Czujniki temperatury do automatyki budynkowej: RTD, NTC lub 0-10 V

Temperatura to najczęściej mierzona wielkość w budynku, od obiegów wodnych po powietrze kanałowe, pomieszczeniowe i zewnętrzne. Wybór czujników temperatury do automatyki budynkowej sprowadza się głównie do wyboru między termometrami rezystancyjnymi Pt100 i Pt1000, termistorami NTC a przetwornikami z wyjściem 0-10 V lub 4-20 mA. Ten wybór determinuje, jakiego modułu wejściowego potrzebujesz, jak daleko czujnik może być od niego oddalony i jaka będzie dokładność odczytu. Poniżej porównujemy opcje, obliczamy wpływ rezystancji przewodów i wymieniamy moduły wejściowe ICP DAS, które odczytują każdy typ czujnika.

Typy czujników

Pt100 i Pt1000

Platynowe termometry rezystancyjne (RTD) podążają za standardową charakterystyką zdefiniowaną w IEC 60751. Pt100 ma 100 Ω w 0 °C, a Pt1000 ma 1000 Ω. Przy standardowym współczynniku rezystancja rośnie o około 0,385 Ω na kelwin dla Pt100 i 3,85 Ω na kelwin dla Pt1000. Czujniki różnych producentów są wymienne w obrębie swojej klasy tolerancji, dlatego RTD są typowym wyborem dla obiegów wodnych i obliczeń energetycznych.

Termistory NTC

Rezystancja termistora NTC maleje wraz ze wzrostem temperatury, a zmiana na kelwin jest duża, dlatego rezystancja przewodów prawie nie ma znaczenia. Charakterystyka jest nieliniowa i różni się między typami: NTC 10 kΩ jednego producenta niekoniecznie odpowiada NTC 10 kΩ innego. Moduł wejściowy musi używać dokładnie tej charakterystyki, w przeciwnym razie odczyty mogą różnić się o kilka stopni na krańcach zakresu.

Przetworniki 0-10 V i 4-20 mA

Przetwornik łączy element czujnikowy z elektroniką, która przetwarza temperaturę na standardowy sygnał w stałym zakresie, na przykład 0-50 °C. Wymaga zasilania, zwykle 24 V, ale może go odczytać dowolne wejście analogowe. Sygnały napięciowe są podatne na spadek napięcia i zakłócenia na długich kablach. Pętla 4-20 mA jest bardziej odporna na odległość, a prąd poniżej 4 mA oznacza przerwany przewód.

Podłączenie RTD 2-, 3- i 4-przewodowe

Przy połączeniu 2-przewodowym wejście mierzy czujnik plus rezystancję obu przewodów. Połączenie 3-przewodowe dodaje trzeci przewód, dzięki czemu moduł może zmierzyć rezystancję przewodów i ją odjąć, zakładając jednakowe przewody. Połączenie 4-przewodowe rozdziela prąd pomiarowy od pomiaru napięcia i niemal całkowicie eliminuje rezystancję przewodów.

Przykład obliczeniowy: przewód miedziany 0,5 mm² ma około 0,035 Ω na metr w 20 °C. W obwodzie 2-przewodowym oba przewody dodają się do odczytu:

Pt100 w układzie 2-przewodowym jest więc akceptowalne tylko przy bardzo krótkich przewodach. Pt1000 w układzie 2-przewodowym jest często wystarczające dla czujników pomieszczeniowych i kanałowych. Przy długich trasach oraz dla temperatur wody zasilających obliczenia energetyczne stosuj połączenia 3- lub 4-przewodowe. Rezystancja przewodów zmienia się też wraz z temperaturą kabla, więc stała korekta offsetu nigdy nie jest dokładna.

