2-. 3- eller 4-trådsanslutning av temperatursensorn?

Pt100 och Pt1000 givare finns med olika antal ledare (trådar), vilket påverkar noggrannhet och pris. Nedan en beskrivning av de olika anslutningsvarianterna och några för- och nackdelar med att använda två-, tre- respektive fyratrådsanslutning.

2-trådsanslutning

I en 2-trådsanslutning påverkar motståndet i kabeln mätresultatet eftersom det ligger i serie med temperaturgivaren. Arean och framförallt längden på kabeln påverkar därför det totala motståndet i kretsen. En kort kabel påverkar lite och en lång kabel mycket.

Motståndet i kabeln påverkar den visade temperaturen med ca +2,6 °C/ohm för PT100-givare och 0,26°C/ohm för PT1000. Ansluten enhet känner alltså av summan av motståndet i ledningen och sensorn. 

Om ledningsmotståndet är känt kan man i vissa enheter justera mätvärdet manuellt för att kompensera för ledningen, men denna justering är fast och tar inte hänsyn till förändringar i motståndet på grund av temperaturvariationer i kabeln. På grund av detta används 2-trådsgivare oftast med korta kablar i applikationer där krav på noggrannhet inte är så stor.

Hur mycket påverkas resultatet av en längre kabel?

Exempel: Vid 20 °C är motståndet (resistansen) i en 10 meter lång tvåledare av koppar med arean 0,25 mm² 1,4 ohm. Omvandlat till temperatur för en Pt100 givare betyder det ett mätfel på 2,6x1,4=3,6 °C.

Fördelar:

Enkel installation: Färre trådar gör installationen enklare och snabbare.

Lägre kostnad: Lägre pris för tvåledarkabel och enklare utformning av ansluten enhet.

Nackdelar:

Lägre noggrannhet: Resistansen i ledningarna påverkar mätningen, vilket kan ge felaktiga temperaturavläsningar.

Begränsad användning: Passar främst för korta avstånd, där ledningsresistansen är låg och kraven på noggrannhet inte så hög.

3-trådsanslutning

Med en 3-trådsanslutning (eller 3-ledarkoppling) tar man bort huvuddelen av kabelresistansens inverkan på mätvärdet, under förutsättningen att alla tre ledare har samma resistans.

Det gör man genom att två ledare är anslutna på samma sida av givaren (Pt100 eller Pt1000). Ansluten enheten kan då mäta motståndet i kabeln fram och tillbaka till givaren och bortse från det motståndet. Är motståndet lika i alla tre ledarna blir resultatet mycket bra. Är kabeln av dålig kvalitet blir resultatet inte 100% men avsevärt mycket bättre än vid användning av två-trådsanslutning.

Med tre-trådsanslutning påverkar inte temperaturskillnader på kabeln heller i samma omfattning då kabelresistansen övervakas löpande. 

Fördelar:

Bättre noggrannhet: En tredje tråd används för att kompensera för ledningsresistans, vilket ger mer exakta mätningar än en tvåtrådsanslutning.

Flexibilitet: Kan användas för längre avstånd än tvåtrådsanslutningar utan att påverka noggrannheten nämnvärt.

Nackdelar:

Kostnad: Mer materialkostnad jämfört med tvåtrådsanslutning.

Komplexitet: Installation och felsökning kan vara något mer komplicerad.

4-trådsanslutning

Med en 4-trådsanslutning (eller 4-ledarkoppling) tar man även bort inverkan av variationer på resistansen i en kabel.

Det gör man genom att två ledare är anslutna på vardera sida av givaren (Pt100 eller Pt1000). Ansluten enheten kan då mäta motståndet i kabeln fram till givaren och motståndet i ledningen tillbaka från givaren.

Med 4-trådsanslutning påverkar vare sig längden, kvaliteten eller temperaturskillnader på kabeln då kabelresistansen övervakas på båda sidor av sensorn och mätvärdet över just sensorn ligga till grund för mätresultatet. 

Fördelar:

Högsta noggrannhet: Med fyra trådar elimineras nästan effekten av ledningsresistans helt, vilket ger extremt exakta mätningar.

Är att föredra vid långa kabellängder, dvs n

är givaren är placerad långt från mätinstrumentet.

Nackdelar:

Högre kostnad: Fler trådar innebär högre materialkostnader och potentiellt dyrare installation.

Komplexitet: Installation kan vara mer tidskrävande och komplicerad.

Sammanfattning

Valet mellan 2-, 3- eller 4-trådsanslutning för PT100-givare beror på applikationen och de specifika kraven på noggrannhet och installationskostnad. För korta avstånd och enklare applikationer kan 2-trådsanslutning vara tillräcklig, medan 4-trådsanslutning är att föredra för hög precision och långa avstånd.