Detektor Temperatura na Resistansiya o RTD | Pagbuo at Pagsasagawa ng Prinsipyo

Ano ang RTD (Resistance Temperature Detector)?

Ang Resistance Temperature Detector (kilala rin bilang Resistance Thermometer o RTD) ay isang elektronikong aparato na ginagamit upang matukoy ang temperatura sa pamamagitan ng pagsukat ng resistansiya ng isang electrical wire. Tinatawag itong temperature sensor. Kung nais nating sukatin ang temperatura nang may mataas na katumpakan, ang RTD ang ideyal na solusyon, dahil mayroon itong magandang linear characteristics sa malawak na saklaw ng temperatura. Iba pang karaniwang elektronikong aparato na ginagamit upang sukatin ang temperatura ay kinabibilangan ng thermocouple o thermistor.

Ang pagbabago ng resistansiya ng metal depende sa pagbabago ng temperatura ay ibinibigay bilang,

Kung saan, Rt at R0 ang mga halaga ng resistansiya sa toC at t0oC na temperatura. α at β ang mga konstante na depende sa mga metal.

Ang ekspresyon na ito ay para sa malaking saklaw ng temperatura. Para sa maliit na saklaw ng temperatura, ang ekspresyon ay maaaring,

Sa mga aparato ng RTD; ang Copper, Nickel, at Platinum ang mga malawak na ginagamit na metal. Ang tatlong itong metal ay may iba't ibang pagbabago ng resistansiya depende sa pagbabago ng temperatura. Ito ang tinatawag na resistance-temperature characteristics.

Ang Platinum ay may saklaw ng temperatura na 650oC, at ang Copper at Nickel ay may 120oC at 300oC, kahit-ano. Ang larawan-1 ay nagpapakita ng resistance-temperature characteristics curve ng tatlong iba't ibang metal. Para sa Platinum, ang resistansiya nito ay nagbabago ng humigit-kumulang 0.4 ohms bawat degree Celsius ng temperatura.

Ang kalinisan ng platinum ay sinusuri sa pamamagitan ng pagsukat ng R100 / R0. Dahil, anuman ang materyales na talagang ginagamit natin para gawing RTD, dapat itong malinis. Kung hindi ito malinis, ito ay lumalayo mula sa conventional resistance-temperature graph. Kaya, ang mga halaga ng α at β ay magbabago depende sa mga metal.

Konstruksyon ng Resistance Temperature Detector o RTD

Ang konstruksyon ay tipikal na gaya ng kailangan, ang wire ay inihuhulma sa anyo (sa isang coil) sa notched mica cross frame upang makamit ang maliit na sukat, pagpapabuti ng thermal conductivity upang bawasan ang response time at mataas na rate ng heat transfer ay nakuha. Sa mga industriyal na RTD, ang coil ay pinoprotektahan ng stainless steel sheath o protective tube.

Kaya, ang pisikal na strain ay negligible habang ang wire ay lumalaki at tumataas ang haba ng wire kasabay ng pagbabago ng temperatura. Kung ang strain sa wire ay lumalaki, ang tensyon ay lumalaki. Dahil dito, ang resistansiya ng wire ay magbabago na hindi ito nais. Kaya, hindi namin nais na magbago ang resistansiya ng wire dahil sa iba pang hindi nais na pagbabago maliban sa pagbabago ng temperatura.
Ito rin ay kapaki-pakinabang para sa pag-maintain ng RTD habang ang planta ay nasa operasyon. Ang mica ay ilalagay sa pagitan ng stainless steel sheath at resistance wire para sa mas mahusay na electrical insulation. Dahil sa kaunti na strain sa resistance wire, ito ay dapat na maingat na ihulma sa mica sheet. Ang fig.2 ay nagpapakita ng structural view ng isang Industrial Resistance Temperature Detector.

Signal Conditioning ng RTD

Maaari nating bumili ng RTD sa merkado. Ngunit, dapat nating malaman ang proseso kung paano gamitin ito at kung paano gawin ang signal conditioning circuitry. Kaya, ang mga lead wire errors at iba pang calibration errors ay maaaring mapababa. Sa RTD, ang pagbabago sa halaga ng resistansiya ay napakaliit depende sa temperatura.

Kaya, ang halaga ng RTD ay sinusukat gamit ang bridge circuit. Sa pamamagitan ng pagbibigay ng constant electric current sa bridge circuit at pagsukat ng resulting voltage drop sa resistor, ang resistansiya ng RTD ay maaaring makalkula. Sa pamamagitan nito, ang temperatura ay maaari ring matukoy. Ang temperatura ay matutukoy sa pamamagitan ng pag-convert ng halaga ng resistansiya ng RTD gamit ang calibration expression. Ang iba't ibang modules ng RTD ay ipinapakita sa mga sumusunod na larawan.



Sa two wires RTD Bridge, ang dummy wire ay wala. Ang output ay kinukuha mula sa natitirang dalawang dulo tulad ng ipinapakita sa fig.3. Ngunit, ang mga extension wire resistances ay napakahalaga na isipin, dahil ang impedance ng mga extension wires ay maaaring makaapekto sa pagbasa ng temperatura. Ang epekto na ito ay mininimize sa three wires RTD bridge circuit sa pamamagitan ng pagkonekta ng dummy wire C.

Kung ang mga wire A at B ay tugma nang maayos sa termino ng haba at cross section area, ang kanilang mga epekto ng impedance ay kanselahin dahil bawat wire ay nasa kabaligtarang posisyon. Kaya, ang dummy wire C ay gumagana bilang isang sense lead upang sukatin ang voltage drop sa RTD resistance at ito ay walang dala ng current. Sa mga circuit na ito, ang output voltage ay direktang proportional sa temperatura. Kaya, kailangan natin ng isang calibration equation upang mahanap ang temperatura.

Ekspresyon para sa Three Wires RTD Circuit

Kung alam natin ang mga halaga ng VS at VO, maaari nating hanapin ang Rg at pagkatapos ay maaari nating hanapin ang halaga ng temperatura gamit ang calibration equation. Ngayon, asumahan natin na R1 = R2:

Kung R3 = Rg; ang VO = 0 at ang bridge ay balanced. Ito ay maaaring gawin manwal, ngunit kung ayaw nating gawin ang manual calculation, maaari lang nating lutasin ang equation 3 upang makakuha ng ekspresyon para sa Rg.

Ang ekspresyon na ito ay nagsasangguni, kapag ang lead resistance RL = 0. Suposang, kung ang RL ay naroon sa isang sitwasyon, ang ekspresyon ng Rg ay naging,

Kaya, may error sa halaga ng resistansiya ng RTD dahil sa RL resistance. Ito ang dahilan kung bakit kailangan nating kompensate ang R