Quid est Detector Temperaturae per Resistentiam?
Quid est Detector Temperaturae per Resistentiam?
Definitio Detectoris Temperaturae per Resistentiam
Detector Temperaturae per Resistentiam (etiam Thermometrum per Resistentiam vel RTD appellatum) est dispositivum electronicum ad temperaturam metiendi per resistentiam fili electrici. Hic filus dicitur sensor temperaturae. Si accuratissime volumus temperaturam metiri, RTD est solutio optima, quia habet bonas proprietates lineares in lato gradu temperaturarum. Alia communia dispositiva electronica ad metiendam temperaturam sunt thermocoupla vel thermistores.
Variatio resistentiae metallica cum variatione temperaturae data est,
Ubi, Rt et R0 sunt valores resistentiae ad toC et t0oC. α et β sunt constantes quae dependunt a metallis. Haec expressio est pro magno gradu temperaturarum. Pro parvo gradu temperaturarum, expressio potest esse,
Dispositiva RTD communiter utuntur metallis sicut Cuprum, Niquel, et Platin. Unumquodque metallum habet unicas variationes resistentiae quae correspondunt variis temperaturis, quae dicuntur characteristicae resistentiae-temperaturae.
Platinum habet gradum temperaturarum 650oC, deinde Cuprum et Niquel 120oC et 300oC respective. Figura 1 monstrat curvam characteristicae resistentiae-temperaturae trium differentium metallorum. Pro Platin, eius resistentia variat circiter 0.4 ohm per gradum Celsius temperaturae.
Puritas platinii in RTDs verificatur per rationem R100 / R0. Impuritates in materia causant deviationes a grapho resistentiae-temperaturae expectato, affectantes valores α et β specificos ad metallum.
Constructio Detectoris Temperaturae per Resistentiam sive RTD
Constructio est talis ut filus in spira (in forma spiralis) super formam notatam micae cruciformis ad parvam magnitudinem, meliorans conductivitatem thermicam ad diminuendam tempus responsionis et obtinendum altum gradum transferentiae caloris. In RTD industrialibus, spira protegitur ab vagina acerina inoxidabilis vel tubo protectivo.
Ita, tensio physica negligibilis est, cum filus expandit et crescit longitudine cum mutatione temperaturae. Si tensio in filo crescit, tunc tension crescit. Ob hoc, resistentia fili mutabitur, quod indesiderabile est. Itaque, non volumus resistentiam fili mutare per alios mutandi indesideratos praeter mutationes temperaturae.
Hoc est etiam utilis ad manutenctionem RTD dum planta operatur. Mica collocatur inter vagina acerinam et filum resistentiae ad meliorem insulationem electricam. Propter minus strain in filo resistentiae, id debet diligenter volvi super lamina micae. Fig. 2 monstrat structuram Detectoris Temperaturae per Resistentiam Industrialis.
Conditionamentum Signali RTD
Hoc RTD possumus in mercato reperire. Sed scire debemus proceduram uti et facere circuitum conditionamenti signali. Ita, errores filorum ducentium et alii errores calibrationis minui possunt. In hoc RTD, mutatio valoris resistentiae parva est respectu temperaturae.
Resistentia RTD determinatur per circuitum pontis, ubi currentis electrici constans suppleri et volt drop trans resistor mensurari ad calculandum temperaturam. Haec temperatura determinatur convertendo valorem resistentiae RTD per expressionem calibrationis. Diversi moduli RTD ostenduntur in figuris subter.
In Ponte RTD duobus filis, filus dummy absens est. Output sumitur ex duobus terminis reliquis ut in fig. 3. Sed resistenciae filorum extensionis sunt valde considerandae, quia impedimenta filorum extensionis possunt affectare lecturam temperaturae. Hoc effectus minimizatur in circuitu pontis RTD tria filis per connectendum filum C dummy.
In RTD tria filis, si fili A et B sunt identici in longitudine et area sectionis transversalis, eorum effectus impedimenti neutralizant se invicem. Filius C dummy tum servit ut filus sensus ad mensurandum volt drop sine portante currentem. In his circuitibus, output voltage directe proportionalis est ad temperaturam. Ita, oportet unam aequationem calibrationis invenire ad inveniendam temperaturam.
Expressiones pro Circuito RTD Tria Filis
Si scimus valores VS et VO, possumus Rg invenire et deinde possumus valorem temperaturae invenire per aequationem calibrationis. Nunc, assumamus R1 = R2:
Si R3 = Rg; tunc VO = 0 et pons est aequalis. Hoc fieri potest manualiter, sed si non volumus calculare manualiter, possumus simpliciter aequationem 3 solvere ad obtinendum expressionem pro Rg.
Haec expressio assumit, quando resistentia ducentium RL = 0. Supponamus, si RL est in situ, tunc expressio Rg fit,
Ita, error est in valore resistentiae RTD propter resistentiam RL. Idcirco, oportet compensare resistentiam RL ut iam diximus per connectendum unum filum 'C' ut in fig. 4.
Limitationes RTD
In resistentia RTD, erit dissipatio I2R per dispositivum ipsum quae causat levis effectum calefactionis. Hoc vocatur self-heating in RTD. Hoc etiam causare potest lecturam erroneam. Itaque, currentis electrici per resistentiam RTD debet sufficenter parvus et constans esse ad evitandum self-heating.
