यो के हो एक प्रतिरोध तापमान डिटेक्टर?

रेजिस्टन्स तापमान डिटेक्टर क्या है?

रेजिस्टन्स तापमान डिटेक्टर परिभाषा

रेजिस्टन्स तापमान डिटेक्टर (जिसे रेजिस्टन्स थर्मोमीटर या RTD भी कहते हैं) एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जिसका उपयोग तार के प्रतिरोध को मापकर तापमान निर्धारित करने के लिए किया जाता है। इस तार को ताप सेंसर कहा जाता है। अगर हम उच्च सटीकता से तापमान मापना चाहते हैं, तो RTD आदर्श समाधान है, क्योंकि यह व्यापक तापमान विस्तार में अच्छी रैखिक विशेषताएँ दर्शाता है। तापमान मापने के लिए अन्य सामान्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में थर्मोकपल या थर्मिस्टर शामिल हैं।

धातु के प्रतिरोध में परिवर्तन और तापमान में परिवर्तन के बीच संबंध निम्नलिखित दिया गया है,

जहाँ, Rt और R0 toC और t0oC तापमान पर प्रतिरोध मान हैं। α और β धातुओं पर निर्भर करने वाले नियतांक हैं। यह व्यंजक विशाल तापमान विस्तार के लिए है। छोटे तापमान विस्तार के लिए, व्यंजक निम्नलिखित हो सकता है, 

RTD उपकरण आमतौर पर तांबा, निकेल, और प्लैटिनम जैसे धातुओं का उपयोग करते हैं। प्रत्येक धातु के पास तापमान परिवर्तन के संबंधित विशिष्ट प्रतिरोध परिवर्तन होते हैं, जिन्हें प्रतिरोध-तापमान विशेषताएँ कहा जाता है।

प्लैटिनम का तापमान विस्तार 650oC है, फिर तांबा और निकेल का 120oC और 300oC है। चित्र-1 तीन अलग-अलग धातुओं के प्रतिरोध-तापमान विशेषताओं की वक्र दिखाता है। प्लैटिनम के लिए, इसका प्रतिरोध तापमान के प्रत्येक डिग्री सेल्सियस पर लगभग 0.4 ओहम बदलता है।

RTDs में प्लैटिनम की शुद्धता R100 / R0 अनुपात द्वारा सत्यापित की जाती है। सामग्री में अशुद्धियाँ अपेक्षित प्रतिरोध-तापमान ग्राफ से विचलन का कारण बनती हैं, जो धातु के लिए विशिष्ट α और β मानों को प्रभावित करती हैं।

रेजिस्टन्स तापमान डिटेक्टर या RTD का निर्माण

निर्माण आमतौर पर ऐसा होता है कि तार को एक फार्म (कोईल) पर घुमाया जाता है, जो नोचदार माइका क्रॉस फ्रेम पर होता है, ताकि छोटे आकार को प्राप्त किया जा सके, जो ऊष्मीय चालकता में सुधार करता है, प्रतिक्रिया समय को कम करता ह॔ और उच्च दर से ऊष्मा स्थानांतरण प्राप्त होता है। औद्योगिक RTD में, कोईल को स्टेनलेस स्टील शीथ या सुरक्षा ट्यूब द्वारा सुरक्षित किया जाता है।

इससे, तार तापमान परिवर्तन के साथ विस्तारित होने पर भौतिक तनाव नगण्य होता है। यदि तार पर तनाव बढ़ रहा है, तो तनाव बढ़ता है। इसके कारण, तार का प्रतिरोध बदलता है, जो अवांछनीय है। इसलिए, हम तापमान के अलावा किसी अन्य अवांछनीय परिवर्तन से तार के प्रतिरोध को बदलना नहीं चाहते।

यह RTD के रखरखाव के लिए भी उपयोगी है जब प्लांट संचालन में होता है। तार और स्टील शीथ के बीच माइका रखा जाता है बेहतर विद्युत अवरोधन के लिए। तार में कम तनाव के कारण, इसे माइका शीट पर ध्यान से घुमाया जाना चाहिए। चित्र-2 औद्योगिक रेजिस्टन्स तापमान डिटेक्टर का संरचनात्मक दृश्य दिखाता है।

