Detektor Temperatura na Resistansi o RTD | Pagbuo at Prinsipyo ng Paggana

Ano ang RTD (Resistance Temperature Detector)?

Ang Resistance Temperature Detector (kilala rin bilang Resistance Thermometer o RTD) ay isang electronic na aparato na ginagamit para matukoy ang temperatura sa pamamagitan ng pagsukat ng resistance ng isang electrical wire. Ang wire na ito ay tinatawag na temperature sensor. Kung nais nating sukatin ang temperatura nang may mataas na katumpakan, ang RTD ang ideal na solusyon, dahil ito ay may mabubuting linear characteristics sa malawak na saklaw ng temperatura. Iba pang karaniwang mga electronic na aparato na ginagamit para sukatin ang temperatura ay kinabibilangan ng thermocouple o thermistor.

Ang pagbabago ng resistance ng metal sa pagbabago ng temperatura ay ibinibigay bilang,

Kung saan, Rt at R0 ang resistance values sa toC at t0oC na temperatura. α at β ang mga constant na depende sa mga metal.

Ang expression na ito ay para sa malaking saklaw ng temperatura. Para sa maliit na saklaw ng temperatura, ang expression ay maaaring,

Sa RTD devices; Copper, Nickel, at Platinum ang mga malawak na ginagamit na metal. Ang tatlong metal na ito ay may iba't ibang resistance variations sa pagkakaiba-iba ng temperatura. Ito ang tinatawag na resistance-temperature characteristics.

Ang Platinum ay may temperatura range ng 650oC, at ang Copper at Nickel ay may 120oC at 300oC, kahit-ano. Ang figure-1 ay nagpapakita ng resistance-temperature characteristics curve ng tatlong iba't ibang metal. Para sa Platinum, ang resistance nito ay nababago ng humigit-kumulang 0.4 ohms bawat degree Celsius ng temperatura.

Ang purity ng platinum ay sinusuri sa pamamagitan ng pagsukat ng R100 / R0. Dahil, anuman ang materyales na talaga nating ginagamit para gawin ang RTD, dapat itong puro. Kung hindi ito puro, ito ay magbabago mula sa conventional resistance-temperature graph. Kaya, ang α at β values ay magbabago depende sa mga metal.

Pagtatayo ng Resistance Temperature Detector o RTD

Ang konstruksyon ay tipikal na ganyan na ang wire ay inihuhugis sa form (sa isang coil) sa notched mica cross frame upang makamit ang maliit na laki, pagpapatunay ng thermal conductivity upang bawasan ang response time at mataas na rate ng heat transfer ay nakamit. Sa industriyal na RTD’s, ang coil ay pinoprotektahan ng stainless steel sheath o protective tube.

Kaya, ang pisikal na strain ay maliit dahil ang wire ay lumalaki at lumalaki ang haba ng wire sa pagbabago ng temperatura. Kung ang strain sa wire ay lumalaki, ang tension ay lumalaki. Dahil dito, ang resistance ng wire ay magbabago na hindi ito inaasahan. Kaya, hindi namin nais na magbago ang resistance ng wire sa anumang iba pang hindi inaasahang pagbabago maliban sa pagbabago ng temperatura. Ito rin ay kapaki-pakinabang sa pag-maintain ng RTD habang ang planta ay nasa operasyon. Ang mica ay inilalagay sa pagitan ng steel sheath at resistance wire para sa mas mahusay na electrical insulation. Dahil sa maliit na strain sa resistance wire, ito ay dapat na maingat na ihuhugis sa ibabaw ng mica sheet. Ang fig.2 ay nagpapakita ng structural view ng isang Industrial Resistance Temperature Detector.

Signal Conditioning ng RTD

Maaari nating makamit ang RTD sa merkado. Ngunit kailangan nating malaman ang proseso kung paano gamitin ito at kung paano gawin ang signal conditioning circuitry. Upang mabawasan ang lead wire errors at iba pang calibration errors. Sa RTD, ang pagbabago ng resistance value ay napakaliit sa pagkakaiba-iba ng temperatura.

Kaya, ang RTD value ay sinusukat sa pamamagitan ng bridge circuit. Sa pamamagitan ng pagbibigay ng constant electric current sa bridge circuit at pagsukat ng resulting voltage drop sa resistor, ang RTD resistance ay maaaring makalkula. Sa pamamagitan nito, ang temperatura ay maaaring dinetermina. Ang temperatura ay dinetermina sa pamamagitan ng conversion ng RTD resistance value gamit ang calibration expression. Ang iba't ibang modules ng RTD ay ipinapakita sa mga sumusunod na figure.



Sa dalawang wires RTD Bridge, wala ang dummy wire. Ang output ay kinukuha mula sa natitirang dalawang dulo tulad ng ipinapakita sa fig.3. Ngunit ang extension wire resistances ay napakahalaga na isipin, dahil ang impedance ng extension wires maaaring makaapekto sa temperature reading. Ang epekto na ito ay mininimize sa tatlong wires RTD bridge circuit sa pamamagitan ng pagkonekta ng dummy wire C.

Kung ang wires A at B ay tugma nang maayos sa termino ng haba at cross section area, ang kanilang impedance effects ay kanselado dahil ang bawat wire ay nasa kabaligtarang posisyon. Kaya, ang dummy wire C ay gumagana bilang isang sense lead upang sukatin ang voltage drop sa ibabaw ng RTD resistance at ito ay walang dala-dalang current. Sa mga circuit na ito, ang output voltage ay direktang proportional sa temperatura. Kaya, kailangan natin ng isang calibration equation upang mahanap ang temperatura.

Expressions para sa Tatlong Wires RTD Circuit

Kung alam natin ang mga halaga ng VS at VO, maaari nating mahanap ang Rg at pagkatapos ay maaari nating mahanap ang temperatura value gamit ang calibration equation. Ngayon, asumahan natin na R1 = R2:

Kung R3 = Rg; ang VO = 0 at balanced ang bridge. Ito ay maaaring gawin manwal, ngunit kung ayaw nating gawin ang manual calculation, maaari lang nating lutasin ang equation 3 upang makuha ang expression para sa Rg.

Ang expression na ito ay asumera, kapag ang lead resistance RL = 0. Supos na, kung present ang RL sa isang sitwasyon, ang expression ng Rg ay naging,

Kaya, may error sa RTD resistance value dahil sa RL resistance. Dahil dito, kailangan nating kompensate ang RL resistance tulad ng aming napagusapan sa pamamagitan ng pagkonekta ng isang dummy line ‘C’ tulad ng ipinapakita sa fig.4.

<