ریزسٹنس ٹمپریچر ڈیٹیکٹر یا آر ٹی ڈی | تعمیر و کارکردگی کا مبدأ

ماذا هو RTD (مُقاسِر درجة الحرارة الكهربائي)

مُقاسِر درجة الحرارة الكهربائي (RTD) المعروف أيضًا باسم مُقاسِر درجة الحرارة المقاوم أو RTD هو جهاز إلكتروني يستخدم لتحديد درجة الحرارة عن طريق قياس مقاومة سلك كهربائي. يُشار إلى هذا السلك بأنه مستشعر للحرارة. إذا أردنا قياس درجة الحرارة بدقة عالية، فإن RTD هو الحل الأمثل، حيث يتمتع بخصائص خطية جيدة على مدى واسع من درجات الحرارة. الأجهزة الإلكترونية الشائعة الأخرى المستخدمة لقياس درجة الحرارة تشمل الثنائي الحراري أو المستشعر الحراري.

تُعطى التغير في مقاومة المعدن مع تغير درجة الحرارة كما يلي،

حيث، Rt و R0 هما قيمتا المقاومة عند toC و t0oC. α و β هما الثوابت التي تعتمد على نوع المعدن.

هذه المعادلة تنطبق على نطاق واسع من درجات الحرارة. بالنسبة لنطاق درجات حرارة صغير، يمكن أن تكون المعادلة كالتالي،

في أجهزة RTD؛ النحاس والنيكل والبلاتين هي المعادن الأكثر استخدامًا. هذه المعادن الثلاثة لها تغيرات مقاومة مختلفة بالنسبة لتغيرات درجة الحرارة. وهذا ما يُعرف بخصائص المقاومة-درجة الحرارة.

پلاتین کا درجہ حرارت کا رینج 650oسی کے درمیان ہے، پھر کپڑا اور نکل کے پاس 120oسی اور 300oسی کے درمیان ہوتا ہے۔ شکل-1 تین مختلف دھاتوں کی مقناطیسیت-درجہ حرارت کے خصوصیات کا منحنی ظاہر کرتی ہے۔ پلاتین کے لئے، اس کی مقناطیسیت درجہ حرارت کے ہر ڈگری سیلسیئس میں تقریباً 0.4 اوہم تبدیل ہوجاتی ہے۔

پلاتین کی صفائی R100 / R0 کی پیمائش کے ذریعے جاچتا ہے۔ کیونکہ، جو بھی مواد ہم RTD بنانے کے لئے استعمال کرتے ہیں وہ صاف ہونا چاہئے۔ اگر یہ صاف نہ ہو تو یہ روایتی مقناطیسیت-درجہ حرارت کے گراف سے انحراف کرے گا۔ اس لئے، α اور β کی قیمتیں دھاتوں کے حساب سے تبدیل ہوتی ہیں۔

مقناطیسیت درجہ حرارت کا آلات یا RTD کی تعمیر

عموماً تعمیر ایسی ہوتی ہے کہ تار کو ایک فارم (کوئل) پر لپیٹا جاتا ہے جس کا مقصد چھوٹا سائز حاصل کرنا ہوتا ہے، حرارتی کنڈکٹیوٹی کو بہتر بنانے کے لئے وقت کم کرنا اور ایک عالی شرح کی حرارت کا منتقل ہونا ہوتا ہے۔ صنعتی RTD میں، کوئل کو سٹینلیس سٹیل کی شیت یا حفاظتی ٹیوب کے ذریعے حفاظت کی جاتی ہے۔

اگر تار کی لمبائی درجہ حرارت کے تبدیل ہونے کے ساتھ بڑھ جاتی ہے تو، جسمانی تناؤ ناچیز رہتا ہے۔ اگر تار پر تناؤ بڑھتا ہے تو، تاناؤ بڑھتا ہے۔ اس کی وجہ سے، تار کی مقناطیسیت تبدیل ہوجاتی ہے جو غیر مطلوبہ ہے۔ اس لئے، ہم درجہ حرارت کے علاوہ کسی بھی دوسرے نامطلوبہ تبدیلیوں سے تار کی مقناطیسیت کو تبدیل نہیں کرنا چاہتے۔ یہ پلانٹ کے عمل کے دوران RTD کی نگہداشت کے لئے بھی مفید ہے۔ میکا کو سٹیل کی شیت اور مقناطیسیت والے تار کے درمیان رکھا جاتا ہے تاکہ بہتر الیکٹرکل آنسولیشن حاصل ہوسکے۔ تار کی کم تناؤ کی وجہ سے، اسے میکا شیٹ پر دیکھ بھال کر لپیٹا جانا چاہئے۔ شکل-2 صنعتی مقناطیسیت درجہ حرارت کا آلات کی ساختی نظریہ ظاہر کرتی ہے۔

RTD کی سگنل کی شرائط

ہم بازار میں یہ RTD مل سکتے ہیں۔ لیکن ہمیں اس کا استعمال کرنے کا طریقہ اور سگنل کی شرائط کی سرکٹری بنانے کا طریقہ جاننا چاہئے۔ تاکہ، لیڈ وائر کی غلطیوں اور دیگر کیلیبریشن کی غلطیوں کو کم کیا جا سکے۔ اس RTD میں، درجہ حرارت کے ساتھ مقناطیسیت کی قیمت میں بہت چھوٹا تبدیلی ہوتی ہے۔