RTD का सिग्नल संशोधन

हम बाजार में इस RTD को प्राप्त कर सकते हैं। लेकिन हमें इसका उपयोग करने की प्रक्रिया और सिग्नल संशोधन सर्किट कैसे बनाने का ज्ञान होना चाहिए। इससे, लीड तार की त्रुटियाँ और अन्य कलिब्रेशन त्रुटियाँ कम की जा सकती हैं। इस RTD में, तापमान के सापेक्ष प्रतिरोध मान में बहुत छोटा परिवर्तन होता है।

RTD का प्रतिरोध ब्रिज सर्किट का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है, जहाँ नियत विद्युत धारा आपूर्ति की जाती है और एक प्रतिरोध पर वोल्टेज ड्रॉप मापा जाता है तापमान की गणना करने के लिए। यह तापमान कलिब्रेशन व्यंजक का उपयोग करके RTD प्रतिरोध मान को परिवर्तित करके निर्धारित किया जाता है। नीचे दिए गए चित्रों में RTD के विभिन्न मॉड्यूल दिखाए गए हैं।

दो तार RTD ब्रिज में, डमी तार अनुपस्थित होता है। शेष दो छोर से आउटपुट लिया जाता है, जैसा कि चित्र-3 में दिखाया गया है। लेकिन विस्तार तारों के प्रतिरोध को ध्यान में रखना बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि विस्तार तारों का इम्पीडेंस तापमान पठन को प्रभावित कर सकता है। तीन तार RTD ब्रिज सर्किट में इस प्रभाव को डमी तार C को जोड़कर कम किया जाता है।

तीन तार RTD में, यदि तार A और B लंबाई और क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र में समान हैं, तो उनके इम्पीडेंस प्रभाव एक दूसरे को निरस्त कर देते हैं। डमी तार C तब वोल्टेज ड्रॉप मापने के लिए सेंसिंग लीड के रूप में कार्य करता है, बिना धारा ले जाए। इन सर्किटों में, आउटपुट वोल्टेज तापमान के सीधे समानुपाती होता है। इसलिए, हमें तापमान खोजने के लिए एक कलिब्रेशन समीकरण की आवश्यकता होती है।

तीन तार RTD सर्किट के लिए व्यंजक

यदि हम VS और V_O के मान जानते हैं, तो हम Rg खोज सकते हैं और फिर हम कलिब्रेशन समीकरण का उपयोग करके तापमान मान खोज सकते हैं। अब, R₁ = R₂ मान लें:

यदि R₃ = R_g; तो V_O = 0 और ब्रिज संतुलित हो जाता है। इसे मैन्युअल रूप से किया जा सकता है, लेकिन अगर हम मैन्युअल गणना नहीं करना चाहते, तो हम समीकरण 3 को हल करके R_g के लिए व्यंजक प्राप्त कर सकते हैं।

यह व्यंजक, जब लीड प्रतिरोध R_L = 0 मानता है। मान लीजिए, अगर RL उपस्थित है, तो R_g का व्यंजक बन जाता है,

इसलिए, R_L प्रतिरोध के कारण RTD प्रतिरोध मान में त्रुटि होती है। इसीलिए हमें R_L प्रतिरोध की भरपाई करनी होती है, जैसा कि हमने पहले चर्चा की है, चित्र-4 में दिखाए गए एक डमी लाइन 'C' को जोड़कर।

RTD की सीमाएँ

RTD प्रतिरोध में, उपकरण द्वारा I2R शक्ति निपात होता है जो थोड़ा गर्मी प्रभाव उत्पन्न करता है। इसे RTD में स्व-गर्मी कहा जाता है। यह गलत पठन का कारण भी बन सकता है। इसलिए, RTD प्रतिरोध के माध्यम से विद्युत धारा को पर्याप्त रूप से कम और नियत रखा जाना चाहिए ताकि स्व-गर्मी से बचा जा सके।