热电阻(如Pt100)是利用其电阻值随温度的变化而变化这一原理制成的将温度量转换成电阻量的温度传感器。
温度变送器(PLC的AI模件)通过给热电阻施加一已知激励电流测量其两端电压的方法得到电阻值(电压/ 电流),再将电阻值转换成温度值,从而实现温度测量。
热电阻和温度变送器(PLC的AI模件)之间有三种接线方式:二线制、三线制、四线制。
2、二线制
如图1。变送器通过导线L1、L2给热电阻施加激励电流I,测得电势V1、V2。
图1
计算得Rt:
由于连接导线的电阻RL1、RL2无法测得,而被计入到热电阻的电阻值中,使测量结果产生附加误差。如在100℃时Pt100热电阻的热电阻率为0.379Ω/℃,这时若导线的电阻值为2Ω,则会引起的测量误差为5.3 ℃。
3、三线制
是实际应用中***常见的接法。如图2,增加一根导线用以补偿连接导线的电阻引起的测量误差。三线制要求三根导线的材质、线径、长度一致且工作温度相同,使三根导线的电阻值相同,即RL1=RL2=RL3。通过导线L1、L2给热电阻施加激励电流I,测得电势V1、V2、V3。导线L3接入高输入阻抗电路,IL3=0。
图2
热电阻的阻值Rt:
由此可得三线制接法可补偿连接导线的电阻引起的测量误差。
4、四线制
是热电阻测温理想的接线方式。如图3,通过导线L1、L2给热电阻施加激励电流I,测得电势V3、V4。导线L3、L4接入高输入阻抗电路,IL3=0,IL4=0,因此V4-V3等于热电阻两端电压。
图3
热电阻的电阻值:
由此可得,四线制测量方式不受连接导线的电阻的影响
5、常见三线制Pt100热电阻的结构
三线制电阻杆的示意图如图4所示,电阻体的一端引出一根引线,我们称为A线,另一端引出两根引线,称为B线和C线。
A线、B线和C线引入接线盒内并分别接在标有A、B和C(或B,b)的接线端子上。
当来自PLC的三根信号电缆一一对应的接到这三个端子上时,随温度变化的电阻值就被接入到PLC的AI 模件中并转换为实际温度。
图4
6、对于使用Pt100热电阻测量介质温度时发生故障时的一般检查方法
当HMI上的温度显示值波动较为剧烈时,一般情况下是由于接触不良造成的。这是因为温度是一种变化比较缓慢的量,属于惯性环节。特别是热容较大的被测对象。(如检测一个几十立方米容积的液体储槽中的液体温度时,温度基本不会发生剧烈波动)在这种情况下应检查各接线端子处的端子接线是否有松动现象或连接导线有无似断似连的现象。
当温度值显示为无穷大时,一般情况下故障原因是由于线路开路引起。如果温度值显示为负***大,一般情况下为线路短路引起。
由上述两点引申出下面的结论:1、如果显示温度比实际的要高,则可能由于接线端子接触不良或接线松脱、折断造成电阻增大所至。这时应对电阻杆接线盒内的接线柱和各个中间端子箱的对应端子进行检查并紧固。另外也可能由于端子与导线间有氧化层使得电阻增大所引起。这种情况可使用砂纸或其他工具将氧化层去除即可;2、如果显示温度比实际的要低,则可能有短路现象或如前面所讲的那样C线电阻增大所引起。