מהו גלאי טמפרטורה על בסיס 저ومة?

מהו גלאי טמפרטורה התנגדות?

הגדרת גלאי טמפרטורה התנגדות

גלאי טמפרטורה התנגדות (ידוע גם בשם מד טמפרטורה התנגדות או RTD) הוא מכשיר אלקטרוני המשמש לקביעת הטמפרטורה על ידי מדידת ההתנגדות של חוט חשמלי. החוט הזה מכונה חיישן טמפרטורה. אם אנו רוצים למדוד טמפרטורה בערך מדויק, RTD הוא הפתרון האידיאלי, שכן יש לו תכונות ליניאריות טובות מעל טווח רחב של טמפרטורות. מכשירים אלקטרוניים נפוצים אחרים המשמשים למדידת טמפרטורה כוללים תרמוקרופל או תריסטור.

השינוי בהתנגדות המתכת עם שינוי הטמפרטורה מתואר כך,

כאשר, Rt ו-R0 הם ערכי ההתנגדות בטמפרטורות toC ו-t0oC. α ו-β הם קבועים תלויים במתכות.ביטוי זה מיועד עבור טווח רחב של טמפרטורות. עבור טווח צר של טמפרטורות, הביטוי יכול להיות,

מכשירי RTD משתמשים בדרך כלל במתכות כמו נחושת, ניקל ופלטינה. לכל מתכת יש שינויים ייחודיים בהתנגדות שמתאימים לשינויים בטמפרטורה, הידועים כמאפייני התנגדות-טמפרטורה.

לפלטינה טווח טמפרטורה של 650oC, ולנחושת וניקל 120oC ו-300oC בהתאמה. התמונה 1 מציגה את גרף מאפייני ההתנגדות-טמפרטורה של שלוש המתכות השונות. עבור פלטינה, ההתנגדות משתנה בערך ב-0.4 אוהם לכל מעלות צלזיוס של טמפרטורה.

הנקיון של הפלטינה במכשירי RTD מומחש על ידי היחס R100 / R0. מזיקים בחומר גורמים לחריגות מהגרף הצפוי של ההתנגדות-טמפרטורה, המשפיעים על הערכים הספציפיים של α ו-β לתוך המתכת.

בניית גלאי טמפרטורה התנגדות או RTD

הבנייה היא בדרך כלל כך שהחוט מסובב בצורה (בצורת סליל) על מסגרת קרוס מיקה מנוקדת כדי להשיג גודל קטן, לשפר את ההולכה החום כדי להפחית את זמן התגובה והשגת קצב גבוה של העברת חום. במכשירי RTD תעשייתיים, הסליל מוגן על ידי כיסוי סטainless סטיל או צינור מגן.

כך, המתח הנוסף על החוט זניח כשהחוט מתפשט ומגדיל את אורכו עם שינוי הטמפרטורה. אם המתח על החוט גדל, אז המתח גדל. כתוצאה מכך, ההתנגדות של החוט תשתנה, מה שהוא בלתי רצוי. לכן, אנחנו לא רוצים לשנות את ההתנגדות של החוט על ידי כל שינויים בלתי רצויים פרט לשינויים בטמפרטורה.

זה גם שימושי לתחזוקת RTD בזמן שהמפעל פעיל. מיקה מונחת בין הכיסוי הסטainless סטיל והחוט ההתנגדות לשיפור ההבדלה החשמלית. עקב המתח הנמוך יותר בחוט ההתנגדות, הוא צריך להיות מסובב בזהירות מעל הגליון המיקה. התמונה 2 מציגה מבט מבני על גלאי טמפרטורה התנגדות תעשייתי.

הכנת אות עבור RTD

אנחנו יכולים להשיג RTD בשוק. אבל עלינו לדעת את התהליך איך להשתמש בו וכיצד לבנות מעגל הכנת אות. כך, שגיאות חוטים ושגיאות קליברציה אחרות יכולות להיות מינימליות. במכשיר RTD, השינוי בערך ההתנגדות מאוד קטן בהתאם לטמפרטורה.

ההתנגדות של RTD נקבעת באמצעות מעגל גשר, שבו זרם חשמלי קבוע מסופק והירידה במתח על פני נגד נמדדת לחישוב הטמפרטורה. הטמפרטורה נקבעת על ידי המרת ערך ההתנגדות של RTD באמצעות ביטוי קליברציה. המודולים השונים של RTD מוצגים בתמונות שלהלן.

בגשר RTD דו-חוטי, החוט המדמה חסר. הפלט נלקח מהשנייה של שני הקצוות כפי שמוצג בתמונה 3. אך ההתנגדויות של חוטי ההרחבה חשובות מאוד להתחשב בהם, כי trởיות חוטי ההרחבה עשויים להשפיע על קריאת הטמפרטורה. השפעה זו מינימלית במעגל גשר RTD של שלושה חוטים על ידי חיבור חוט מדמה C.

ב-gal RTD של שלושה חוטים, אם החוטים A ו-B זהים באורכם ובשטח החתך שלהם, השפעות המתח שלהם מתבטלות אחת את השנייה. החוט המדמה C משמש אז כחוט מדידה כדי למדוד ירידה במתח ללא נשיאה של זרם. במעגלים אלה, מתח הפלט פרופורציונלי באופן ישיר לטמפרטורה. לכן, אנחנו צריכים משוואה אחת של קליברציה כדי למצוא את הטמפרטורה.

ביטויים עבור מעגל RTD של שלושה חוטים

אם אנחנו יודעים את ערכי ה-VS וה-V_O, אנחנו יכולים למצוא את ה-Rg ואז אנחנו יכולים למצוא את ערך הטמפרטורה באמצעות משוואת קליברציה. עכשיו, נניח R₁ = R₂:

אם R₃ = R_g; אז V_O = 0 והגשר מאוזן. ניתן לעשות זאת ידנית, אבל אם אנחנו לא רוצים לבצע חישוב ידני, אנחנו יכולים פשוט לפתור את המשוואה 3 כדי לקבל את הביטוי עבור R_g.

ביטוי זה מניח, כאשר ההתנגדות של החוטים R_L = 0. נניח, אם RL קיים בסיטואציה מסוימת, אז הביטוי של R_g נהיה,

אז, יש שגיאה בערך ההתנגדות של RTD בגלל ההתנגדות של R_L. לכן, אנחנו צריכים לפצות את ההתנגדות של R_L כפי שנאמר כבר על ידי חיבור חוט מדמה אחד 'C' כפי שמוצג בתמונה 4.

ограничения RTD

בהתנגדות של RTD, תהיה התפחת P=I2R על ידי המכשיר עצמו שגורם לתופעה קלה של חימום. זה נקרא חימום עצמי ב-RTD. זה עשוי לגרום לקריאה שגויה. לכן, המתח החשמלי דרך ההתנגדות של RTD חייב להיות נמוך מספיק וקבוע כדי למנוע חימום עצמי.