Трехпроводная схема подключения датчика давления

Разница в 2-х проводной и 3-проводной схеме подключения датчиков давления

В чем именно заключается разница выходного сигнала 4-20 мА в 2- и 3-проводной схеме включения? Ответ на этот вопрос лучше всего с точки зрения пользователя: Выходной сигнал в 2-х проводной технологии означает:

  • к такому датчику подключается всего один кабель с двумя жилами, по которым этот датчик запитывается, и по этим же двум жилам осуществляется передача выходного сигнала 4-20 мА;
  • менее чувствителен к помехам (особенно при малых сопротивлениях нагрузки);
  • датчик (преобразователь) не выходит из строя при неправильном включении (в случае неправильной полярности питания), при коротких замыканиях.

Единственное преимущество 3-х проводной технологии заключается в том, что возможны более высокие омические нагрузки, т.е. текущий цикл может также работать на измерительном приборе с относительно высоким входным сопротивлением.

Вывод: За исключением высоких требований к омической нагрузки, 4-20 мА в 2-проводной схеме подключения предлагает пользователю больше преимуществ, в том числе по сравнению с другими сигналами, например 0-10 В.

Рекомендации по выбору и подключению кабеля

Для подключения датчиков и преобразователей с выходом 4-20 мА рекомендуется применять кабель, который состоит из экранированной витой пары с сечением многожильного провода не менее 0,5 мм. Экран кабеля подключается к защитному заземлению (PE). В случае если контроллер, к которому подключается датчик, установлен в металлическом щите, то экран следует подключить к заземлению щита

Источник

Датчик давления три провода

Разница в 2-х проводной и 3-проводной схеме подключения датчиков давления

В чем именно заключается разница выходного сигнала 4-20 мА в 2- и 3-проводной схеме включения? Ответ на этот вопрос лучше всего с точки зрения пользователя: Выходной сигнал в 2-х проводной технологии означает:

  • к такому датчику подключается всего один кабель с двумя жилами, по которым этот датчик запитывается, и по этим же двум жилам осуществляется передача выходного сигнала 4-20 мА;
  • менее чувствителен к помехам (особенно при малых сопротивлениях нагрузки);
  • датчик (преобразователь) не выходит из строя при неправильном включении (в случае неправильной полярности питания), при коротких замыканиях.

Единственное преимущество 3-х проводной технологии заключается в том, что возможны более высокие омические нагрузки, т.е. текущий цикл может также работать на измерительном приборе с относительно высоким входным сопротивлением.

Вывод: За исключением высоких требований к омической нагрузки, 4-20 мА в 2-проводной схеме подключения предлагает пользователю больше преимуществ, в том числе по сравнению с другими сигналами, например 0-10 В.

Рекомендации по выбору и подключению кабеля

Для подключения датчиков и преобразователей с выходом 4-20 мА рекомендуется применять кабель, который состоит из экранированной витой пары с сечением многожильного провода не менее 0,5 мм. Экран кабеля подключается к защитному заземлению (PE). В случае если контроллер, к которому подключается датчик, установлен в металлическом щите, то экран следует подключить к заземлению щита

Подключение датчиков температуры. 2-х, 3-х проводная схема

Давайте рассмотрим схемы подключения датчиков температуры по двухпроводной и трёхпроводной схеме. Рассмотрим в чём разница.

Для начала хочу напомнить, что по подключению токовых датчиков на канале есть целая статья «Подключение токового датчика 4–20 мА «Токовая петля». Подробное описание для новичков», по этому, токовые датчики в этой статье рассматриваться не будут.

Для примера возьмём обычный датчик температуры ДТС. Датчики такого типа являются термосопротивлением. Не путать с термопарой. Это абсолютно разные датчики. Даже на схемах они обозначаются по-разному.

Датчики типа ДТС имеют три клеммы или контакта. Обозначаются они как: «1», «2», «3». На следующем изображении это указано. Между контактами видно, но я продублировал красными цифрами.

Тут у новичка сразу возникает вопрос: на схеме датчика два контакта, а на датчике три? Как так?

Вам понравится:  Чем пробурить бетонную стену под розетку

Давайте об этом поподробней.

На самом деле клеммы «1» и «3» это одно и то же, а точнее на самом терморезисторе они соединяются в одну точку. Ниже рассмотрим для чего это нужно.

