же материалов, что и термопара. Допускается использовать провода из металлов с термоэлектрическими характеристиками, аналогичными характеристикам материалов электродов термопары в диапазоне температур 0…100 °С. При соединении компенсационных проводов с термопарой и прибором необходимо соблюдать полярность.

При нарушении указанных условий могут иметь место значительные погрешности при измерении.

Многие датчики различных физических величин оснащены нормирующими измерительными преобразователями. Нормирующие преобразователи преобразуют сигналы с первичных (термопар, термопреобразователей сопротивления, манометров, дифманометров и др.) в унифицированный сигнал постоянного тока или напряжения с диапазонами: 0...20 мА, 4...20 мА, 0...5 мА или 0...1 В. Диапазон выходного тока нормирующего преобразователя пропорционален значению физической величины, измеряемой датчиком, и соответствует рабочему диапазону датчика, указанному в его технических характеристиках.

Схема подключения датчиков с унифицированным выходным сигналом 4...20 мА по двухпроводной линии к прибору 2ТРМ1 со встроенным источником питания

Схема подключения датчиков с унифицированным выходным сигналом 4...20 мА по двухпроводной линии к прибору 2ТРМ1 с внешним питанием

Психрометрический метод основан на измерении разности температур сухого и влажного термометров. Температура влажного термометра всегда ниже температуры сухого из-за испарения воды с поверхности фитиля. Чем суше воздух (влажность ниже), тем интенсивнее испаряется вода с поверхности фитиля, тем ниже температура увлажняемого термометра.

Существуют полуэмпирические психрометрические формулы, из которых выведена

общепринятая формула относительной влажности:

φ — относительная влажность воздуха, %;

Е влаж Т влаж., °С;

Е сух . — максимально возможное парциальное давление водяного пара при температуре воздуха Т сух., °С;

р — атмосферное давление;

Т сух. — температура сухого термометра, °С;

Т влаж. — температура влажного термометра, °С;

A — психрометрический коэффициент (психрометрическая постоянная).

Психрометрический коэффициент A зависит от многочисленных факторов:

размера и формы чувствительного элемента увлажнённого термометра;
вида и состояния смачиваемого фитиля;
температуры смачивающей воды и теплопроводности фитиля;
влияния тепловой радиации.

Среди внешних факторов наибольшее значение имеет скорость воздушного потока, обдувающего увлажненный термометр. Если она больше 2,5 м/сек, то коэффициент A приближается к величине ~0,0064 1/°С. Если обдува нет, то коэффициент A сильно возрастает, поэтому рекомендуется устанавливать принудительную вентиляцию. В приборах ОВЕН значение A устанавливается пользователем — например, в МПР51 допускаются значения 0,0064...0,008 1/°С.

Под «влажным» датчиком помещается резервуар с водой, в который опускается увлажняющий фитиль, закрывающий датчик. Резервуар изготавливается из нержавеющей стали, оцинкованного железа, термостойкой пластмассы, стекла или другого стойкого к условиям эксплуатации материала, не выделяющего вредных вещества. Увлажняющий фитиль чаще всего изготавливается из тонкой неотбеленной хлопчатобумажной ткани — марли, батиста, муслина, обладающих максимальной всасывающей способностью. Фитиль должен закрывать чувствительный элемент и максимальную площадь поверхности датчика.

Установка диапазона измерения при использовании датчиков с унифицированным выходным сигналом постоянного тока или напряжения (масштабирование)

При работе с датчиками, формирующими на выходе унифицированный сигнал тока или напряжения, в измерителях регуляторах ОВЕН предусматривается возможность масштабирования шкалы измерения по каждому из каналов. Для этого в соответствующих параметрах программирования прибора устанавливаются нижняя и верхняя границы диапазона измерения, а также положение десятичной точки.

Параметр «нижняя граница диапазона измерения» определяет, какое значение будет выводиться на индикатор при минимальном уровне сигнала с датчика (например, при 4 мА для датчика с выходным сигналом тока 4...20 мА).

Параметр «верхняя граница диапазона измерения» определяет, какое значение будет выводиться на индикатор при максимальном уровне сигнала с датчика (например, при 20 мА для датчика с выходным сигналом тока 4...20 мА или 1 В для датчика с выходным сигналом напряжения 0...1 В).

Параметр «положение десятичной точки» определяет количество знаков после запятой, которое будет выводиться на индикатор.

При использовании термопреобразователей сопротивления для измерения температуры внести дополнительную погрешность могут провода подключения датчиков, так как провода также имеют свое собственное сопротивление, которое зависит от температуры окружающей среды.

Термопреобразователи сопротивления подключаются по двухпроводной и по трехпроводной схеме.

