اتوماسیون صنعتی

آشکارساز دمای مقاومت یا RTD | اصل ساخت و ساز و کار

28 اکتبر 2020 توسط Electrical4U

آشکارساز دمای مقاومت چیست؟

RTD (آشکارساز دمای مقاومت) چیست؟

آشکارساز دمای مقاومت (همچنین به عنوان دماسنج مقاومت یا RTD شناخته می شود) یک دستگاه الکترونیکی است که برای اندازه گیری مقاومت یک سیم الکتریکی برای تعیین دما استفاده می شود. این سیم به عنوان سنسور دما شناخته می شود. اگر بخواهیم دما را با دقت بالا اندازه گیری کنیم ، یک RTD راه حل ایده آل است ، زیرا دارای ویژگی های خطی خوبی در طیف وسیعی از دما است. سایر وسایل الکترونیکی رایج مورد استفاده برای اندازه گیری دما شامل ترموکوپل یا ترمیستور است.

تغییرات مقاومت فلز با تغییر دما به صورت زیر است:

جایی که ، Rt و R0 مقادیر مقاومت در دمای toC و t0oC هستند. α و β ثابت هستند که به فلزات بستگی دارد.

این عبارت برای طیف وسیعی از دما است. برای محدوده کوچک دما ، عبارت می تواند باشد ،

ویژگی های دمای مقاومت

در دستگاههای RTD ؛ مس ، نیکل و پلاتین از فلزات پرکاربرد هستند.سروو موتورa2 این سه فلز دارای تغییرات مقاومت متفاوتی با تغییرات دما هستند. به این می گویند ویژگی های مقاومت دما.

درجه حرارت پلاتین 650 درجه سانتی گراد است ، و سپس مس و نیکل به ترتیب 120 و 300 درجه سانتی گراد دارند. شکل 1 منحنی ویژگی مقاومت و دما سه فلز مختلف را نشان می دهد. برای پلاتین ، مقاومت آن تقریبا 0.4 اهم در هر درجه سانتیگراد دما تغییر می کند.

خلوص پلاتین با اندازه گیری R100 / R0 بررسی می شود. زیرا ، از هر ماده ای که واقعاً برای ساخت RTD استفاده می کنیم ، باید خالص باشد. اگر خالص نباشد ، از نمودار مقاومت-دما معمولی منحرف می شود. بنابراین ، مقادیر α و β بسته به فلزات تغییر می کند.

ساخت آشکارساز دمای مقاومت یا RTD

ساختار معمولاً به گونه ای است که سیم روی یک فرم (در یک سیم پیچ) روی قاب عرضی میکا شکاف دار پیچیده می شود تا به اندازه کوچک برسد ، هدایت حرارتی سروو موتورa2 را بهبود می بخشد تا زمان پاسخ را کاهش داده و سرعت بالایی از انتقال حرارت بدست آید. در RTD های صنعتی ، سیم پیچ توسط یک غلاف فولادی ضد زنگ یا یک لوله محافظ محافظت می شود.

به این ترتیب ، با گسترش سیم و افزایش طول سیم با تغییر دما ، فشار فیزیکی ناچیز است. اگر فشار روی سیم افزایش یابد ، کشش افزایش می یابد. به همین دلیل ، مقاومت سیم تغییر می کند که نامطلوب است. بنابراین ، ما نمی خواهیم مقاومت سیم را با تغییرات ناخواسته دیگر به جز تغییرات دما تغییر دهیم.

این همچنین برای نگهداری RTD در حالی که کارخانه در حال کار است مفید است. میکا در بین غلاف فولادی و سیم مقاومت برای عایق بندی الکتریکی بهتر قرار می گیرد. به دلیل فشار کمتر سیم مقاومتی ، باید با دقت روی ورقه میکا پیچیده شود. شکل 2 نمای ساختاری یک آشکارساز دمای مقاومت صنعتی را نشان می دهد.

rtd

شرطی سازی سیگنال RTD

ما می توانیم این RTD را در بازار دریافت کنیم. اما ما باید روش استفاده از آن و نحوه ایجاد مدار تهویه سیگنال را بدانیم. به این ترتیب ، خطاهای سیم سرب و دیگر خطاهای کالیبراسیون را می توان به حداقل رساند. در این RTD ، تغییر مقدار مقاومت نسبت به دما بسیار اندک است.

بنابراین ، مقدار RTD با استفاده از مدار پل اندازه گیری می شود. با تأمین جریان الکتریکی ثابت به مدار پل و اندازه گیری افت ولتاژ حاصل از مقاومت ، می توان مقاومت RTD را محاسبه کرد. به این ترتیب می توان دما را نیز تعیین کرد. این دما با تبدیل مقدار مقاومت RTD با استفاده از عبارت کالیبراسیون تعیین می شود. ماژول های مختلف RTD در شکل های زیر نشان داده شده است.

دو سیم rtd

سه سیم rtd

4 سیم rtd

در دو سیم RTD Bridge ، سیم ساختگی وجود ندارد. خروجی از دو سر باقی مانده همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است. اما مقاومت سیمهای فرمت بسیار مهم است که در نظر گرفته شود ، زیرا امپدانس سیمهای فرمت ممکن است بر خواندن دما تأثیر بگذارد. این اثر با اتصال سیم ساختگی C در مدار سه پل RTD به حداقل می رسد.

اگر سیم A و B از نظر طول و سطح مقطع به درستی مطابقت داشته باشند ، اثرات امپدانس آنها لغو می شود زیرا هر سیم در موقعیت مخالف قرار دارد. به این ترتیب ، سیم ساختگی C به عنوان یک حسگر برای اندازه گیری افت ولتاژ در مقاومت RTD عمل می کند و هیچ جریانی را حمل نمی کند. در این مدارها ، ولتاژ خروجی مستقیماً با دما متناسب است. بنابراین ، برای یافتن دما به یک معادله کالیبراسیون نیاز داریم.

عبارات مربوط به مدار RTD سه سیم

سه سیم RTD

اگر مقادیر VS و VO را بدانیم ، می توانیم Rg را پیدا کنیم و سپس با استفاده از معادله کالیبراسیون مقدار دما را پیدا کنیم. حال فرض کنید R1 = R2:

اگر R3 = Rg ؛ سپس VO = 0 و پل متعادل است. این را می توان به صورت دستی انجام داد ، اما اگر نمی خواهیم محاسبه دستی انجام دهیم ، می توانیم معادله 3 را برای بدست آوردن اکسپرس حل کنیمبرای Rg روشن است

این عبارت فرض می کند ، وقتی مقاومت سرب RL = 0. فرض کنید ، اگر RL در موقعیتی وجود داشته باشد ، عبارت Rg تبدیل می شود ،

بنابراین ، در مقدار مقاومت RTD به دلیل مقاومت RL خطایی وجود دارد. به همین دلیل است که ما باید مقاومت RL را همانطور که قبلاً بحث کردیم با اتصال یک خط ساختگی "C" مطابق شکل 4 جبران کنیم.

ارائه ویدئویی در مورد دمای آشکارساز مقاومت یا RTD

محدودیت های RTD

در مقاومت RTD ، اتلاف توان I2R توسط خود دستگاه سروو موتورa2  ایجاد می شود که باعث ایجاد اثر حرارتی جزئی می شود. در RTD به این خود گرمایش می گویند. این نیز ممکن است باعث خواندن اشتباه شود. بنابراین ، جریان الکتریکی از طریق مقاومت RTD باید به اندازه کافی پایین و ثابت نگه داشته شود تا از خود گرم شدن جلوگیری شود.