Топлински сензор на основа на отпорност или RTD | Конструкција и принцип на функционирање

Што е RTD (Детектор на температура со резистивност)?

Детектор на температура со резистивност (познат и како резистивен термометар или RTD) е електронски уред користен за одредување на температурата со мерење на резистивноста на електрична жица. Оваа жица се нарекува температурен сензор. Ако сакаме да измериме температурата со висока точност, RTD е идеалното решение, бидејќи има добри линеарни карактеристики во широк опсег на температури. Други често користени електронски уреди за мерење на температура вклучуваат термоцивла или термистор.

Варијацијата на резистивноста на металот со варијацијата на температурата се дава како,

Каде, Rt и R0 се вредностите на резистивноста при toC и t0oC температури. α и β се константи кои зависат од металите.

Овој израз е за огромен опсег на температури. За мал опсег на температури, изразот може да биде,

Во RTD уредите; мед, никел и платина се широко користени метали. Овие три метала имаат различни варијации на резистивноста според варијациите на температурата. Тоа се нарекува карактеристика на резистивност-температура.

Платината има опсег на температура од 650oC, а медта и никелот имаат 120oC и 300oC соодветно. Сликата 1 покажува карактеристичната крива на резистивност-температура на три различни метала. За платината, неговата резистивност се менува за приближно 0,4 ома по степен Целзус на температура.

Чистотата на платината се проверува со мерење на R100 / R0. Бидејќи, што било материјал што всушност го користиме за правење на RTD треба да биде чист. Ако не е чист, тоа ќе се отклони од конвенционалната графика на резистивност-температура. Значи, вредностите на α и β ќе се променат во зависност од металите.

Изработка на детектор на температура со резистивност или RTD

Изработката типично е таква што жицата е намотана на форма (во котло) на напечатан мика крстоски рам за постигнување на мала големина, подобрување на термалната проводливост за намалување на временото на одговор и се добива висок стап на пренос на топлина. Во индустријалните RTD-ови, котлото е заштитено со обложка од неръждавајућа стачка или заштитна цев.

Така, физичкиот стрес е незначаен бидејќи жицата се проширува и зголемува должината на жицата со промена на температурата. Ако стресот на жицата се зголемува, тогаш се зголемува и напрегнувањето. Збогу тоа, резистивноста на жицата ќе се промени, што е нежелателно. Значи, не сакаме да се промени резистивноста на жицата поради некои други нежелани промени освен промените на температурата.
Ова е исто така корисно за одржување на RTD додека заводот функционира. Миката е поставена помеѓу стачката и резистивната жица за подобро електрично изолирање. Поради помал стрес во резистивната жица, треба да биде внимателно намотана над миката. Сликата 2 покажува структурниот вид на индустријален детектор на температура со резистивност.

Сигнална регулација на RTD

Можеме да го купиме овој RTD на пазарот. Но мора да знаеме процедурата како да го користиме и како да направиме сигнален регулаторски систем. Така, грешките од поврзувачките жици и другите калибрациони грешки можат да се минимизираат. Во овој RTD, промената на вредноста на резистивноста е многу мала според температурата.

Значи, вредноста на RTD се мери со користење на мостови систем. Со доставување на константен електричен ток на мостовиот систем и мерење на резултантното падение на напонот преку резисторот, може да се пресмета резистивноста на RTD. Туку, температурата може да се одреди. Оваа температура се одредува со конвертирање на вредноста на резистивноста на RTD со користење на калибрационен израз. Различните модули на RTD се покажани на следните слики.



Во мостовиот систем со две жици RTD, недостасува поправната жица. Излезот се зема од преостанатите две крајни точки како што е прикажано на фиг.3. Но, резистивностите на поврзувачките жици се многу важни да се разгледаат, бидејќи импедансата на поврзувачките жици може да влијае на читањето на температурата. Овој ефект се минимизира во мостовиот систем со три жици RTD со поврзување на поправната жица C.

Ако жиците A и B се правилно подесени во зависност од должината и пресечената површина, тогаш нивните импедансни ефекти ќе се аннулираат бидејќи секоја жица е во противоположна позиција. Значи, поправната жица C действува како сензорска жица за мерење на падението на напонот преку резистивноста на RTD и не носи ток. Во овие системи, излезниот напон е директно пропорционален на температурата. Значи, ни треба еден калибрационен израз за да ја најдеме температурата.

Изрази за мостов систем со три жици RTD

Ако знаме вредностите на VS и VO, можеме да најдеме Rg и потоа можеме да најдеме вредноста на температурата со користење на калибрационен израз. Сега, претпоставете дека R1 = R2:

Ако R3 = Rg; тогаш VO = 0 и мостот е балансиран. Ова може да се направи рачно, но ако не сакаме да правиме рачни пресметки, можеме само да решиме јавната равенка 3 за да добиеме израз за Rg.

Овој израз претпоставува, кога резистивноста на поврзувач