Αντίσταση Θερμοκριβάνιο ή RTD | Δομή και Συντονισμός Λειτουργίας

Τι είναι ένας RTD (Δέτεκτορ Θερμοκρασίας Αντίστασης)?

Ένας Δέτεκτορ Θερμοκρασίας Αντίστασης (επίσης γνωστός ως Θερμόμετρο Αντίστασης ή RTD) είναι ένα ηλεκτρονικό συστήμα που χρησιμοποιείται για την καθορίστη της θερμοκρασίας μετρώντας την αντίσταση ενός ηλεκτρικού καλωδίου. Αυτό το καλώδιο αναφέρεται ως αισθητήρας θερμοκρασίας. Εάν θέλουμε να μετρήσουμε τη θερμοκρασία με υψηλή ακρίβεια, ένας RTD είναι η ιδανική λύση, καθώς έχει καλές γραμμικές χαρακτηριστικές σε ευρύ φάσμα θερμοκρασιών. Άλλα συνηθισμένα ηλεκτρονικά συστήματα που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της θερμοκρασίας περιλαμβάνουν ένα θερμοζεύγος ή ένα θερμίστορ.

Η μεταβολή της αντίστασης του μετάλλου με τη μεταβολή της θερμοκρασίας δίνεται ως,

Όπου, Rt και R0 είναι οι τιμές αντίστασης σε toC και t0oC θερμοκρασίες. Οι α και β είναι σταθερές που εξαρτώνται από τα μέταλλα.

Αυτή η έκφραση είναι για ευρύ φάσμα θερμοκρασιών. Για μικρό φάσμα θερμοκρασιών, η έκφραση μπορεί να είναι,

Στα συστήματα RTD; το Κοπέρ, το Νίκελ και το Πλατίνιο είναι ευρέως χρησιμοποιούμενα μέταλλα. Αυτά τα τρία μέταλλα έχουν διαφορετικές μεταβολές αντίστασης σε σχέση με τις μεταβολές της θερμοκρασίας. Αυτό ονομάζεται χαρακτηριστικά αντίστασης-θερμοκρασίας.

Το Πλατίνιο έχει φάσμα θερμοκρασίας 650oC, ενώ το Κοπέρ και το Νίκελ έχουν 120oC και 300oC αντίστοιχα. Το σχήμα 1 δείχνει την καμπύλη των χαρακτηριστικών αντίστασης-θερμοκρασίας των τριών διαφορετικών μετάλλων. Για το Πλατίνιο, η αντίσταση του αλλάζει περίπου 0,4 Ω ανά βαθμό Κελσίου θερμοκρασίας.

Η καθαρότητα του πλατινίου ελέγχεται μετρώντας το R100 / R0. Διότι, οποιαδήποτε υλικά χρησιμοποιούμε για την κατασκευή του RTD πρέπει να είναι καθαρά. Εάν δεν είναι καθαρά, θα αποκλίνει από το συμβατικό γράφημα αντίστασης-θερμοκρασίας. Έτσι, οι τιμές των α και β θα αλλάξουν εξαρτώμενες από τα μέταλλα.

Κατασκευή Δετέκτορα Θερμοκρασίας Αντίστασης ή RTD

Η κατασκευή είναι συνήθως τέτοια ώστε το καλώδιο να είναι εντυλιγμένο σε μία μορφή (σε μία κατασκευή) σε ένα πλέγμα με πλάκες μικά για να επιτευχθεί μικρή μέγεθος, βελτιώνοντας τη θερμοκατανάλωση για να μειωθεί ο χρόνος αντίδρασης και να επιτευχθεί υψηλός ρυθμός μεταφοράς θερμότητας. Στα βιομηχανικά RTD, το κατενυλιγμένο καλώδιο προστατεύεται από ένα στανλές στελέχη ή ένα προστατευτικό σωλήνα.

Έτσι, η φυσική τάση είναι ασήμαντη καθώς το καλώδιο επεκτείνεται και αυξάνει το μήκος του με τη μεταβολή της θερμοκρασίας. Εάν η τάση στο καλώδιο αυξάνεται, τότε η τάση αυξάνεται. Λόγω αυτού, η αντίσταση του καλωδίου θα αλλάξει, το οποίο είναι ανεπιθύμητο. Έτσι, δεν θέλουμε να αλλάξει η αντίσταση του καλωδίου από άλλες ανεπιθύμητες μεταβολές εκτός από τις μεταβολές της θερμοκρασίας.
Αυτό είναι επίσης χρήσιμο για την συντήρηση του RTD κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του εργοστασίου. Το μίκα τοποθετείται μεταξύ του στανλές στελέχους και του καλωδίου αντίστασης για καλύτερη ηλεκτρική απομόνωση. Λόγω της μικρής τάσης στο καλώδιο αντίστασης, πρέπει να εντυλίξεται προσεκτικά πάνω στην πλάκα μικά. Το σχήμα 2 δείχνει την δομική θέα ενός βιομηχανικού Δετέκτορα Θερμοκρασίας Αντίστασης.

Προετοιμασία Σήματος RTD

Μπορούμε να βρούμε αυτό το RTD στην αγορά. Αλλά πρέπει να γνωρίζουμε τη διαδικασία πώς να το χρησιμοποιήσουμε και πώς να φτιάξουμε την προετοιμασία σήματος. Έτσι, οι λάθοι των καλωδίων και άλλες παραμετροποιήσεις μπορούν να ελαχιστοποιηθούν. Σε αυτό το RTD, η μεταβολή της τιμής αντίστασης είναι πολύ μικρή σε σχέση με τη θερμοκρασία.

Έτσι, η τιμή του RTD μετριέται χρησιμοποιώντας ένα πλήθος. Παρέχοντας σταθερή ηλεκτρική ροή στο πλήθος και μετρώντας την επακόλουθη πτώση τάσης στον αντιστάτη, η αντίσταση του RTD μπορεί να υπολογιστεί. Έτσι, η θερμοκρασία μπορεί επίσης να καθοριστεί. Αυτή η θερμοκρασία καθορίζεται μετατρέποντας την τιμή αντίστασης του RTD χρησιμοποιώντας μια παράμετρο παραμετροποίησης. Οι διαφορετικοί μόνοι του RTD είναι δείχνονται στα παρακάτω σχήματα.



Στο πλήθος RTD με δύο καλώδια, το ψευδή καλώδιο απουσιάζει. Το εξωτερικό λαμβάνεται από τα δύο υπόλοιπα άκρα όπως φαίνεται στο σχήμα 3. Αλλά οι αντιστάσεις των καλωδίων επέκτασης είναι πολύ σημαντικές για να ληφθούν υπόψη, επειδή η αντίσταση των καλωδίων επέκτασης μπορεί να επηρεάσει την ανάγνωση της θερμοκρασίας. Αυτή η επίδραση μειώνεται στο πλήθος RTD με τρία καλώδια με τη σύνδεση ενός ψευδούς καλώδιου C.

Εάν τα καλώδια A και B είναι