Što je uređaj za mjerenje temperature otpornosti?

Što je detektor temperature otpornosti?

Definicija detektora temperature otpornosti

Detektor temperature otpornosti (također poznat kao termometar otpornosti ili RTD) je elektronički uređaj koji se koristi za određivanje temperature mjerenjem otpora električnog voda. Taj vod se naziva senzor temperature. Ako želimo točno mjeriti temperaturu, RTD je idealno rješenje, jer ima dobre linearno karakteristike u širokom rasponu temperatura. Ostali često korišteni elektronički uređaji za mjerenje temperature uključuju termokuplju ili termistor.

Varijacija otpora metala s varijacijom temperature dana je kao,

Gdje su Rt i R0 vrijednosti otpora na temperaturama toC i t0oC. α i β su konstante ovisne o metale. Ova izraz vrijedi za veliki raspon temperature. Za manji raspon temperature, izraz može biti,Ovaj izraz vrijedi za veliki raspon temperature. Za manji raspon temperature, izraz može biti,

Uredjaji RTD često koriste metale poput bakra, nikla i platine. Svaki metal ima jedinstvene promjene otpora koje odgovaraju promjenama temperature, poznate kao karakteristike otpora-temperature.

Platina ima temperaturni raspon od 650oC, dok bakar i nikel imaju redom 120oC i 300oC. Slika 1 pokazuje karakteristiku otpora-temperature tri različita metala. Za platini, njegov otpor se mijenja približno 0,4 ohma po stupnju Celzijusa temperature.

Čistoća platine u RTD uređajima provjerava se omjerom R100 / R0. Pristranice u materijalu uzrokuju odstupanja od očekivane grafičke prikaze otpora-temperature, što utječe na vrijednosti α i β specifične za metal.

Konstrukcija detektora temperature otpornosti ili RTD

Konstrukcija je tipično takva da se vod zavija na formu (u sviljkastu petlu) na okviru sa notama mika kako bi se postigla mala veličina, poboljšala vodljivost topline kako bi se smanjilo vrijeme reakcije i postignut visok stopa prenosa topline. U industrijskim RTD uređajima, sviljkasta petlja je zaštićena nerđajućom čelikovom omotnicom ili zaštitnim cevom.

Tako da je fizičko naprezanje zanemarljivo kad se vod proširuje i povećava duljina voda s promjenom temperature. Ako se naprezanje na vodu povećava, onda se povećava i napetost. Zbog toga se mijenja otpor voda, što je neželjeno. Stoga ne želimo mijenjati otpor voda bilo kakvim neželjenim promjenama osim promjena temperature.

To je također korisno za održavanje RTD-a dok je postrojaje u operaciji. Mika se stavlja između nerđajuće čelikove omotnice i voda otpornosti za bolju električnu izolaciju. Zbog manjeg naprezanja voda otpornosti, treba ga pažljivo zaviti nad listom mika. Slika 2 prikazuje strukturni pogled industrijskog detektora temperature otpornosti.

Signalna uspostava RTD-a

Možemo pronaći ovaj RTD na tržištu. Ali moramo znati postupak kako ga koristiti i kako napraviti signalnu uspostavu. Tako da se mogu smanjiti greške povodnih voda i druge kalibracijske greške. U ovom RTD-u, promjena vrijednosti otpora vrlo je mala u odnosu na temperaturu.

Otpor RTD-a određuje se pomoću mosta, gdje se isporučuje konstantni električni struja, a pad napona na otporniku se mjeri kako bi se izračunala temperatura. Ova temperatura određuje se pretvaranjem vrijednosti otpora RTD-a pomoću kalibracijskog izraza. Različiti moduli RTD-a prikazani su u sljedećim slikama.

U dvowirenom mostu RTD-a, nedostaje dummy vod. Izlaz se uzima s preostalih dvije strane, kao što je prikazano na slici 3. No, otpori povodnih voda su vrlo važni za razmatranje, jer impedancija povodnih voda može utjecati na čitanje temperature. Ovaj efekt smanjuje se u trovirenom mostu RTD-a povezivanjem dummy voda C.

U trovirenom RTD-u, ako su vodi A i B identični u duljini i presjeku, njihovi efekti impedancije neutraliziraju se. Dummy vod C tada služi kao senzorski vod za mjerenje pada napona bez nosnog struje. U tim krugovima, izlazni napon je direktno proporcionalan temperaturi. Stoga nam je potreban jedan kalibracijski izraz da bismo pronašli temperaturu.

Izrazi za trovireni RTD krug

Ako znamo vrijednosti VS i V_O, možemo pronaći Rg, a zatim možemo pronaći temperaturu koristeći kalibracijski izraz. Sada, pretpostavimo R₁ = R₂:

Ako je R₃ = R_g; onda je V_O = 0 i most je ravnoteža. To se može uraditi ručno, ali ako ne želimo ručno računati, možemo samo riješiti jednadžbu 3 kako bismo dobili izraz za R_g.

Ovaj izraz pretpostavlja, kada je otpor povodnih voda R_L = 0. Pretpostavimo, ako je RL prisutan u situaciji, tada se izraz za R_g postaje,

Stoga, postoji greška u vrijednosti otpora RTD-a zbog otpora R_L. Zbog toga moramo kompenzirati otpor R_L kao što smo već raspravili vezivanjem jednog dummy linije 'C' kao što je prikazano na slici 4.

Ograničenja RTD-a

U otporu RTD-a, dobit će se I2R gubitak snage samim uređajem, što uzrokuje blag efekt zagrijavanja. To se naziva samozagrijavanje u RTD-u. To može uzrokovati pogrešno čitanje. Stoga, električni struja kroz otpor RTD-a mora se držati dovoljno niskim i konstantnim kako bi se spriječilo samozagrijavanje.