Unsa ang Resistance Temperature Detector?
Ano ang Resistance Temperature Detector?
Pahayag ng Resistance Temperature Detector
Ang Resistance Temperature Detector (kilala rin bilang Resistance Thermometer o RTD) ay isang electronic na aparato na ginagamit para matukoy ang temperatura sa pamamagitan ng pagsukat sa resistance ng isang electrical wire. Ang wire na ito ay tinatawag na temperature sensor. Kung nais nating sukatin ang temperatura nang may mataas na katumpakan, ang RTD ang ideal na solusyon, dahil mayroon itong magandang linear characteristics sa malawak na saklaw ng temperatura. Iba pang karaniwang electronics devices na ginagamit para sukatin ang temperatura ay kinabibilangan ng thermocouple o thermistor.
Ang pagbabago ng resistance ng metal kasabay ng pagbabago ng temperatura ay ibinibigay bilang,
Kung saan, ang Rt at R0 ay ang resistance values sa toC at t0oC temperatures. Ang α at β ay mga constants na depende sa metals. Ang expression na ito ay para sa malaking saklaw ng temperatura. Para sa maliit na saklaw ng temperatura, ang expression ay maaaring,
Karaniwang gumagamit ang mga RTD device ng mga metal tulad ng Copper, Nickel, at Platinum. Bawat metal ay may unique na resistance changes na tumutugon sa pagbabago ng temperatura, kilala bilang resistance-temperature characteristics.
Ang Platinum ay may temperatura range ng 650oC, at ang Copper at Nickel ay may 120oC at 300oC, kahit sino. Ang figure-1 ay nagpapakita ng resistance-temperature characteristics curve ng tatlong iba't ibang metals. Para sa Platinum, ang resistance nito ay nagbabago ng humigit-kumulang 0.4 ohms bawat degree Celsius ng temperatura.
Ang purity ng platinum sa RTDs ay pinapatunayan sa pamamagitan ng ratio R100 / R0. Ang mga impurities sa material ay nagdudulot ng deviations mula sa inaasahang resistance-temperature graph, na nakakaapekto sa α at β values specific sa metal.
Pagbuo ng Resistance Temperature Detector o RTD
Ang pagbuo ay tipikal na ganyan na ang wire ay inuwind sa form (sa coil) sa notched mica cross frame upang makamit ang maliliit na laki, na nagpapabuti sa thermal conductivity upang bawasan ang response time at makuha ang mataas na rate ng heat transfer. Sa mga industrial RTD’s, ang coil ay protektado ng stainless steel sheath o protective tube.
Kaya, ang physical strain ay negligible habang ang wire ay lumalaki at tumataas ang haba ng wire kasabay ng pagbabago ng temperatura. Kung ang strain sa wire ay tumataas, ang tension ay tumataas. Dahil dito, ang resistance ng wire ay magbabago na hindi ito nais. Kaya, hindi namin nais na magbago ang resistance ng wire sa anumang ibang unwanted changes maliban sa pagbabago ng temperatura.
Ito ay din nagbibigay ng kabuluhan sa RTD maintenance habang ang planta ay nasa operasyon. Ang mica ay inilalagay sa pagitan ng steel sheath at resistance wire para sa mas mahusay na electrical insulation. Dahil sa kaunti na strain sa resistance wire, ito ay dapat na maingat na inuwind sa mica sheet. Ang fig.2 ay nagpapakita ng structural view ng isang Industrial Resistance Temperature Detector.
Signal Conditioning ng RTD
Maaari nating makuha ang RTD sa merkado. Ngunit kailangan nating malaman ang proseso kung paano gamitin ito at kung paano gawin ang signal conditioning circuitry. Kaya, ang lead wire errors at iba pang calibration errors ay maaaring bawasan. Sa RTD na ito, ang pagbabago sa resistance value ay napakaliit sa kaugnayan sa temperatura.
Ang resistance ng RTD ay natutukoy gamit ang bridge circuit, kung saan ang constant electric current ay ipinapadala at ang voltage drop sa across resistor ay sinusukat upang kalkulahin ang temperatura. Ang temperatura na ito ay matutukoy sa pamamagitan ng pagconvert ng RTD resistance value gamit ang calibration expression. Ang iba't ibang modules ng RTD ay ipinapakita sa mga figure sa ibaba.
Sa two wires RTD Bridge, ang dummy wire ay wala. Ang output ay kinukuha mula sa natitirang dalawang dulo tulad ng ipinapakita sa fig.3. Ngunit ang extension wire resistances ay napakahalaga na isipin, dahil ang impedance ng extension wires ay maaaring makaapekto sa temperature reading. Ang epekto na ito ay mininimize sa three wires RTD bridge circuit sa pamamagitan ng pagconnect ng dummy wire C.
Sa three-wire RTD, kung ang wires A at B ay magkapareho sa length at cross-sectional area, ang kanilang impedance effects ay neutralize each other. Ang dummy wire C ay siyang sensing lead upang sukatin ang voltage drop nang walang current. Sa mga circuits na ito, ang output voltage ay directly proportional sa temperatura. Kaya, kailangan natin ng isang calibration equation upang mahanap ang temperatura.
Expressions para sa Three Wires RTD Circuit
Kung alam natin ang values ng VS at VO, maaari nating hanapin ang Rg at pagkatapos ay maaari nating hanapin ang temperatura value gamit ang calibration equation. Ngayon, i-assume natin na R1 = R2:
Kung R3 = Rg; then VO = 0 at ang bridge ay balanced. Ito ay maaaring gawin manually, ngunit kung ayaw nating gawin ang manual calculation, maaari lang nating solve ang equation 3 upang makuha ang expression para sa Rg.
Ang expression na ito ay assume, kapag ang lead resistance RL = 0. Suposin, kung present ang RL sa isang sitwasyon, ang expression ng Rg ay naging,
Kaya, may error sa RTD resistance value dahil sa RL resistance. Dahil dito, kailangan nating kompensate ang RL resistance tulad ng na-usapan na sa pamamagitan ng pagconnect ng isang dummy line ‘C’ tulad ng ipinapakita sa fig.4.
Limitasyon ng RTD
Sa RTD resistance, may I2R power dissipation na dulot ng aparato mismo na nagdudulot ng kaunting heating effect. Ito ang tinatawag na self-heating sa RTD. Ito ay maaari ring magdulot ng erroneous reading. Kaya, ang electric current sa pamamagitan ng RTD resistance ay dapat na panatilihin nang sapat na mababa at constant upang iwasan ang self-heating.
