संपर्श तापमान डिटेक्टर या RTD | निर्माण और कार्य सिद्धांत

RTD (संतुलन तापमान डिटेक्टर) क्या है?

एक संतुलन तापमान डिटेक्टर (जिसे संतुलन थर्मोमीटर या RTD के रूप में भी जाना जाता है) एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जो तापमान को निर्धारित करने के लिए इलेक्ट्रिकल तार के प्रतिरोध को मापता है। इस तार को तापमान सेंसर के रूप में जाना जाता है। यदि हम उच्च सटीकता के साथ तापमान मापना चाहते हैं, तो RTD आदर्श समाधान है, क्योंकि यह एक विस्तृत तापमान परिसर में अच्छी रैखिक विशेषताएँ दर्शाता है। तापमान मापने के लिए अन्य सामान्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में थर्मोकपल या थर्मिस्टर शामिल हैं।

धातु के प्रतिरोध का तापमान के बदलाव के साथ बदलाव इस प्रकार दिया गया है,

जहाँ, Rt और R0 toC और t0oC तापमानों पर प्रतिरोध मान हैं। α और β धातुओं पर निर्भर करने वाले स्थिरांक हैं।

यह व्यंजक विस्तृत तापमान परिसर के लिए है। छोटे तापमान परिसर के लिए, व्यंजक इस प्रकार हो सकता है,

RTD उपकरणों में; तांबा, निकेल और प्लैटिनम व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले धातुएँ हैं। इन तीन धातुओं में तापमान के बदलाव के साथ-साथ प्रतिरोध के विभिन्न बदलाव होते हैं। इसे प्रतिरोध-तापमान विशेषताएँ कहा जाता है।

प्लैटिनम का तापमान परिसर 650oC है, और फिर तांबा और निकेल का 120oC और 300oC है। आकृति-1 तीन अलग-अलग धातुओं की प्रतिरोध-तापमान विशेषताओं की वक्र दिखाती है। प्लैटिनम के लिए, इसका प्रतिरोध तापमान प्रति डिग्री सेल्सियस लगभग 0.4 ओहम बदलता है।

प्लैटिनम की शुद्धता R100 / R0 मापकर जाँची जाती है। क्योंकि, जो भी सामग्री वास्तव में RTD बनाने के लिए उपयोग की जा रही है, वह शुद्ध होनी चाहिए। यदि यह शुद्ध नहीं होगी, तो यह पारंपरिक प्रतिरोध-तापमान ग्राफ से विचलित हो जाएगी। इसलिए, α और β के मान धातुओं पर निर्भर करेंगे।

संतुलन तापमान डिटेक्टर या RTD का निर्माण

निर्माण आम तौर पर ऐसा होता है कि तार को एक फॉर्म (कोईल में) पर घुमाया जाता है, जिससे छोटे आकार की प्राप्ति होती है, ऊष्मीय चालकता में सुधार होता है, प्रतिक्रिया समय कम होता है और ऊष्मा का उच्च दर से स्थानांतरण होता ह॔। औद्योगिक RTD में, कोईल को एक स्टेनलेस स्टील शीथ या एक सुरक्षा ट्यूब द्वारा सुरक्षित किया जाता है।

इससे, तार पर शारीरिक तनाव नगण्य होता है, क्योंकि तार तापमान के बदलाव के साथ विस्तारित होता है और तार की लंबाई बढ़ती है। यदि तार पर तनाव बढ़ता है, तो तनाव बढ़ता है। इसके कारण, तार का प्रतिरोध बदलता है, जो अवांछित है। इसलिए, हम तापमान के बदलाव के अलावा किसी अन्य अवांछित बदलाव से तार का प्रतिरोध बदलना नहीं चाहते। यह RTD के रखरखाव के लिए भी उपयोगी है, जब प्लांट संचालन में होता है। स्टील शीथ और प्रतिरोध तार के बीच मिका बेहतर विद्युत अलगाव के लिए रखा जाता है। तार के प्रतिरोध में कम तनाव के कारण, इसे मिका शीट पर ध्यान से घुमाया जाना चाहिए। आकृति-2 एक औद्योगिक संतुलन तापमान डिटेक्टर की संरचनात्मक दृश्य को दिखाती है।

RTD का सिग्नल संशोधन

हम बाजार में यह RTD प्राप्त कर सकते हैं। लेकिन हमें इसका उपयोग करने की प्रक्रिया और सिग्नल संशोधन सर्किट्री बनाने की विधि जाननी चाहिए। इससे, लीड वायर त्रुटियों और अन्य कलीब्रेशन त्रुटियों को कम किया जा सकता है। इस RTD में, प्रतिरोध मान तापमान के सापेक्ष बहुत छोटा बदलता है।

इसलिए, RTD मान ब्रिज सर्किट का उपयोग करके मापा जाता है। ब्रिज सर्किट में निरंतर विद्युत धारा की आपूर्ति करके और परिणामी वोल्टेज गिरावट को मापकर, RTD प्रतिरोध की गणना की जा सकती है। इससे, तापमान भी निर्धारित किया जा सकता है। यह तापमान RTD प्रतिरोध मान को कलीब्रेशन व्यंजक का उपयोग करके परिवर्तित करके निर्धारित किया जाता है। नीचे दिए गए आकृतियों में RTD के विभिन्न मॉड्यूल दिखाए गए हैं।



दो वायर RTD ब्रिज में, डमी वायर अनुपस्थित है। आकृति-3 में दिखाए गए अनुसार शेष दो छोरों से आउटपुट लिया जाता है। लेकिन विस्तार वायरों के प्रतिरोध को ध्यान में रखना बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि विस्तार वायरों का इम्पीडेंस तापमान पाठ्य को प्रभावित कर सकता है। तीन वायर RTD ब्रिज सर्किट में डमी वायर C को जोड़कर इस प्रभाव को कम किया जाता है।

यदि वायर A और B लंबाई और पार्श्व प्रतिच्छेदन क्षेत्र के संबंध में ठीक से मेल खाते हैं, तो उनके इम्पीडेंस प्रभाव रद्द हो जाएंगे, क्योंकि प्रत्येक वायर विपरीत स्थिति में होता है। इसलिए, डमी वायर C, RTD प्रतिरोध पर वोल्टेज गिरावट मापने के लिए सेंस लीड के रूप में कार्य करता है और इसमें कोई धारा नहीं होती। इन सर्किटों में, आउटपुट वोल्टेज तापमान के सीधे आनुपातिक होता है। इसलिए, हमें तापमान खोजने के लिए एक कलीब्रेशन समीकरण की आवश्यकता होती है।

तीन वायर RTD सर्किट के लिए व्यंजक