Resistance Temperature Detector ਜਾਂ RTD | ਨਿਰਮਾਣ ਅਤੇ ਕਾਰਵਾਈ ਦਾ ਸਿਧਾਂਤ
RTD (Resistance Temperature Detector) کیا ہے؟
ایک Resistance Temperature Detector (جسے Resistance Thermometer یا RTD بھی کہا جاتا ہے) ایک الیکٹرانک دستیاب ہے جو دھات کے وائر کے مزاحمت کو ناپ کر درجہ حرارت تعین کرتا ہے۔ اگر ہم زیادہ درستی سے درجہ حرارت معلوم کرنا چاہتے ہیں تو RTD ایک مناسب حل ہے، کیونکہ یہ وسیع درجہ حرارت کی حد تک خوب خطی خصوصیات رکھتا ہے۔ دیگر عام الیکٹرونک دستیاب جو درجہ حرارت کو معلوم کرنے کے لئے استعمال ہوتے ہیں ان میں شامل ہیں thermocouple یا thermistor۔
دھات کی مزاحمت کا درجہ حرارت کے ساتھ تغیر کا فارمولا یہ ہے،
جہاں، Rt اور R0 درجہ حرارت toC اور t0oC پر مزاحمت کی قدر ہیں۔ α اور β دھات پر منحصر ثابت ہیں۔
یہ فارمولا وسیع درجہ حرارت کے لئے ہے۔ محدود درجہ حرارت کے لئے، فارمولا یہ ہوسکتا ہے،
RTD دستیابوں میں؛ کپر، نکل اور پلاتینوم وسیع طور پر استعمال ہوتے ہیں۔ یہ تین دھاتیں درجہ حرارت کے ساتھ مختلف مزاحمت کی تبدیلی رکھتی ہیں۔ یہ مزاحمت-درجہ حرارت کی خصوصیات کہلاتا ہے۔
پلاتینوم کا درجہ حرارت کی محدودیت 650oC ہے، اور پھر کپر اور نکل کی محدودیت 120oC اور 300oC ہے۔ شکل-1 تین مختلف دھاتوں کی مزاحمت-درجہ حرارت کی خصوصیات کی منحنی ظاہر کرتی ہے۔ پلاتینوم کی مزاحمت درجہ حرارت کے ہر ڈگری سیلسیئس کے ساتھ تقریباً 0.4 اوہم تبدیل ہوتی ہے۔
پلاتینوم کی صفائیت کو مزاحمت R100 / R0 کو ناپ کر چیک کیا جاتا ہے۔ کیونکہ، ہم RTD بنانے کے لئے جو بھی مواد استعمال کرتے ہیں وہ صاف ہونا چاہئے۔ اگر یہ صاف نہ ہو تو یہ معمولی مزاحمت-درجہ حرارت کے گراف سے انحراف کرے گا۔ اس لئے، α اور β کی قدر دھات پر منحصر ہوتی ہے۔
Resistance Temperature Detector یا RTD کی تعمیر
عموماً تعمیر ایسی ہوتی ہے کہ وائر کو ایک فارم پر (کوئل کی شکل میں) مکا کراس فریم پر لپیٹا جاتا ہے تاکہ چھوٹا سائز حاصل کیا جاسکے، گرمائشی کنڈکٹیوٹی میں بہتری لائی جائے، جواب کا وقت کم ہو جائے اور اعلیٰ گرمائشی منتقلی حاصل کی جاسکے۔ صنعتی RTD میں، کوئل کو ایک سٹینلیس سٹیل کی جامہ یا محفوظ کننڈر سے محفوظ کیا جاتا ہے۔