Также хочу отметить, что даже визуально заметно, что клеммы «1» и «3» находятся ближе друг к другу, а клемма «2» находится дальше от них.

Если замерить сопротивление между контактами «1» и «3», то мультиметр покажет сопротивление 0 Ом. Точнее не совсем ноль, так как прибор не точный и есть погрешность, по этому, мы её не учитываем.

Прибор показывает 0,5 Ом, но это суммарная погрешность прибора, щупов и контактов. Таким образом, можно сделать вывод, что эти два контакта соединены между собой накоротко внутри датчика.

Теперь замерим сопротивление между контактами «1» и «2».

На этих клеммах мы видим сопротивление датчика при данной температуре окружающего воздуха.

Далее замерим сопротивление между контактами «3» и «2».

Здесь мы тоже видим сопротивление датчика. Правда оно немного меняется т.к. я его держу в руках и волей неволей нагреваю его больше или меньше.

Теперь осталось разобраться, как это всё подключить к прибору, а далее разберём всё на схемах.

Возьмём аналогичный датчик и подключим к нему три провода. Провод «1» будет белый, провод «2» красный, а провод «3» синий.

Я это делаю временно на скорую руку, а в реальности лучше использовать наконечники вилочные. Это удобно т.к. не нужно полностью откручивать гайки при демонтаже/монтаже, и провода не будут торчать или ломаться.

Для примера я использую прибор УКТ38 на 8 каналов.
Теперь посмотрим на сам прибор, где увидим, что датчик подключен к клеммам «18», «19», «20», что является каналом № 6 прибора. Также видно схему подключения и то, что контакт датчика «2» (красный провод) подключен к прибору на клемму 20, которая на схеме не соединяется ни с чем. Клеммы «18» и «19» на схеме соединены перемычкой. На эти клеммы и подключаем контакты датчика «1» и «3» (белый и синий провод). Тут значение не имеет какой куда. Ранее мы выяснили, что они соединены между собой в самом датчике.

На следующем фото видно, что наш прибор на шестом канале показывает 24 градуса, что является температурой окружающей среды в данный момент.

Это мы рассмотрели подключение по 3-х проводной схеме.

Для того что бы подключить по 2-х проводной схеме нужно просто убрать любой из двух проводов синего или белого цвета («1», «3» на датчике) и установить перемычку.

Например, отключаем синий провод с клеммы «19» прибора, а вместо него ставим перемычку, соединяющую клеммы «18» и «19». Красный и белый при этом остаются на своих местах.

Таким образом, мы просто эмулируем соединение проводов в датчике соединением перемычкой.

Пример такого подключения представлен ниже.

Тут видно, что датчики на всех каналах подключены по 2-х проводной схеме. Куча перемычек бросается в глаза.

Обычно по 2-х проводке подключают так:

Устанавливают перемычку в приборе (как описывалось выше). За тем, ставят перемычку в датчике между клеммами «1» и «3». После этого подключают провода к клеммам «2» и «3». Далее в прибор. При этом уже не имеет значение какой куда. Главное не забыть установить перемычку в прибор, а в датчик перемычку устанавливают не все. Работать будет одинаково.

Теперь давайте рассмотрим сами схемы. Вначале 3-х проводную.

В верхней части схемы расположен датчик с одноимёнными клеммами. Ниже провода соединяющие датчик с прибором. Здесь вместо белого серый цвет используется. Внизу изображены клеммы измерительного прибора и изображена схема подключения как на его корпусе.

Сравнив 3-х проводную схему с вышеизложенным, сразу всё становиться проще.

Теперь рассмотрим 2-х проводную схему и сравним их между собой.

На самом деле 2-х проводная схема это та же самая 3-х проводная, только синий провод «1» (согласно схемы) соединяется с проводом «3» не в датчике, а прямо на приборе между клеммами «18» и «19». Таким образом, можно использовать двужильный кабель для подключения датчика вместо трёхжильного. При этом при использовании длинной кабельной линии при 2-х проводной схеме погрешность измерений будет гораздо выше.

Вам понравится:  Собрать мультивибратор на одном транзисторе

В 3-х проводной схеме третий провод используется для измерения сопротивления кабельной линии и последующей коррекции показаний прибора. Он это делает автоматически.

