Ano ang Resistance Temperature Detector?

Ano ang Resistance Temperature Detector?

Pangungusap ng Resistance Temperature Detector

Ang Resistance Temperature Detector (kilala rin bilang Resistance Thermometer o RTD) ay isang elektronikong aparato na ginagamit para tuklasin ang temperatura sa pamamagitan ng pagsukat ng resistansiya ng isang electrical wire. Tinatawag itong temperature sensor. Kung nais nating sukatin ang temperatura nang may mataas na katumpakan, ang RTD ang ideyal na solusyon, dahil mayroon itong magandang linear characteristics sa malawak na saklaw ng temperatura. Iba pang karaniwang electronics devices na ginagamit para sukatin ang temperatura ay kinabibilangan ng thermocouple o thermistor.

Ang pagbabago ng resistansiya ng metal kasabay ng pagbabago ng temperatura ay ibinibigay bilang,

Kung saan, ang Rt at R0 ay ang mga halaga ng resistansiya sa toC at t0oC na temperatura. Ang α at β ay mga constant na depende sa mga metal.Ang expression na ito ay para sa malaking saklaw ng temperatura. Para sa maliit na saklaw ng temperatura, ang expression ay maaaring,

Ang mga RTD device ay kadalasang gumagamit ng mga metal tulad ng Copper, Nickel, at Platinum. Bawat metal ay may natatanging pagbabago ng resistansiya na tumutugon sa pagbabago ng temperatura, kilala bilang resistance-temperature characteristics.

Ang Platinum ay may temperatura range ng 650oC, samantalang ang Copper at Nickel ay may 120oC at 300oC, respectibong. Ang figure-1 ay nagpapakita ng resistance-temperature characteristics curve ng tatlong iba't ibang metal. Para sa Platinum, ang resistansiya nito ay nagbabago ng humigit-kumulang 0.4 ohms bawat degree Celsius ng temperatura.

Ang purity ng platinum sa RTDs ay pinapatunayan sa pamamagitan ng ratio R100 / R0. Ang mga impurities sa materyal ay nagdudulot ng pagbabago mula sa inaasahang resistance-temperature graph, na nakakaapekto sa α at β values na espesipiko sa metal.

Konstruksyon ng Resistance Temperature Detector o RTD

Ang konstruksyon ay tipikal na gayon na ang wire ay inihuhulma sa isang form (sa isang coil) sa notched mica cross frame upang makamit ang maliit na laki, na nagpapabuti sa thermal conductivity upang bawasan ang response time at nakuha ang mataas na rate ng heat transfer. Sa mga industriyal na RTD, ang coil ay protektado ng stainless steel sheath o protective tube.

Kaya, ang pisikal na strain ay hindi mahalaga habang ang wire ay lumalaki at lumalaki ang haba ng wire kasabay ng pagbabago ng temperatura. Kung ang strain sa wire ay lumalaki, ang tensyon ay lumalaki. Dahil dito, ang resistansiya ng wire ay magbabago na hindi ito nais. Kaya, hindi namin nais na baguhin ang resistansiya ng wire sa anumang iba pang hindi kanais-nais na pagbabago maliban sa pagbabago ng temperatura.

Ito ay din nagbibigay-daan sa mas magandang maintenance ng RTD habang ang planta ay nasa operasyon. Ang mica ay inilalagay sa pagitan ng steel sheath at resistance wire para sa mas mahusay na electrical insulation. Dahil sa kaunti na strain sa resistance wire, ito ay dapat maingat na ihulma sa mica sheet. Ang fig.2 ay nagpapakita ng structural view ng isang Industrial Resistance Temperature Detector.

Signal Conditioning ng RTD

Maaari nating makamit ang RTD sa merkado. Ngunit kailangan nating malaman ang proseso kung paano gamitin ito at kung paano gawin ang signal conditioning circuitry. Kaya, ang mga lead wire errors at iba pang calibration errors ay maaaring bawasan. Sa RTD, ang pagbabago ng halaga ng resistansiya ay napakaliit sa relasyon sa temperatura.

Ang resistansiya ng RTD ay natukoy gamit ang bridge circuit, kung saan isinasagawa ang constant electric current at sinusukat ang voltage drop sa isang resistor upang kalkulahin ang temperatura. Ang temperatura na ito ay natukoy sa pamamagitan ng pag-convert ng RTD resistance value gamit ang calibration expression. Ang iba't ibang modules ng RTD ay ipinapakita sa mga figure sa ibaba.

Sa two wires RTD Bridge, ang dummy wire ay wala. Ang output ay kinukuha mula sa natitirang dalawang dulo tulad ng ipinapakita sa fig.3. Ngunit ang extension wire resistances ay napakahalaga na isama, dahil ang impedance ng extension wires ay maaaring makaapekto sa temperature reading. Ang epekto na ito ay binabawasan sa three wires RTD bridge circuit sa pamamagitan ng pagkonekta ng dummy wire C.

Sa three-wire RTD, kung ang wires A at B ay kapareho sa haba at cross-sectional area, ang kanilang mga impedance effects ay neutralize ang isa't isa. Ang dummy wire C ay siyang nagsisilbing sensing lead upang sukatin ang voltage drop nang walang nagdadala ng current. Sa mga circuits na ito, ang output voltage ay direktang proportional sa temperatura. Kaya, kailangan natin ng isang calibration equation upang makahanap ng temperatura.

Expressions para sa Three Wires RTD Circuit

Kung alam natin ang mga halaga ng VS at V_O, maaari nating makahanap ang Rg at pagkatapos ay maaari nating makahanap ang temperatura value gamit ang calibration equation. Ngayon, asumahan natin na R₁ = R₂:

Kung R₃ = R_g; kung gayon V_O = 0 at balanse ang bridge. Ito ay maaaring gawin manwal, ngunit kung ayaw nating gawin ang manual calculation, maaari lang nating lutasin ang equation 3 upang makahanap ng expression para sa R_g.

Ang expression na ito ay asumuhan, kapag ang lead resistance R_L = 0. Supos na, kung naroroon ang RL sa isang sitwasyon, ang expression ng R_g ay naging,

Kaya, may error sa RTD resistance value dahil sa R_L resistance. Dahil dito, kailangan nating kompensahin ang R_L resistance tulad ng narinig na natin sa pamamagitan ng pagkonekta ng isang dummy line ‘C’ tulad ng ipinapakita sa fig.4.

Limitasyon ng RTD

Sa RTD resistance, mayroong I2R power dissipation na dulot ng device mismo na nagdudulot ng kaunting heating effect. Ito ang tinatawag na self-heating sa RTD. Ito ay maaari ring magdulot ng maling reading. Kaya, ang electric current sa pamamagitan ng RTD resistance ay dapat panatilihin nang sapat na mababa at constant upang iwasan ang self-heating.