Temperatūras mērītājs ar pretestību vai RTD | Konstrukcija un darbības princips

Kas ir RTD (Rezistīva Temperatūras Detektors)?

Rezistīva Temperatūras Detektors (arī pazīstams kā Rezistīva Termometrs vai RTD) ir elektronisks ierīce, kas tiek izmantota temperatūras noteikšanai, mērījot elektrotares rezistenci. Šo tari sauc par temperatūras sensoru. Ja vēlamies mērīt temperatūru ar augstu precizitāti, RTD ir ideālais risinājums, jo tas ir labi lineārs plašā temperatūras diapazonā. Citi bieži izmantotie elektroniskie ierīces temperatūras mērīšanai ietver termokopulu vai termistoru.

Metāla rezistences atkarība no temperatūras var tikt izteikta kā,

Kur, Rt un R0 ir rezistences vērtības toC un t0oC temperatūrās. α un β ir konstantes, kas atkarīgas no metāliem.

Šī izteiksme attiecas uz lielu temperatūras diapazonu. Maziem temperatūras diapazoniem izteiksme var būt,

RTD ierīcēs plaši tiek izmantoti Viss, Nikels un Plātns. Šie trīs metāli ir ar dažādām rezistences izmaiņām atkarībā no temperatūras izmaiņām. Tas saukts par rezistences-temperatūras īpašībām.

Plātna temperatūras diapazons ir 650oC, bet Viss un Nikels tos ir 120oC un 300oC attiecīgi. Figura-1 parāda trīs dažādu metālu rezistences-temperatūras īpašību līknes. Plātna gadījumā tā rezistence mainās aptuveni 0,4 omās par katru temperatūras grādu.

Plātna tīrība tiek pārbaudīta, mērījot R100 / R0. Tā kā materiāls, ko faktiski izmantojam RTD izgatavošanai, jābūt tīram. Ja tas nebūtu tīrs, tas novirzītos no konventionālajām rezistences-temperatūras diagrammām. Tātad, α un β vērtības mainītos atkarībā no metāliem.

Rezistīva Temperatūras Detektora vai RTD konstrukcija

Konstrukcija parasti ir tāda, ka tāre ir apvijusi formu (koilē) uz notverta mikas krišķa, lai sasniegtu mazu izmēru, uzlabojot termisko vedamību, samazinot reakcijas laiku un sasniedzot augsto siltumu pārnesi. Industrijas RTD ierīcēs koila ir aizsargāta ar nerūstamas staļstena putni vai aizsargputni.

Tādējādi, fiziskā sprauguma ir nepiezīmīga, kad tare paplašinās un palielinās tares garums ar temperatūras maiņu. Ja spraugums tārei palielinās, tad pieauga spriegums. Tādējādi, tares rezistence mainītos, kas nav vēlamīgi. Tāpēc, mēs nevēlamies, lai tares rezistence mainītos nevienādām nesaprastām izmaiņām, izņemot temperatūras izmaiņas. Tas ir arī noderīgs RTD uzturēšanai, kad rūpnīca strādā. Mikas stāvoklis starp staļstena putni un rezistences tari palīdz labākai elektriskai izolācijai. Izraisot mazāku spraugumu rezistences tārē, tai jātiek uzmanīgi apvijta uz mikas lapu. Fig.2 parāda industriālā Rezistīva Temperatūras Detektora strukturālo skatu.

RTD signāla apstrāde

Mēs varam iegādāties šo RTD tirgū. Bet mums jāzina, kā to izmantot un kā izveidot signāla apstrādes shēmu, lai samazinātu vadu kļūdas un citus kalibrēšanas kļūdas. RTD gadījumā rezistences vērtības izmaiņas ir ļoti mazas atkarībā no temperatūras.

Tāpēc, RTD vērtība tiek mērīta, izmantojot mostera shēmu. Nodrošinot pastāvīgu elektrisko strāvu mostera shēmai un mērot rezultējošo spriegumu caur rezistoru, RTD rezistence var tikt aprēķināta. Tādējādi, var tikt noteikta arī temperatūra. Šī temperatūra tiek noteikta, pārveidojot RTD rezistences vērtību, izmantojot kalibrācijas izteiksmi. Dažādi RTD moduļi ir parādīti zemāk esošajos attēlos.



Divu vadi RTD mostera shēmā nav klona vada. Izvade tiek ņemta no atlikušajiem diviem galiem, kā parādīts fig.3. Tomēr, vadu rezistences ir svarīgi ņemt vērā, jo vadu impedances var ietekmēt temperatūras lasījumu. Šī ietekme tiek samazināta trīs vadi RTD mostera shēmā, savienojot klona vadi C.

Ja vadi A un B ir pareizi sakārtoti attiecībā uz garumu un priekšskatā veida platumu, to impendences efekti kompensēsies, jo katrs vads ir pretējā pozīcijā. Tādējādi, klona vads C darbojas kā sensores vads, lai mērītu sprieguma nomalu pa RTD rezistenci, un tam nav strāvas. Šajās shēmās izvades spriegums ir tieši proporcionāls temperatūrai. Tāpēc, mums ir nepieciešama viena kalibrācijas izteiksme, lai atrastu temperatūru.

Trīs vadi RTD shēmas izteikumi

Ja mēs zinām VS un VO vērtības, mēs varam atrast Rg un tad mēs varam atrast temperatūras vērtību, izmantojot kalibrācijas izteiksmi. Tagad, pieņemsim, ka R1 = R2:

Ja R3 = Rg; tad VO = 0 un mosters ir līdzsvars. To var izdarīt manuāli, bet ja mēs nevēlamies veikt manuālu aprēķinājumu, mēs varam vienkārši atrisināt 3. vienādojumu, lai iegūtu Rg izteiksmi.

Šis izteikums pieņem, ka, kad vadu rezistence RL = 0. Pārdomāsim, ja RL ir situācijā, tad Rg izteiksme kļūst,

Tātad, RTD rezistences vērtībā ir kļūda, jo R