Обратите внимание на 3-х проводную схему представленную выше. При такой схеме произведя замер сопротивления между клеммами «18» и «19» прибор производит замер сопротивления проводов «1» и «3» т.к эти провода в конце соединены между собой накоротко. Также учитывается сопротивление всех клеммных соединений. Соответственно можно сделать вывод, что провод «2» является аналогичным и имеет половину общего сопротивления проводов «1» и «3». Хотя общее сопротивление проводов «1» и «2» будет таким же как «1» и «3». Таким образом, вычисляется поправка в показания прибора.

Соответственно при 2-х проводной схеме никакой поправки нет. Там установлена перемычка, и она имеет сопротивление почти 0 Ом.

Из этого можно сделать вывод, что 3-х проводная схема является более точной, и при изменении температуры кабельной линии, которое приводит и к изменению сопротивления этой линии, на точности показаний ни как не отразиться.

Самое главное это то, что при неправильном подключении термосопротивления не выйдет из строя ни датчик, ни прибор. По этом смело пробуйте и экспериментируйте.

Подключение датчиков с токовым выходом к вторичным приборам

Получившие наибольшее распространение в сфере автоматизации производства датчики с унифицированным токовым выходом 4-20, 0-50 или 0-20 мА могут иметь различные схемы подключения к вторичным приборам. Современные датчики, имеющие низкое энергопотребление и токовый выход 4-20 мА, чаще всего подключают по двухпроводной схеме. То есть к такому датчику подключается всего один кабель с двумя жилами, по которым этот датчик запитывается, и по этим же двум жилам осуществляется передача выходного сигнала 4-20 мА.

Как правило, датчики с выходом 4-20 мА и двухпроводной схемой подключения имеют пассивный выход и им для работы необходим внешний источник питания. Этот источник питания может быть встроен непосредственно во вторичный прибор (в его вход) и при подключении датчика к такому прибору в сигнальной цепи сразу появляется ток. О приборах, которые имеют встроенный во вход источник питания для датчика, говорят, что это приборы с активным входом.

Большинство современных вторичных приборов и контроллеров имеет встроенные источники питания для работы с датчиками с пассивными выходами.

Если же вторичный прибор имеет пассивный вход — по сути, просто резистор, с которого измерительная схема прибора «считывает» падение напряжения, пропорциональное протекающему в цепи току, то для работы датчика необходим дополнительный внешний блок питания. Внешний блок питания в этом случае включается последовательно с датчиком и вторичным прибором в разрыв токовой петли.

Вторичные приборы обычно проектируются и выпускаются с таким расчетом, чтобы к ним можно было подключить как двухпроводные датчики 4-20 мА, так и датчики 0-5, 0-20 или 4-20 мА, подключаемые по трехпроводной схеме. Для подключения двухпроводного датчика к входу вторичного прибора с тремя входными клеммами (+U, вход и общий) задействуют клеммы «+U» и «вход», клемма «общий» остается свободной.

Так как датчики, как уже было сказано выше, могут иметь не только выход 4-20 мА, а, например, 0-5 или 0-20 мА или их невозможно подключить по двухпроводной схеме из-за большого собственного энергопотребления (более 3 мА), то применяют трехпроводную схему подключения. В этом случае цепи питания датчика и цепи выходного сигнала разделены. Датчики имеющие трехпроводную схему подключения обычно имеют активный выход. То есть, если подать на датчик с активным выходом напряжение питания и между его выходными клеммами «выход» и «общий» подключить нагрузочное сопротивление, то в выходной цепи побежит ток, пропорциональный величине измеряемого параметра.

Вторичные приборы обычно имеют достаточно маломощный встроенный блок питания для запитки датчиков. Максимальный выходной ток встроенных блоков питания обычно находиться в пределах 22-50 мА, чего не всегда достаточно для питания датчиков имеющих большое энергопотребление: электромагнитных расходомеров, инфракрасных газоанализаторов и т.п. В этом случае для питания трехпроводного датчика приходиться использовать внешний, более мощный блок питания, обеспечивающий необходимую мощность. Встроенный во вторичный прибор источник питания при этом не используется.

