Sırtma Temperatur Detektoru və ya RTD | Quraşdırılması və İşləmə Prinsipi

RTD (Sıçrayış Sıcaklığı Detektörü) Nedir?

Bir Sıçrayış Sıcaklığı Detektörü (aynı zamanda bir Sıçrayış Termometresi veya RTD olarak da bilinir), elektrik kablosunun sıcaklık ölçümü için kullanılır. Bu kablo bir sıcaklık sensörü olarak adlandırılır. Eğer yüksek doğrulukta sıcaklık ölçmek istiyorsak, geniş bir sıcaklık aralığında iyi doğrusal özelliklere sahip olan bir RTD, ideal çözümdür. Diğer yaygın kullanılan elektronik sıcaklık ölçüm cihazları arasında bir termokupl veya bir termistör bulunur.

Metalin direncinin sıcaklıkla değişimi şu şekilde verilir,

Burada, Rt ve R0 sırasıyla toC ve t0oC sıcaklıklarındaki direnç değerleridir. α ve β, metale bağlı sabitlerdir.

Bu ifade geniş bir sıcaklık aralığı için geçerlidir. Küçük bir sıcaklık aralığı için ifade,

RTD cihazlarında; Bakır, Nikel ve Platin yaygın olarak kullanılan metallerdir. Bu üç metal, sıcaklık değişimine göre farklı direnç değişimlerine sahiptir. Buna sıcaklık-sıçrayış özellikleri denir.

Platin'in sıcaklık aralığı 650oC'dir, ardından Bakır ve Nikel'in sıcaklık aralıkları sırasıyla 120oC ve 300oC'tür. Şekil-1, üç farklı metalin sıcaklık-sıçrayış özellikleri eğrisini gösterir. Platin için, direnci sıcaklık başına yaklaşık 0.4 ohm olarak değişir.

Platinin saflığı, R100 / R0 ölçümü ile kontrol edilir. Çünkü, RTD yapımında kullandığımız malzemelerin saf olması gerekir. Eğer saf değilse, geleneksel sıcaklık-sıçrayış grafiğinden sapacaktır. Böylece, α ve β değerleri metale bağlı olarak değişecektir.

Sıçrayış Sıcaklığı Detektörü veya RTD'nin Yapısı

Yapı genellikle bu kablo küçük bir boyuta ulaşmak, termal iletkenliği artırmak, tepki süresini azaltmak ve yüksek bir ısı transfer hızı elde etmek için mika çapraz çerçevesinde bir sarım şeklinde yapılır. Endüstriyel RTD'lerde, sarım paslanmaz çelik bir kabuk veya koruyucu tüp tarafından korunur.

Böylece, fiziği gerilme, kablo sıcaklık değişimine bağlı olarak uzadıkça ihmal edilebilir. Eğer kablo üzerindeki gerilme artarsa, gerginlik de artar. Bu nedenle, kablo direnci istenmeyen bir şekilde değişir. Bu yüzden, sıcaklık değişimlerinden başka herhangi bir istenmeyen değişiklikten dolayı kablo direncini değiştirmek istemeyiz. Bu, tesis faaliyet sırasında RTD bakımı için de yararlıdır. Mika, paslanmaz çelik kabuk ve direnç kablo arasında daha iyi elektrik izolasyonu sağlamak için yerleştirilir. Düşük gerilme direnç kablo, mika levhası üzerinde dikkatli bir şekilde sarılmalıdır. Şekil-2, endüstriyel bir Sıçrayış Sıcaklığı Detektörünün yapısal görünümünü gösterir.

RTD'nin Sinyal Koşullandırılması

Bu RTD'yi piyasadan alabiliriz. Ancak nasıl kullanılacağını ve sinyal koşullandırma devresini nasıl oluşturacağını bilmeliyiz. Böylece, kablo hataları ve diğer kalibrasyon hataları minimize edilebilir. Bu RTD'de, sıcaklıkla ilgili direnç değeri çok küçüktür.

Bu nedenle, RTD değeri bir köprü devresi kullanılarak ölçülür. Köprü devresine sabit elektrik akımı sağlayarak ve oluşan gerilim düşmesini ölçerek, RTD direnci hesaplanabilir. Bu sayede, sıcaklık da belirlenebilir. Bu sıcaklık, RTD direnci değerini kalibrasyon ifadesi kullanarak dönüştürerek belirlenir. Aşağıdaki şekillerde farklı RTD modülleri gösterilmiştir.