Weerstandstemperatuur-detektor of RTD | Konstruksie en Werkprinsipe

Wat is 'n RTD (Weerstandstemperatuur-detektor)?

'n Weerstandstemperatuur-detektor (ook bekend as 'n Weerstandtermometer of RTD) is 'n elektroniese toestel wat gebruik word om temperatuur te bepaal deur die weerstand van 'n elektriese draad te meet. Hierdie draad word as 'n temperatuursensor verwys. As ons temperatuur met hoë akkuraatheid wil meet, is 'n RTD die ideale oplossing, aangesien dit goeie lineêre eienskappe het oor 'n wyd bereik van temperature. Ander algemene elektroniese toestelle wat gebruik word om temperatuur te meet, sluit in 'n termokoppel of 'n termistor.

Die variasie in weerstand van die metaal met die variasie in temperatuur word gegee as,

Waar, Rt en R0 die weerstandswaardes by toC en t0oC temperature is. α en β is konstantes wat afhang van die metale.

Hierdie uitdrukking is vir 'n groot temperatuurbereik. Vir 'n klein temperatuurbereik, kan die uitdrukking wees,

In RTD-toestelle; Koper, Nikkel en Platina word wyeverspreid gebruik. Hierdie drie metale het verskillende weerstandvariasies ten opsigte van temperatuurvariasies. Dit word weerstandstemperatuureienskappe genoem.

Platina het 'n temperatuurbereik van 650oC, en dan het Koper en Nikkel onderskeidelik 120oC en 300oC. Die figuur-1 wys die weerstandstemperatuureienskappe-kromme van die drie verskillende metale. Vir Platina, verander sy weerstand met ongeveer 0,4 ohm per graad Celsius temperatuur.

Die puurheid van platina word gekontroleer deur R100 / R0 te meet. Omdat, wat ook al die materiaal is wat ons werklik gebruik om die RTD te maak, moet dit puur wees. As dit nie puur is nie, sal dit afwyk van die konvensionele weerstandstemperatuur-grafiek. So, α en β waardes sal verander afhangende van die metale.

Bou van 'n Weerstandstemperatuur-detektor of RTD

Die bou is tipies so dat die draad gewond word op 'n vorm (in 'n spoel) op 'n ingesnyde mika kruisraam om 'n klein grootte te bereik, die termiese geleiding te verbeter om die reaksietyd te verminder en 'n hoë hitte-oordragtempo te verkry. In industriële RTD's word die spoel beskerm deur 'n roestvrystalen omhulsel of 'n beskermende buis.

So, die fisiese spanning is verwaarloosbaar as die draad uitspan en die lengte van die draad met temperatuurverandering toeneem. As die spanning op die draad toeneem, dan neem die spanning toe. Daarom, sal die weerstand van die draad verander, wat ongewens is. Ons wil nie die weerstand van die draad verander deur enige ander ongewenste veranderinge behalwe temperatuurveranderinge nie. Dit is ook nuttig vir RTD-onderhoud terwyl die aanleg in bedryf is. Mika word tussen die staal omhulsel en weerstanddraad geplaas vir beter elektriese isolering. Vanweë minder spanning in die weerstanddraad, moet dit voorliggend oor die mika vel gewond word. Die fig.2 wys die strukturele uitsig van 'n Industriële Weerstandstemperatuur-detektor.

Signaalvoorbereiding van RTD

Ons kan hierdie RTD in die mark kry. Maar ons moet weet hoe om dit te gebruik en hoe om die signaalvoorbereidingskring te maak. So, die voorspoeldraad-foute en ander kalibrasiefoute kan geminimaliseer word. In hierdie RTD, is die verandering in weerstandswaarde baie klein ten opsigte van die temperatuur.

So, die RTD-waarde word gemeet deur 'n brugkring te gebruik. Deur 'n konstante elektriese stroom aan die brugkring te voorsien en die resulterende spanningsval oor die weerstand te meet, kan die RTD-weerstand bereken word. Daardeur kan die temperatuur ook bepaal word. Hierdie temperatuur word bepaal deur die RTD-weerstandswaarde te omskakel deur middel van 'n kalibrasie-uitdrukking. Die verskillende module van RTD word in die onderstaande figure getoon.



In tweedraad RTD-brug, is die dummy-draad afwesig. Die uitset geneem van die oorblywende twee eindes soos in fig.3. Maar die uitbreidingdraad-weerstande is baie belangrik om in ag te neem, omdat die impedansie van die uitbreidingdrade die temperatuurpleging kan beïnvloed. Hierdie effek word geminimaliseer in driedraad RTD-brugkring deur 'n dummy-draad C te verbind.

As drade A en B behoorlik aangepas is ten opsigte van lengte en doorsnede-area, dan sal hul impedansie-effekte kanselleer omdat elke draad in teenoorgestelde posisie is. So, die dummy-draad C funksioneer as 'n sin-leiding om die spanningsval oor die RTD-weerstand te meet en dit dra geen stroom nie. In hierdie skakels, is die uitsetspanning direk eweredig aan die temperatuur. So, ons het een kalibrasie-uitdrukking nodig om die temperatuur te vind.

Uitdrukking vir 'n Driedraad RTD-Sirkel

As ons die waardes van VS en VO ken, kan ons Rg vind en dan kan ons die temperatuurwaarde vind deur middel van 'n kalibrasie-uitdrukking. Nou, aanvaar R1 = R2:

As R3 = Rg; dan VO = 0 en die brug is gebalanseerd. Dit kan handmatig gedoen word, maar as ons nie 'n handmatige berekening wil doen nie, kan ons net vergelyking 3 oplos om die uitdrukking vir Rg te kry.

Hierdie uitdrukking aanvaar, as die voorspoeldraad-weerstand RL = 0. Gestel, as RL in 'n situasie teenwoordig is, dan word die uitdrukking van Rg,

So, daar is 'n fout in die RTD-weerstandswaarde vanweë die RL weerstand. Dit is die rede waarom ons die R