Detector Temperaturae Resistance sive RTD | Constructio et Principium Operativum

Quid est RTD (Detector Temperaturae per Resistentiam)?

Detector Temperaturae per Resistentiam (etiam cognitus ut Thermometrum per Resistentiam vel RTD) est dispositivum electronicum ad temperaturam determinandam per mensuram resistentiae fili electrici. Hic filus dicitur sensor temperaturae. Si vis temperaturam cum magna accurate mensurare, RTD est solutio idealis, quoniam habet bonas proprietates lineares in lato gradu temperaturarum. Alii dispositiva electronica communia ad temperaturam mensurandam sunt thermocouplum vel thermistor.

Variatio resistentiae metalli cum variatione temperaturae datur ut,

ubi, Rt et R0 sunt valores resistentiarum ad toC et t0oC. α et β constantes sunt quae dependunt a metallis.

Hanc expressionem pro latissimo gradu temperaturarum. Pro parvo gradu temperaturarum, expressio potest esse,

In dispositivis RTD; Cuprum, Niccolum et Platinum sunt metalla communiter usitata. Haec tria metalla habent diversas variationes resistentiarum respective ad variationes temperaturarum. Hoc vocatur characteristicae resistentiae-temperaturae.

Platinum habet gradum temperaturarum 650oC, deinde Cuprum et Niccolum 120oC et 300oC respectiviter. Figura 1 ostendit curvam characteristicae resistentiae-temperaturae trium diversorum metallorum. Pro Platinum, eius resistentia mutatur circa 0.4 ohms per gradum Celsius temperaturae.

Puritas platinii probatur per mensuram R100 / R0. Quia, quaecumque materiae actualiter utimur ad faciendum RTD pura esse debent. Si non pura, deviabit a consuetudinaria diagramma resistentiae-temperaturae. Itaque, valores α et β mutabuntur secundum metalla.

Constructio Detectoris Temperaturae per Resistentiam vel RTD

Constructio est talis ut filus circumducitur in formam (in spiram) in quadro mica notato ad parvam magnitudinem, meliorando conductivitatem thermicam ad diminutionem temporis responsionis et altam celeritatem transferendi caloris. In RTD industrialibus, spira protegitur ab vagina aerea inoxida vel tubo protectivo.

Ita, strain physicus est negligibilis sicut filus expandit et longitudinem fili cum mutatione temperaturae. Si strain in filo crescit, tunc tensio crescit. Ob hoc, resistentia fili mutabitur, quod indesiderabile est. Nolumus ergo mutare resistentiam fili per alios mutatos excepto mutationibus temperaturarum. Hoc utile est ad maintenance RTD dum planta operatur. Mica ponitur inter vagina aeream et filum resistentiae pro meliore insulatione electrica. Propter minus strain in filo resistentiae, diligenter circumducitur super folium micae. Figura 2 ostendit view structuralem Detectoris Temperaturae per Resistentiam industrialis.

Conditionamentum Signali RTD

Hoc RTD in mercato inveniri potest. Sed oportet nos scire proceduram uti eo et facere circuituram conditionamenti signali. Ita, errores filorum ductorum et alii errores calibrationis minuuntur. In hoc RTD, variatio valoris resistentiae parva est respectu temperaturae.

Itaque, valor RTD mensuratur per circuitum pontis. Per supplendo constantem currentem electricum ad circuitum pontis et mensurando declivum voltaicum trans resistorem, resistentia RTD computari potest. Inde, temperatura quoque determinari potest. Haec temperatura determinatur per convertendum valorem resistentiae RTD per expressionem calibrationis. Diversi moduli RTD ostenduntur in figuris infra.



In duobus filis RTD Pontis, filus dummy absens est. Output sumitur ex reliquis duobus extremis ut in fig.3. Sed resistenciae filorum ductorum considerandae sunt, quia impedimenta filorum ductorum affectare possunt lecturam temperaturae. Hoc effectus minimizatur in circuitu pontis tres filorum per connectendum filum C.

Si fili A et B proprie comparantur in terminis longitudinis et areae sectionis transversalis, tunc eorum effectus impedientiales cancelabuntur quia unusquisque filus est in opposito loco. Ita, filus C agit ut sensus ducens ad mensurandum declivum voltaicum trans resistentiam RTD et nullum currentem portat. In his circuitibus, output voltaicus directe proportionalis est ad temperaturam. Ergo, unam aequationem calibrationis oportet ad inveniendum temperaturam.

Expressiones pro Circuito RTD Tres Filorum

Si valores VS et VO scimus, Rg inveniri potest et deinde valor temperaturae per aequationem calibrationis. Nunc, assumamus R1 = R2:

Si R3 = Rg; tunc VO = 0 et pons est aequalis. Hoc manu fieri potest, sed si non volumus calculare manu, possumus simpliciter aequationem 3 solvere ad obtinendum expressionem Rg.

Haec expressio assumit, quando resistentia ductus RL = 0. Supponamus, si RL praesens est in situ, tunc expressio Rg fit,

Ita, error in valore resistentiae RTD est propter RL resistentiam. Hoc est cur RL resistentiam compensare oportet sicut iam disputavimus per connectendum unum filum 'C' ut in fig.4 ostenditur.

Praesentatio Video de Detectoris Temperaturae per Resistentiam vel RTD