Dokładność: czujnik, kabel i moduł wejściowy

Całkowity błąd to suma tolerancji czujnika, wpływu okablowania i modułu wejściowego. IEC 60751 klasa B dopuszcza ±(0,3 + 0,005·|t|) °C, czyli ±0,4 °C w 20 °C, a klasa A dopuszcza ±(0,15 + 0,002·|t|) °C. Dokładność modułu wejściowego podawana jest zwykle jako procent zakresu pełnej skali (FSR), więc przelicz ją na podstawie rozpiętości temperatury wybranego typu wejścia. Stosuj skręcony kabel ekranowany, prowadź kable czujników z dala od kabli zasilających i silnikowych oraz uziemiaj ekran tylko z jednej strony.

Porównanie czujników temperatury do automatyki budynkowej

Które moduły wejściowe ICP DAS odczytują które czujniki

Moduły RS-485 z Modbus RTU

• M-7015-G: 6 wejść RTD dla Pt100, Pt1000, Ni120, Cu50, Cu100 i Cu1000, konfigurowalnych dla każdego kanału, z wykrywaniem przerwy przewodu.
• M-7015P-G: te same 6 wejść z eliminacją rezystancji przewodów dla połączeń 3-przewodowych, przeznaczone do pomiaru RTD na dużą odległość.
• M-7033-G: 3 wejścia RTD dla Pt100, Pt1000 i Ni120 w połączeniu 2-, 3- lub 4-przewodowym, z eliminacją rezystancji przewodów w trybie 3- i 4-przewodowym.
• M-7005-G: 8 wejść termistorowych z predefiniowanymi typami oraz typami zdefiniowanymi przez użytkownika, wprowadzanymi jako współczynniki Steinharta, plus 6 wyjść alarmowych.
• tM-TH8: 8 izolowanych wejść termistorowych, również z typami zdefiniowanymi przez użytkownika.
• M-7017R-G: 8 wejść różnicowych dla napięcia do ±10 V oraz dla prądu; wejścia prądowe wymagają zewnętrznego rezystora 125 Ω.

Moduły Ethernet z Modbus TCP

• ET-7015 i PET-7015: 7 wejść RTD dla Pt100, Pt1000, Ni120, Cu100 i Cu1000 w połączeniu 2- lub 3-przewodowym, z eliminacją rezystancji przewodów w 3-przewodowym. PET-7015 dodaje PoE zgodnie z IEEE 802.3af.
• PET-7215: te same wejścia RTD z 2-portowym przełącznikiem Ethernet do okablowania łańcuchowego.
• PET-7005: 8 wejść termistorowych z typami zdefiniowanymi przez użytkownika i 4 wyjściami cyfrowymi.
• PET-7017: 8 wejść napięciowych lub prądowych wybieranych zworkami, do przetworników.

Inne opcje

Jeśli BMS korzysta z BACnet/IP, BNET-2310M odczytuje przetworniki 0-10 V bezpośrednio na swoich wejściach analogowych ±10 V. Jeśli sterownik ma tylko wejścia napięciowe lub prądowe, kondycjoner sygnału SG-3013-G przekształca jeden czujnik Pt100, Pt1000 lub Ni120 na sygnał 0-10 V lub 4-20 mA. Do klimatu pomieszczeń DL-10 raportuje temperaturę (typowo ±0,4 °C), wilgotność i punkt rosy przez Modbus RTU.

Lista kontrolna przed wyborem

• Typ czujnika i dokładna charakterystyka: współczynnik Pt100 lub Pt1000, typ NTC lub jego współczynniki Steinharta
• Rodzaj połączenia (2-, 3- lub 4-przewodowe) i najdłuższa trasa kabla
• Wymagana dokładność w punkcie pracy, z uwzględnieniem klasy tolerancji czujnika
• Liczba punktów w lokalizacji i dostępna sieć: RS-485, Ethernet lub PoE
• Protokół po stronie BMS: Modbus RTU, Modbus TCP lub BACnet

Prześlij listę czujników i długości kabli do naszego zespołu sprzedaży technicznej, aby otrzymać propozycję modułów.