ریزستان ٹیمپریچر ڈیٹیکٹر کیا ہے

ریزستان دمایی کیا ہے؟

ریزستان دمایی کی تعریف

ریزستان دمایی (جسے ریزستان تھرمومیٹر یا RTD بھی کہا جاتا ہے) ایک الیکٹرانک دستیاب ہے جو ایک الیکٹرکل وائر کے مقاومت کی پیمائش کرتے ہوئے درجہ حرارت معلوم کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ اس وائر کو درجہ حرارت سینسر کہا جاتا ہے۔ اگر ہم زیادہ درستگی سے درجہ حرارت معلوم کرنا چاہتے ہیں تو RTD ایک ایدال حل ہے، کیونکہ یہ وسیع درجہ حرارت کے رینج پر اچھی لکیری خصوصیات رکھتا ہے۔ درجہ حرارت معلوم کرنے کے لیے دیگر عام الیکٹرانک دستیاب ڈیوائسز میں ٹھرموکپل یا ٹھرماسٹر شامل ہیں۔

معیاری فلز کے مقاومت کی تبدیلی درجہ حرارت کے ساتھ یوں دی جاتی ہے،

جہاں، Rt اور R0 درجہ حرارت toC اور t0oC پر مقاومت کی قدر ہیں۔ α اور β فلز پر منحصر ثابت ہیں۔یہ عبارت وسیع درجہ حرارت کے لیے ہے۔ چھوٹے درجہ حرارت کے رینج کے لیے، عبارت یوں ہو سکتی ہے،

RTD ڈیوائس عام طور پر کاپر، نکل، اور پلاتینیم جیسے فلزات کا استعمال کرتے ہیں۔ ہر فلز کی مقاومت-درجہ حرارت کے تغیرات کے لیے منفرد تبدیلی ہوتی ہے، جسے مقاومت-درجہ حرارت کی خصوصیات کہا جاتا ہے۔

پلاتینیم کا درجہ حرارت کا رینج 650oC ہے، پھر کاپر اور نکل کا 120oC اور 300oC ہے۔ شکل-1 تین مختلف فلزات کی مقاومت-درجہ حرارت کی خصوصیات کی منحنی کو ظاہر کرتی ہے۔ پلاتینیم کی صورت میں، اس کی مقاومت درجہ حرارت کے ہر ڈگری سیلسیئس کے ساتھ تقریباً 0.4 اوہمز تبدیل ہوتی ہے۔

RTDs میں پلاتینیم کی صفائیت R100 / R0 کے تناسب سے تصدیق کی جاتی ہے۔ میٹریل میں غیر صافیت کی وجہ سے متوقع مقاومت-درجہ حرارت گراف سے انحراف ہوتا ہے، جس کی وجہ سے فلز کے لیے α اور β کی قیمتیں متاثر ہوتی ہیں۔

ریزستان دمایی یا RTD کی تعمیر

عموماً تعمیر ایسی ہوتی ہے کہ وائر کو ایک فارم (کوئل میں) پر مکنہ کراس فریم پر لپیٹا جاتا ہے تاکہ چھوٹا سائز حاصل کیا جا سکے، گرمائشی ترسندگی میں بہتری کے ساتھ وقت کم کیا جا سکے اور اعلیٰ گرمائشی منتقلی حاصل کی جا سکے۔ صنعتی RTD میں، کوئل کو ایک سٹینلیس سٹیل کے شیتھ یا حفاظتی ٹیوب سے محفوظ کیا جاتا ہے۔

تاکہ، جسمانی تنش ناچیز رہے کیونکہ وائر درجہ حرارت کے تبدیل ہونے سے لمبائی میں بڑھتا ہے۔ اگر وائر پر تنش بڑھ رہا ہے تو تشنگی بڑھتی ہے۔ اس کی وجہ سے وائر کی مقاومت تبدیل ہو جاتی ہے جو نامناسب ہے۔ لہذا، ہم درجہ حرارت کے علاوہ کسی بھی دوسرے نامناسب تبدیلیوں سے وائر کی مقاومت کو تبدیل نہیں کرنا چاہتے۔

یہ RTD کی صيانت میں بھی مفید ہے جب پلانٹ کام کر رہی ہے۔ مکنہ کو سٹیل شیتھ اور مقاومت وائر کے درمیان رکھا جاتا ہے بہتر الیکٹرکل عازمگی کے لیے۔ وائر کی کم تنش کی وجہ سے اسے مکنہ شیٹ پر دیکھ بھال سے لپیٹا جاتا ہے۔ شکل-2 صنعتی ریزستان دمایی کی ساختی نظربین کو ظاہر کرتی ہے۔