Вам понравится:  Структурная схема переключателя свч сигнала на два канала

Подобная схема включения трехпроводных датчиков обычно используется и в том случае, когда напряжение встроенного в прибор источника питания не соответствует тому напряжению питания, которое допускается подавать на этот датчик. Например, встроенный источник питания имеет выходное напряжение 24В, а датчик разрешается питать напряжением от 10 до 16В.

Некоторые вторичные приборы могут иметь несколько входных каналов и достаточно мощный блок питания для запитки внешних датчиков. Необходимо помнить, что суммарная потребляемая мощность всех подключенных к такому многоканальному прибору датчиков должна быть меньше мощности встроенного источника питания, предназначенного для их питания. Кроме того, изучая технические характеристики прибора необходимо четко различать назначение встроенных в него блоков (источников) питания. Один встроенный источник используется для питания непосредственно самого вторичного прибора — для работы дисплея и индикаторов, выходных реле, электронной схемы прибора и т.п. Этот источник питания может иметь достаточно большую мощность. Второй встроенный источник используется для запитки исключительно входных цепей — подключенных к входам датчиков.

Перед подключением датчика к вторичному прибору следует внимательно изучить руководства по эксплуатации на данное оборудование, определить типы входов и выходов (активный/пассивный), проверить соответствие потребляемой датчиком мощности и мощности источника питания (встроенного или внешнего) и только после этого производить подключение. Реальные обозначения входных и выходных клемм датчиков и приборов могут отличаться от тех, что приведены выше. Так клеммы «Вх (+)» и «Вх (-)» могут иметь обозначение +J и -J, +4-20 и -4-20, +In и -In и т.п. Клемма «+U пит» может быть обозначена как +V, Supply, +24V и т.п., клемма «Выход» — Out, Sign, Jout, 4-20 mA и т.п., клемма «общий» — GND, -24V, 0V и т.п., но смысла это не меняет.

Датчики с токовым выходом имеющие четырехпроводную схему подключения имеют аналогичную схему подключения, что и двухпроводные датчики с той лишь разницей, что питание четырепроводных датчиков осуществляется по отдельной паре проводов. Кроме того, четырехпроводные датчики могут иметь как активный, так и пассивный выход, что необходимо учитывать при выборе схемы подключения.

ООО «СиБ Контролс»

Трехпроводное подключение RTD

Компромиссом между двухпроводной и четырехпроводной схемой подключения датчика температуры RTD является трехпроводная схема, которая выглядит следующим образом:

Вольтметр «A» измеряет сумму напряжений на RTD и на нижнем по схеме токоподводящем проводе. Вольтметр «B» измеряет падение напряжения только на верхнем по схеме проводе. Если оба провода будут иметь одинаковое сопротивление, то разница показаний вольтметра «А» и вольтметра «B» дадут падение напряжения на датчике RTD:

Если сопротивления двух соединительных проводов точно идентичны (включая электрическое сопротивление любых соединений в контуре измерений), то рассчитанное напряжение будет точно соответствовать напряжению на датчике RTD, и ошибки за счет паразитного сопротивления соединительных проводов не будет. Но любая разница в сопротивлении проводов тут же скажется на точности измерений. Таким образом, мы видим, что схема RTD с тремя соединительными проводами уменьшает стоимость соединения (за счет экономии кабельной продукции по отношению к четырех проводной схеме соединений), однако применение данной схемы соединений, отрицательно сказывается на точности измерений.

Нужно понимать, что в реальном применении RTD с трехпроводной схемой соединений показывающие вольтметры не используются. На практике, при использовании RTD применяются аналоговые или цифровые схемы, которые определяют величины напряжений и выполняют необходимые расчеты, чтобы компенсировать падение напряжения на сопротивлении соединительных проводов. Вольтметры, показанные на схемах трех- и с четырехпроводных схемах, служат только для того, чтобы иллюстрировать фундаментальные понятия, а не демонстрировать практические схемотехнические решения. Практическая электронная схема для трехпроводной схемы подключения RTD показана на следующем рисунке:

Необходимо еще раз подчеркнуть фундаментальное ограничение любой трехпроводной цепи: компенсация сопротивления проводов возможна настолько, насколько точно сопротивления соединительных сигнальных проводов равны друг другу. Это накладывает ограничение на применяемый кабель. Обычно для подключения RTD используются инструментальные кабели, специально разработанные для данных целей.

Источник

Поделиться с друзьями
Радиолюбительские схемы
Adblock
detector