Vastusvõtja temperatuuriandur või RTD | Ehitus ja tööprintsiip

Mis on RTD (vastusväärtusega temperatuuridetektor)?

Vastusväärtusega temperatuuridetektor (tuntud ka kui vastustemperatuuriandur või RTD) on elektroniline seade, mis määrab temperatuuri mõõtmiseks elektriliini vastust. See liin tuntakse kui temperatuurisensor. Kui soovime mõõta temperatuuri suure täpsusega, on RTD ideaalne lahendus, sest see omab hea lineaarset omadust laia temperatuuride valikuga. Teised tavalised elektronilised seadmed, mida kasutatakse temperatuuri mõõtmiseks, hõlmavad termopaarit või termistoori.

Metalli vastuse muutumine temperatuuri muutumisel on antud valemiga,

Kus Rt ja R0 on vastuse väärtused toC ja t0oC temperatuurile. α ja β on konstandid, mis sõltuvad metallist.

See avaldis on suure temperatuuride valiku jaoks. Väikese temperatuuride valiku puhul avaldist saab kirjutada nii,

RTD-seadmetes kasutatakse laialdaselt veini, nikkelit ja platina. Need kolm metalli omavad erinevat vastuse muutumist vastavalt temperatuuri muutumisele. Seda nimetatakse vastus-temperatuuri omadusteks.

Platina omab temperatuuri valikut 650oC, veini ja nikkeli valikud on vastavalt 120oC ja 300oC. Joonis 1 näitab kolme erineva metalli vastus-temperatuuri omaduste kõverd. Platina puhul muutub selle vastus umbes 0,4 ohmit graduse Celsiuse kohta.

Platina puhtust kontrollitakse mõõtudes R100 / R0. Sellepärast, mis materjalid tegelikult kasutame RTD-valmistamiseks, need peaksid olema puhtad. Kui need ei ole puhtad, siis neid eemaletkeneb tavalisest vastus-temperatuuri graafikust. Seega, α ja β väärtused muutuvad metallide sõltuvalt.

Vastusväärtusega temperatuuridetektori ehk RTD ehitus

Ehitus on tavaliselt selline, et liin on keeritud mõnda vormi (keerulises) mittega mica ristlauale, et saavutada väike suurus, parandada soojenjuhtivust, vähendada reageeringuaega ja saavutada kõrge soojenõudluse kiirus. Tööstuslikutes RTD-de juures on keerulisi kaitstud nerüstitava terase kärbega või kaitseputtega.

Nii, et füüsiline pingeline jääb neglijeeritavana, kuna liin laieneb ja pikkeneb temperatuuri muutumise tõttu. Kui liini pingeline suureneb, siis suureneb ka pingeline. Seetõttu muutub liini vastus, mis on ebatõhus. Seega, me ei taha, et liini vastus muutuks ühegi muu ebatähtsa muutuse tõttu välja arvatud temperatuuri muutusest. See on kasutatav ka RTD hoolduseks, kui tehas on töös. Mica paigutatakse terase kärbega ja vastusliiniga parema elektrilise isoleerimise huvides. Vähima pingelise tõttu tuleb vastusliini hoolikalt keera mica lehe peale. Joonis 2 näitab tööstusliku vastusväärtusega temperatuuridetektori struktuurse vaate.

RTD signaalitingimine

Me saame seda RTD-i turust. Kuid me peame teadma, kuidas seda kasutada ja kuidas luua signaalitingimise tsirkuite. Nii, et liinipinge vigade ja muude kalibreerimisvigade vähendamiseks. Selle RTD-i puhul on vastuse muutus väike temperatuuri suhtes.

Seega, RTD-i väärtust mõõdetakse linnuki tsirkuite abil. Pideva elektriviimise toomine linnuki tsirkuitile ja pingevahetuse mõõtmine vastuse peal, RTD vastust saab arvutada. Seeläbi saab määrata ka temperatuuri. See temperatuur määratakse RTD vastuse väärtuse muundamisel kalibreerimise avaldise abil. Erinevad RTD moodulid on näidatud järgnevates joonistes.



Kahe liini RTD linnukis puudub nimestatud liin. Väljund võetakse ülejäänud kahest liinist nagu näidatud joonis 3. Kuid liinide viimede impedants on oluline arvesse võtta, sest liinide impedants võib mõjutada temperatuuri lugemist. See mõju vähendatakse kolme liini RTD linnukitsirkuitis, kui ühendatakse nimestatud liin C.

Kui liinid A ja B on sobivalt paigutatud pikkuse ja ristlõikeala poolest, siis nende impedantsmõjud tühistuvad, sest iga liin asub vastanduses. Seega, nimestatud liin C mõõdab pingevahetust RTD vastuse peal ja ta ei kandko ega vii läbi. Neis tsirkuitides on väljundpinge otseproportsionaalne temperatuurile. Seega, me vajame ühte kalibreerimise avaldist, et leida temperatuur.

Kolme liini RTD tsirkuudi avaldised

Kui me teame VS ja VO väärtusi, siis saame leida Rg ja siis saame leida temperatuuri väärtuse kalibreerimise avaldise abil. Oletagem, et R1 = R2:

Kui R3 = Rg; siis VO = 0 ja linnuk on tasakaalus. Sedan saaks teha käsitsi, kuid kui me ei taha käsitsi arvutada, saame lihtsalt lahendada võrrandi 3, et saada Rg avaldise.

See avaldis eeldab, et liini vastus RL = 0. Oletagem, et RL on olemas, siis Rg avaldis muutub:

Seega, on RTD vastuse väärtuses viga RL vastuse tõttu. Sellepärast vajame RL vastuse kompenseerimist, nagu me juba arutasime, ühendades ühe nimestatud liini 'C' nagu näidatud joonis 4