惠更斯电桥(三线制Pt100)
惠更斯电桥的原理图如图所示,它的测量原理是当电桥的上下两个桥臂的电阻对应成比例时,a 点和b 点的电位相等,则检流计流过的电流为零.当其中一个电阻的阻值发生变化时,a 点和b 点的电位就会不等,检流计中就会有电流流过,检流计的指针就会发生偏转.根据这个原理,如果这四个电阻中的任何一个是未知的,而另外三个电阻相等时就可以通过检流计的偏转程度得知未知电阻的大小.
热电阻检测温度的原理是利用了热敏电阻的阻值与温度对应成比例的原理,通过检测电阻值的大小来确定检测对象的实际温度.
在实际现场中使用的热电阻的型号大多是Pt100,这个型号的含义是当实际温度是0度时,热电阻的阻值是100欧姆.温度每升高或降低一度阻值将变化约0.39欧姆.例如:当你使用万用表测量的阻值为110欧姆时,你可以通过下列计算方法得到实际温度值.先将实测阻值110减去100得到其差值10欧姆,然后用10除以0.39就可以得到实际的温度了.在本例中实际的温度值为25.64度.如果实测电阻值为90欧姆,计算方法和前面的一样,用90减去100得到-10,用-10除以0.39得到实际温度值为零下25.64度.
热电阻检测温度的原理是利用了热敏电阻的阻值与温度对应成比例的原理,通过检测电阻值的大小来确定检测对象的实际温度.
在实际现场中使用的热电阻的型号大多是Pt100,这个型号的含义是当实际温度是0度时,热电阻的阻值是100欧姆.温度每升高或降低一度阻值将变化约0.39欧姆.例如:当你使用万用表测量的阻值为110欧姆时,你可以通过下列计算方法得到实际温度值.先将实测阻值110减去100得到其差值10欧姆,然后用10除以0.39就可以得到实际的温度了.在本例中实际的温度值为25.64度.如果实测电阻值为90欧姆,计算方法和前面的一样,用90减去100得到-10,用-10除以0.39得到实际温度值为零下25.64度.
知道了检测原理,下面要做的工作就是如何检测这个与温度对应成比例的电阻值了.我们通常使用的方法就是利用惠更斯电桥原理.
如图我们将电桥的一个桥臂接入测温电阻RTD,另外三个桥臂电阻相等.这样在检流计中流过的电流就会随热电阻阻值的变化而变化.如果我们将检流计两端的电位差引入PLC 的AI 模板中,经过计算就会在HMI 上得到实际温度值.
但是,如果只是简单的应用原理进行接线的话是达不到精度要求的.这是因为从PLC 到检测现场有很长的一段距离,导线的线路电阻是不能被忽略的.从右边的图可以看出,电桥的测量桥臂包括了两根连接导线的线路电阻 r .这样是不行的.这就是RTD 测温采用三线制的原因.
下图的左边部分是三线制的原理接线图.由图中看出电源通过C 线接入测量桥路,这时电路就可以等效为右图.从右图得知,A 线和B 线的线路电阻 r 被分别连接到上下桥臂中.由于这两根导线的长度一样,既电阻一样,这样就消除了线路电阻的影响.
注意:在等效线路图中没有将C 线的线路电阻画出来,这是因为它在供电线路中可以忽略不计.但是当由于接触不良造成C 线电阻过大时,情况就会发生变化.由于C 线电阻过大,供到电桥中的电压会有较大的压降损失,从而导致桥路的输出比实际的要低
因此,在实际维护中发现仪表的显示值比实际低时,应检查C 线电阻值.
PLC 现场r r R
R
R
RTD R
R
R
R T
D
r
r
电源
PLC
现场r
r
R
R
R
RTD
R
R
R
R T
D
r
r
r
A
B
C
?三线制电阻杆的示意图如左图所示.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 输入插板中并转换为实际温度.
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最大,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.
检查热电阻是否正常的方法是:无论你在那一个位置(PLC柜的接线端子、中间端子箱、就地电阻杆)进行检查时,都要将A线断开. 这是因为使用万用表的电阻档测量电阻时,表本身要向铂电阻供电,而A线同样是向铂电阻供电的线路.如果不拆下A线,则测量的值就会与实际值相去甚远.
断开A线后先将表的红、黑表笔短接,校对表的零点.然后测量AB间、AC间电阻的值,并对这两个值进行比较.如果一致,再用这个值使用前面所示的公式求出实际温度值.