Термопреобразователи сопротивления подключаются медными проводами, т.к. медные провода имеют низкое удельное сопротивление.
При двухпроводной схеме подключения сопротивление датчика температуры и сопротивление проводов складываются, что вносит погрешность в результат измерения:

Rизм= Rt+ r1+ r2 ,

где:
Rизм - измеренное сопротивление;
Rt - сопротивление датчика;
r1, r2 - сопротивления проводов подключения.

Сопротивление проводов подключения датчиков зависит от температуры, окружающей среды, поэтому эта погрешность зависит от температуры. Поэтому двухпроводную схему подключения используют только при небольшой длине проводов, в тех случаях, когда сопротивление проводов намного меньше погрешности измерительного преобразователя.

При удалении датчика на большие расстояния следует применять трехпроводную схему подключения. Все три провода должны быть выполнены из одного и того же медного кабеля с одинаковым сечением и длиной. Максимальная длина проводов не должна превышать 150 м.

При трехпроводной схеме подключения измерительный преобразователь по очереди измеряет сопротивление цепи «датчик+ провода подключения» (Rt+r2+r3 ) и цепи «провода подключения» (r1+r2 ), вычисляет разность этих значений и получает точное значение сопротивления датчика.

Иногда заказчики стараются сэкономить на стоимости проводов подключения и подключают датчики двумя проводами, даже если оборудование поддерживает трехпроводную схему подключения. Рассмотрим на примере, к чему это может привести.

Предположим, датчик температуры расположен в центре помещения, где диапазон изменения температур небольшой. Длина провода подключения составляет 20 м, удельное сопротивление провода 0,1 Ом/м, относительное изменение сопротивления меди равно примерно 0,004/°С. Сопротивление проводов подключения будет равно r1+r2 = 20*0,1+20*0,1 = 4,0 Ом при 20 °С; 3,92 Ом при 15 ° С; 4,08 Ом при 25 ° С. Это приведет к погрешности, вносимой проводами: 10,0 ° С при 20 ° С; 9,8 ° С при 15 ° С; 10,2 ° С при 25 ° С. Если же провода или часть проводов проходят по помещению, в котором температуры не регулируется, погрешность из-за двухпроводной схемы подключения будет еще выше.

Как правило, приборы позволяют ввести коррекцию показаний датчика температуры, в наших приборах это называется «смещение характеристики преобразования». В вышеизложенном случае при использовании двухпроводной схемы подключения следует ввести в прибор коррекцию показаний датчика на 10 °С, но погрешность, вызванная температурными изменениями сопротивления проводов подключения, останется и составит 0,2 °С.

Все приборы, изготавливаемые нашим предприятием, позволяют выполнять преобразование сопротивления в температуру с погрешностью не больше 0,1°С. Это позволяет после окончания монтажа системы ввести в прибор поправки, компенсирующие как погрешность датчика, так и погрешность, вносимую проводами подключения. Для этого после окончания прокладки кабелей подключения датчиков следует выполнить сравнение показаний прибора по каждому каналу с показанием образцового термометра (см. “Проверка правильности показаний датчиков температуры”). Полученные поправки нужно ввести в прибор и убедиться, что отклонение показаний датчиков от показаний образцового термометра не превышает 0,1 °С.

Типичный датчик представляет собой, как готовое устройство, шнур длиной более 2 метров, на конце которого закреплен непосредственно измерительный прибор, он отличается от шнура цветом, обычно - черный. Подключают устройство к , который переводит аналоговый сигнал (ток или напряжение) от датчика в цифровой.

Так, двухпроводная схема применима в случаях когда:

Диапазон измерения не выше 40 градусов, и высокая точность не нужна, допустима погрешность в 1 градус;

Проверку породят при комнатной температуре, при этом определяют, какие из проводов прибора соединены накоротко, а какие соединены непосредственно с датчиком, затем измеряют, показывает ли прибор сопротивление, которое должно быть по паспорту при определенной температуре. В завершении нужно убедиться, что нет замыкания на корпус , это измерение делается в мегаомном диапазоне. Для полного соблюдения техники безопасности не касайтесь руками проводов и корпуса.

Подключение, диагностика, проверка (прозвон) датчиков температуры сопротивления Pt100, Pt1000, 50М, 100М и другие

В данном разделе мы решили пояснить, как правильно подключаются датчики температуры сопротивления, чем отличаются различные схемы подключения, как проверить датчик температуры, что делать если схема подключения и датчик который есть в наличии не совпадает.

Основные схемы подключения датчиков температуры сопротивления представлены на рис.1-3.

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

Для чего применяются различные схемы подключения датчиков температуры сопротивления?

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

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

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

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

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

В каких случаях можно применять двух проводную схему подключения:

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

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

Трехпроводная схема подключения датчиков температуры сопротивления:

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

Четырех проводная схема подключения:

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

Прозвонка (проверка) датчиков температуры сопротивления:

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

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

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

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

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

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

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

Рассмотрим различные варианты:

1. в наличии есть двухпроводный датчик температуры

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

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

2. в наличии есть трехпроводный датчик температуры

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