RTD کا سگنل کنڈیشننگ

ہم بازار میں یہ RTD ملتا ہے۔ لیکن ہمیں اس کا استعمال کرنے کا طریقہ اور سگنل کنڈیشننگ سرکٹری بنانے کا طریقہ جانا چاہئے۔ تاکہ، لیڈ وائر کی غلطیوں اور دیگر کیلبریشن کی غلطیوں کو کم کیا جا سکے۔ یہ RTD میں درجہ حرارت کے ساتھ مقاومت کی تبدیلی بہت چھوٹی ہوتی ہے۔

RTD کی مقاومت کو ایک بریج سرکٹ کا استعمال کرتے ہوئے معلوم کیا جاتا ہے، جہاں مستقل الیکٹرکل کرنٹ فراہم کیا جاتا ہے اور مقاومت کے آرام پر ولٹیج ڈراپ کی پیمائش کی جاتی ہے تاکہ درجہ حرارت کا تعین کیا جا سکے۔ یہ درجہ حرارت RTD مقاومت کی قدر کو کیلبریشن عبارت کا استعمال کرتے ہوئے تبدیل کیا جاتا ہے۔ RTD کے مختلف ماڈیولز نیچے دی گئی شکل میں دکھائے گئے ہیں۔

دو وائر RTD بریج میں، ڈمی وائر موجود نہیں ہوتا ہے۔ باقی دو اطراف سے آؤٹ پٹ لیا جاتا ہے جیسا کہ شکل-3 میں دکھایا گیا ہے۔ لیکن انسٹینشن وائر کی مقاومت کو دیکھنا بہت ضروری ہے، کیونکہ انسٹینشن وائر کی امپیڈنس درجہ حرارت کی پڑتال پر اثر ڈال سکتی ہے۔ یہ اثر تین وائر RTD بریج سرکٹ میں ڈمی وائر C کو جوڑنے سے کم ہوتا ہے۔

تین وائر RTD میں، اگر وائر A اور B لمبائی اور کراس سیکشنل علاقے میں ایک جیسے ہیں، تو ان کے امپیڈنس کے اثرات ایک دوسرے کو ختم کردیتے ہیں۔ ڈمی وائر C پھر ولٹیج ڈراپ کی پیمائش کرنے کے لیے ایک سینسنگ لیڈ کے طور پر کام کرتا ہے جس میں کرنٹ نہیں ہوتا ہے۔ ان سرکٹس میں، آؤٹ پٹ ولٹیج درجہ حرارت کے ساتھ مستقیماً تناسب یاب ہوتا ہے۔ لہذا، ہم درجہ حرارت معلوم کرنے کے لیے ایک کیلبریشن معاد کی ضرورت ہوتی ہے۔

تین وائر RTD سرکٹ کے لیے عبارتیں

اگر ہم VS اور VO کی قدریں جانتے ہیں، تو ہم Rg معلوم کر سکتے ہیں اور پھر ہم کیلبریشن معاد کا استعمال کرتے ہوئے درجہ حرارت کی قدر معلوم کر سکتے ہیں۔ اب، فرض کریں کہ R1 = R2:

اگر R3 = Rg؛ تو VO = 0 اور بریج متعادل ہو جاتا ہے۔ یہ منوالی طور پر کیا جا سکتا ہے، لیکن اگر ہم منوالی حساب کتاب نہیں کرنا چاہتے ہیں تو ہم صرف معاد 3 کو حل کر کے Rg کی عبارت معلوم کر سکتے ہیں۔

یہ عبارت، جب لیڈ مقاومت RL = 0 ہے تو فرض کرتی ہے۔ فرض کریں کہ RL کسی صورتحال میں موجود ہے، تو Rg کی عبارت یوں بن جاتی ہے،

لہذا، RL مقاومت کی وجہ سے RTD مقاومت کی قدر میں غلطی ہوتی ہے۔ یہی وجہ ہے کہ ہمیں پہلے ہی بحث کی گئی طرح ڈمی لائن 'C' جوڑنے کی ضرورت ہوتی ہے جیسا کہ شکل-4 میں دکھایا گیا ہے۔

RTD کی محدودیتیں

RTD مقاومت میں، ڈیوائس کی جانب سے I2R طاقت کا گھٹاؤ ہوتا ہے جو کم گرمی کا اثر پیدا کرتا ہے۔ یہ RTD میں خود گرمی کہلاتا ہے۔ یہ غلط پڑتال کا باعث بھی ہو سکتا ہے۔ لہذا، RTD مقاومت کے ذریعے گزرنا والے الیکٹرکل کرنٹ کو کافی کم اور مستقل رکھا جانा چاہئے تاکہ خود گرمی سے بچا جا سکے۔