Што е детектор на температурата со резистор?

Што е детектор на температура со одпор?

Дефиниција на детекторот на температура со одпор

Детекторот на температура со одпор (познат и како термометар со одпор или RTD) е електронски уред користен за определување на температурата преку мерење на одпорот на една електрична жица. Оваа жица се нарекува температурен сензор. Ако сакаме да измеруваме температурата со висока точност, RTD е идеалното решение, бидејќи има добри линеарни карактеристики во широк дијапазон на температури. Други често користени електронски уреди за мерење на температурата вклучуваат термопара или термистор.

Варијацијата на одпорот на металот со варијацијата на температурата се дава како,

Каде што, Rt и R0 се вредностите на одпорот при температури toC и t0oC. α и β се константи зависни од металите. Овој израз е за огромен дијапазон на температури. За мал дијапазон на температури, изразот може да биде, 

Уредите RTD често користат метали како мед, никел и платина. Секој метал има уникални промени на одпорот кои соодветствуваат на варијациите на температурата, познати како карактеристики на одпор-температура.

Платината има дијапазон на температури од 650oC, додека медта и никелот имаат 120oC и 300oC соодветно. Слика 1 покажува карактеристичната крива на одпор-температура на три различни метала. За платината, неговиот одпор се менува за приближно 0,4 ома по степен Целзиус на температура.

Чистотата на платината во RTD-евите се верификува преку количникот R100 / R0. Импрешити во материјалот предизвикуваат одклонувања од очекуваната графика на одпор-температура, што влијае на вредностите на α и β специфични за металот.

Конструкција на детекторот на температура со одпор или RTD

Конструкцијата е типично таква што жицата е намотана на форма (во спирала) на крстена рама од мика за постигнување на мал размер, подобрување на термичката проводливост за намалување на временската реакција и постигнување на висок стап на трансфер на топлина. Во индустриските RTD-еви, спиралата е заштитена со цевка од неръжещачки јадро или заштитна цевка.

Така, физичкиот напон е занемарлив бидејќи жицата се проширува и зголемува должината со промената на температурата. Ако напонот на жицата се зголемува, тогаш се зголемува и напонот. Збога тоа, одпорот на жицата ќе се промени, што не е желателно. Затоа, не сакаме да се менува одпорот на жицата поради други нежелани промени освен промените на температурата.

Ова е исто така полезно за одржба на RTD-евите додека заводот функционира. Миката е поставена помеѓу цевката од неръжещачки јадро и жицата со одпор за подобра електрична изолација. Заблудата во жицата со одпор треба да биде внимателно намотана над листа од мика. Слика 2 покажува структурски преглед на индустриски детектор на температура со одпор.

Сигнална условување на RTD

Можеме да го купиме овој RTD на пазарот. Но треба да знаеме постапката како да го користиме и како да направиме сигнала условување. Така, грешките од повлечните жици и други калибрациони грешки можат да се минимизираат. Во овој RTD, промената во вредноста на одпорот е многу мала во однос на температурата.

Одпорот на RTD-от се определува користејќи мостовска шема, каде што се доставува константен електричен строј и се мери падот на напонот над резисторот за пресметување на температурата. Оваа температура се определува претворајќи вредноста на одпорот на RTD користејќи калибрационен израз. Различните модули на RTD се прикажани на следните слики.

Во мостовската шема со две жици RTD, отсутствува думицата жица. Излезот се зема од останатите две крајности како што е прикажано на фиг. 3. Но, отпорите на повлечните жици се многу важни за разгледување, бидејќи импедансите на повлечните жици можат да влијаат на читањето на температурата. Овој ефект се минимизира во мостовската шема со три жици RTD со поврзување на думицата жица C.

Во три-жица RTD, ако жиците A и B се идентични по должина и пречник, нивните ефекти на импеданса се нейтрализираат. Тогаш, думицата жица C служи како водечка жица за мерење на падот на напон без да носи строј. Во овие шеми, излезната напона е директно пропорционална на температурата. Значи, ни треба еден калибрационен израз за да ја најдеме температурата.

Изрази за мостовска шема со три жици RTD

Ако знаме вредностите на VS и V_O, можеме да го најдеме Rg и потоа можеме да го најдеме вредноста на температурата користејќи калибрационен израз. Сега, претпоставете дека R₁ = R₂:

Ако R₃ = R_g; тогаш V_O = 0 и мостот е равновесен. Ова може да се направи рачно, но ако не сакаме да правиме рачни пресметки, можеме само да решиме јавление 3 за да добиеме израз за R_g.

Овој израз претпоставува, кога отпорот на повлечната жица R_L = 0. Претпоставете, ако RL присутствува во ситуацијата, тогаш изразот за R_g станува,

Значи, има грешка во вредноста на одпорот на RTD поради RL отпор. Затоа, треба да компенсираме RL отпор како што веќе го обсновавме со поврзување на една думица 'C' како што е прикажано на фиг. 4.

Ограничувања на RTD

Во одпорот на RTD, ќе има I2R дисипација на моќ поради самата устройба што предизвикува лаган ефект на загревање. Ова се нарекува самозагревање во RTD. Ова може исто така да предизвика грешливо читање. Затоа, електричкиот строј низ одпорот на RTD мора да се задржи доволно нисок и константен за да се избегне самозагревање.