لہذا، آر ٹی ڈی کی قدر ایک برج سرکٹ کا استعمال کرتے ہوئے ناپی جاتی ہے۔ برج سرکٹ کو مسلب کرنے والے مستقل برقی Curent کو فراہم کرتے ہوئے اور ریزسٹر پر حاصل ہونے والے وولٹیج ڈروب کو ناپتے ہوئے، آر ٹی ڈی کی ریزسٹنس کا حساب لگایا جا سکتا ہے۔ اس طرح، درجہ حرارت بھی تعین کیا جا سکتا ہے۔ یہ درجہ حرارت آر ٹی ڈی کی ریزسٹنس کی قدر کو کیلبریشن ایکسپریشن کے ذریعے تبدیل کرتے ہوئے تعین کیا جاتا ہے۔ آر ٹی ڈی کے مختلف ماڈیولز نیچے دی گئی تصاویر میں دکھائے گئے ہیں۔



دو تاروں والا آر ٹی ڈی برج میں، جعلی تار موجود نہیں ہوتا ہے۔ باقی دو اختتاموں سے آؤٹ پٹ لیا جاتا ہے جیسا کہ شکل 3 میں دکھایا گیا ہے۔ لیکن ایکسٹنشن واائرز کی ریزسٹنس کو خیال رکھنا بہت ضروری ہے، کیونکہ ایکسٹنشن واائرز کی امپیڈنس درجہ حرارت کی ریڈنگ کو متاثر کر سکتی ہے۔ تین تاروں والا آر ٹی ڈی برج سرکٹ میں جعلی تار C کو جوڑ کر یہ اثر کم کیا جاتا ہے۔

اگر واائر A اور B لمبائی اور کراس سیکشن علاقے کے اعتبار سے مناسب طور پر مل جلیں تو ان کے امپیڈنس کے اثرات کا منسوخ ہو جائے گا کیونکہ ہر تار مخالف مقام پر ہوتا ہے۔ لہذا، جعلی تار C آر ٹی ڈی کی ریزسٹنس پر وولٹیج ڈروب کو ناپنے کے لئے ایک سینس لیڈ کے طور پر کام کرتا ہے اور یہ کوئی کرنٹ نہیں لے جاتا ہے۔ ان سرکٹس میں، آؤٹ پٹ وولٹیج درجہ حرارت کے تناسب میں ہوتا ہے۔ لہذا، ہمیں درجہ حرارت کو معلوم کرنے کے لئے ایک کیلبریشن ایکسپریشن کی ضرورت ہوتی ہے۔

تین تاروں والا آر ٹی ڈی سرکٹ کے لئے اظہارات

اگر مقدار VS اور VO جانتے ہیں تو ہم Rg کو پایا سکتے ہیں اور پھر کیلبریشن کے مساوات کا استعمال کرتے ہوئے درجہ حرارت کی قدر معلوم کر سکتے ہیں۔ اب، فرض کریں کہ R1 = R2:

اگر R3 = Rg; تو VO = 0 ہوتا ہے اور برج توازن میں ہوتا ہے۔ یہ منوالی طور پر کیا جا سکتا ہے، لیکن اگر ہم منوالی حساب کتاب نہ کرنا چاہیں تو ہم صرف مساوات 3 کو حل کر کے Rg کا اظہار پا سکتے ہیں۔

یہ اظہار یہ فرض کرتا ہے کہ جب لیڈ کا مقاومت RL = 0 ہوتا ہے۔ فرض کریں کہ اگر RL موجود ہو تو Rg کا اظہار ہوتا ہے،

تو، RTD کے مقاومت کی قدر میں RL کے مقاومت کی وجہ سے غلطی ہوتی ہے۔ یہی وجہ ہے کہ ہمیں RL کے مقاومت کو جائزہ دینا چاہیے جس کے بارے میں ہم پہلے ہی بات کر چکے ہیں fig.4 میں دکھائی گئی 'C' دمی لائن کو جوڑ کر۔

مقاومت درجہ حرارت شناس یا RTD پر ویڈیو پیش کشی

RTD کی محدودیتیں

آر تی ڈی مقاومت میں دستگاه کے ذریعہ خود کو گرم کرنے کی وجہ سے I2R طاقت کا نقصان ہوتا ہے جس کی وجہ سے کچھ گرمی پیدا ہوتی ہے۔ اسے آر تی ڈی میں خود گرمی کہا جاتا ہے۔ یہ غلط قراءہ بھی پیدا کر سکتا ہے۔ لہذا، برقی دہری کو آر تی ڈی مقاومت کے ذریعہ کافی کم اور مستقل رکھنا ضروری ہے تاکہ خود گرمی سے بچا جا سکے۔

بیان: اصل کو تحفظ فراہم کریں، اچھے مضامین شیر کرے، اگر کوئی تجاوز ہو تو حذف کرنے کے لیے رابطہ کریں۔