Hva er en motstandstemperatursensor?

Hva er en motstandstemperatursensor?

Definisjon av motstandstemperatursensor

En motstandstemperatursensor (også kjent som en motstandstermometer eller RTD) er et elektronisk enhet som brukes for å bestemme temperaturen ved å måle motstanden i en elektrisk tråd. Denne tråden refereres til som en temperatursensor. Hvis vi ønsker å måle temperaturen med høy nøyaktighet, er en RTD den ideelle løsningen, da den har gode lineære egenskaper over et stort temperaturområde. Andre vanlige elektroniske enheter som brukes til å måle temperatur inkluderer en termokobler eller en termistor.

Variasjonen i motstanden til metall med variasjonen i temperaturen uttrykkes som,

Der Rt og R0 er motstandsverdiene ved toC og t0oC temperaturer. α og β er konstanter som avhenger av metallene. Dette uttrykket gjelder for et stort temperaturområde. For et lite temperaturområde kan uttrykket være,Dette uttrykket gjelder for et stort temperaturområde. For et lite temperaturområde kan uttrykket være,

RTD-enheter bruker ofte metaller som kobber, nikkel og platina. Hvert metall har unike motstandsforandringer som svarer til temperaturvariasjoner, kjent som motstand-temperatur karakteristika.

Platina har et temperaturområde på 650oC, mens kobber og nikkel har henholdsvis 120oC og 300oC. Figur 1 viser motstand-temperatur karakteristikkurven for de tre forskjellige metallene. For platina endrer motstanden seg omtrent 0,4 ohm per grad Celsius i temperatur.

Renheten av platina i RTD-er verifiseres ved forholdet R100 / R0. Urenheter i materialet fører til avvik fra den forventede motstand-temperatur grafen, noe som påvirker α og β verdier spesifikt for metallene.

Konstruksjon av motstandstemperatursensor eller RTD

Konstruksjonen er typisk slik at tråden vrides på en form (i en spole) på en notched mica kryssramme for å oppnå liten størrelse, forbedre varmeledning for å redusere respons tid og oppnå høy värmetransfer. I industrielle RTD-er er spolen beskyttet av en rustfri stålslagg eller en beskyttende rør.

Slik at fysisk spenn er ubetydelig når tråden utvider seg og øker lengden av tråden med temperaturendring. Hvis spennet på tråden øker, vil spenningen øke. På grunn av dette vil motstanden til tråden endre seg, noe som er uønsket. Så, vi ønsker ikke å endre motstanden til tråden på noen andre uønskede måter enn temperaturendringer.

Dette er også nyttig for RTD vedlikehold mens anlegget er i drift. Mica plasseres mellom stålslaggen og motstandstråden for bedre elektrisk isolasjon. På grunn av mindre spenn i motstandstråden, skal den forsiktig vrides over mica ark. Figur 2 viser den strukturelle visningen av en industriell motstandstemperatursensor.

Signalbehandling av RTD

Vi kan få denne RTD på markedet. Men vi må vite prosedyren for hvordan bruke den og hvordan lage signalbehandlingskretsen. Slik at ledningsfeil og andre kalibreringsfeil kan minimeres. I denne RTD er endringen i motstandsverdien svært liten i forhold til temperaturen.

Motstanden til en RTD fastsettes ved hjelp av en brokrets, der en konstant elektrisk strøm leveres og spenningsfall over en motstand måles for å beregne temperaturen. Denne temperaturen fastsettes ved å konvertere RTD-motstandsverdien ved hjelp av en kalibreringsuttrykk. De ulike modulene i RTD vises i nedenstående figurer.

I to-tråds RTD-brokrets mangler dummy-tråden. Utdata tas fra de to gjenstående endene som vist i figur 3. Men motstandene i utvidelsetråder er viktig å ta hensyn til, fordi impedansen til utvidelsetråder kan påvirke temperaturmålingen. Dette effekten minimeres i tre-tråds RTD-brokrets ved å koble en dummy-tråd C.

I en tre-tråds RTD, hvis tråder A og B er like lange og har samme tværseksjon, neutraliserer deres impedanseeffekter hverandre. Dummy-tråden C fungerer så som en sensortråd for å måle spenningsfall uten å bære strøm. I disse kretsene er utspenningsvoltage direkte proporsjonalt med temperaturen. Så, vi trenger en kalibreringsligning for å finne temperaturen.

Uttrykk for en tre-tråds RTD-krets

Hvis vi kjenner verdiene av VS og V_O, kan vi finne Rg og så kan vi finne temperaturen ved hjelp av kalibreringsligningen. Nå, anta at R₁ = R₂:

Hvis R₃ = R_g; da V_O = 0 og broen er balansert. Dette kan gjøres manuelt, men hvis vi ikke ønsker å gjøre en manuell beregning, kan vi bare løse ligning 3 for å få uttrykket for R_g.

Dette uttrykket antar at, når ledningsmotstand R_L = 0. Anta at RL er til stede i en situasjon, da blir uttrykket for R_g,

Så, det er en feil i RTD-motstandsverdien på grunn av R_L motstand. Derfor må vi kompensere R_L motstand som vi allerede har diskutert ved å koble en dummy-linje 'C' som vist i figur 4.

Begrensninger i RTD

I RTD-motstand vil det være en I2R effektivitetsfordrivelse av enheten selv som fører til en svak opvarmningsvirkning. Dette kalles selvpåverknad i RTD. Dette kan også forårsake en feilaktig lesing. Derfor må elektrisk strøm gjennom RTD-motstand holdes tilstrekkelig lav og konstant for å unngå selvpåverknad.