اِس طرح، جب وائر کا درجہ حرارت تبدیل ہوتا ہے تو وائر کی لمبائی میں تبدیلی کے باوجود جسمانی تناؤ ناچیز رہتا ہے۔ اگر وائر پر تناؤ بڑھتا ہے تو تنش بڑھتا ہے۔ اس کے باعث وائر کی مزاحمت تبدیل ہوجاتی ہے جو غیر مطلوبہ ہے۔ اِس لئے، ہم صرف درجہ حرارت کے علاوہ کسی بھی دوسری غیر مطلوبہ تبدیلی کے ذریعے وائر کی مزاحمت کو تبدیل کرنے کا نہیں چاہتے۔ یہ RTD کی صيانت کے لئے بھی مفید ہے جب پلانٹ کام کر رہی ہو۔ مکا کو سٹینلیس سٹیل کی جامہ اور مزاحمت وائر کے درمیان رکھا جاتا ہے تاکہ بہتر الیکٹریکل انسولیشن حاصل کیا جاسکے۔ وائر کے کم تناؤ کی وجہ سے، اِسے مکا شیٹ پر دیکھ بھال کر لپیٹا جاتا ہے۔ شکل-2 صنعتی Resistance Temperature Detector کی ساختی نظریہ ظاہر کرتی ہے۔
RTD کا سگنل کنڈیشننگ
ہم مارکیٹ سے اِس RTD کو خرید سکتے ہیں۔ لیکن ہمیں اِس کا استعمال کرنے کا طریقہ اور سگنل کنڈیشننگ سرکٹری کی تیاری کا طریقہ جاننا چاہئے۔ اِس طرح، لیڈ وائر کے خرابیوں اور دیگر کیلبریشن کی خرابیوں کو کم کیا جاسکتا ہے۔ اِس RTD میں، درجہ حرارت کے ساتھ مزاحمت کی قدر کا تبدیلی بہت کم ہوتی ہے۔
اِس لئے، RTD کی قدر کو ایک بریج سرکٹ کے ذریعے ناپا جاتا ہے۔ بریج سرکٹ کو مستقل برقی کرنٹ فراہم کیا جاتا ہے اور ریزسٹر پر حاصل ہونے والے ولٹیج کے ساتھ ساتھ RTD کی مزاحمت کا حساب لگایا جاتا ہے۔ اِس طرح، درجہ حرارت کا تعین کیا جاسکتا ہے۔ اِس درجہ حرارت کو RTD کی مزاحمت کی قدر کو ایک کیلبریشن فارمولے کے ذریعے تبدیل کر کے معلوم کیا جاتا ہے۔ مختلف RTD کے ماڈیولز نیچے دی گئی شکلوں میں دکھائے گئے ہیں۔
دو وائر RTD بریج میں، دمی وائر موجود نہیں ہوتا ہے۔ آؤٹ پٹ دوسرے دو سر سے لیا جاتا ہے جیسا کہ شکل-3 میں دکھایا گیا ہے۔ لیکن اِنٹنشن وائر کی مزاحمت کو خیال کرنے کا بہت اہم ہے، کیونکہ اِنٹنشن وائر کی مزاحمت درجہ حرارت کی معلومات کو متاثر کر سکتی ہے۔ یہ اثر تین وائر RTD بریج سرکٹ میں دمی وائر C کو جوڑ کر کم کیا جاتا ہے۔
اگر وائر A اور B لمبائی اور سیکشن کے علاقے کے لحاظ سے صحیح طور پر میچ ہوں، تو ان کے امپیڈنس کے اثرات کا کنسل ہو جائے گا کیونکہ ہر وائر ایک دوسرے کے مقابل ہوتا ہے۔ اِس لئے، دمی وائر C RTD کی مزاحمت پر ولٹیج ڈراپ کو معلوم کرنے کے لئے ایک سینس لیڈ کے طور پر کام کرتا ہے اور اِس میں کوئی کرنٹ نہیں ہوتا ہے۔ اِن سرکٹوں میں، آؤٹ پٹ ولٹیج درجہ حرارت کے ساتھ مستقیماً تناسب یاب ہوتا ہے۔ اِس لئے، ہمیں درجہ حرارت کو معلوم کرنے کے لئے ایک کیلبریشن فارمولے کی ضرورت ہوتی ہے۔
تین وائر RTD سرکٹ کے لئے فارمولے
اگر ہم VS اور VO کی قدر جانتے ہیں، تو ہم Rg کو معلوم کر سکتے ہیں اور پھر ہم کیلبریشن فارمولے کے ذریعے درجہ حرارت کی قدر معلوم کر سکتے ہیں۔ اب، R1 = R2 کا افتراض کریں:
اگر R3 = Rg; تو V
