Odpornostní teploměr nebo RTD | Konstrukce a princip fungování

Co je RTD (Detektor teploty odporový)?

Detektor teploty odporový (známý také jako Odporový termometr nebo RTD) je elektronické zařízení používané k určení teploty měřením odporu elektrického vodiče. Tento vodič se nazývá teplotní čidlo. Pokud chceme měřit teplotu s vysokou přesností, RTD je ideálním řešením, protože má dobré lineární charakteristiky v širokém rozmezí teplot. Jiné běžné elektronické zařízení používané k měření teploty zahrnují termopár nebo termistor.

Variace odporu kovu s variací teploty je dána následujícím vztahem:

Kde Rt a R0 jsou hodnoty odporu při to°C a t0o°C teplotách. α a β jsou konstanty závislé na kovech.

Tento vztah platí pro velké rozmezí teplot. Pro malé rozmezí teplot lze tento vztah vyjádřit jako:

V RTD zařízeních se široce používají kovy měď, nikl a platina. Tyto tři kovy mají různé změny odporu v závislosti na změnách teploty. To se nazývá charakteristika odpor-teplota.

Platina má rozsah teplot 650o°C, zatímco měď a nikl mají 120o°C a 300o°C. Obrázek 1 ukazuje charakteristiku odpor-teplota pro tři různé kovy. Pro platinu se odpor mění přibližně o 0,4 ohmy na stupeň Celsia teploty.

Čistota platiny se ověřuje měřením R100 / R0. Protože jakékoli materiály, které skutečně používáme pro výrobu RTD, by měly být čisté. Pokud nebudou čisté, budou se lišit od tradičního grafu odpor-teplota. Proto se hodnoty α a β mohou měnit v závislosti na kovech.

Konstrukce detektoru teploty odporového (RTD)

Konstrukce je obvykle taková, že drát je namotán na formu (v cívečku) na notovanou mickovou křížovou rámec, aby byla dosažena malá velikost, zlepšena tepelná vodivost, sníženo reakční čas a dosažen vysoký stupeň tepelného přenosu. V průmyslových RTD jsou cívečky chráněny nerezovou obalovou trubkou nebo ochrannou trubkou.

Tím se fyzický zatěžovací efekt stává zanedbatelným, když drát se rozšiřuje a zvyšuje délku drátu s změnou teploty. Pokud se zatěžování drátu zvyšuje, pak se zvyšuje napětí. To způsobí nežádoucí změnu odporu drátu. Proto nechceme, aby se odpor drátu měnil žádnými jinými než požadovanými změnami teploty. To je také užitečné pro údržbu RTD, když je zařízení v provozu. Micka je umístěna mezi nerezovou obalovou trubkou a odporovým drátem pro lepší elektrickou izolaci. Díky menšímu zatěžování odporového drátu by měl být opatrně namotán na mickový list. Obrázek 2 ukazuje strukturní pohled na průmyslový detektor teploty odporový.

Signalizace signálu RTD

RTD můžeme získat na trhu. Ale musíme znát postup, jak ho použít a jak vytvořit okruh pro signalizaci signálu. Tím se minimalizují chyby vedoucích vodičů a jiné kalibrační chyby. V RTD je změna hodnoty odporu vzhledem k teplotě velmi malá.

Hodnota RTD se měří pomocí mostového obvodu. Poskytnutím konstantního elektrického proudu do mostového obvodu a měřením výsledného spádu napětí na odporníku lze vypočítat odpor RTD. Tím lze také určit teplotu. Tato teplota se určí převodem hodnoty odporu RTD pomocí kalibračního výrazu. Různé moduly RTD jsou znázorněny na následujících obrázcích.