W tym poście uczymy się budowy obwodu miernika temperatury RTD, a także poznajemy różne RTD i ich zasady działania poprzez wzory.

Co to jest RTD

RTD lub rezystancyjny czujnik temperatury działa poprzez wykrywanie różnicy lub wzrostu rezystancji metalu czujnika, gdy jest on poddawany działaniu ciepła.

Ta zmiana temperatury elementu, która jest wprost proporcjonalna do ciepła, zapewnia bezpośredni odczyt zastosowanych poziomów temperatury.

Artykuł wyjaśnia, jak działają RTD, a także jak wykonać prosty obwód czujnika wysokiej temperatury za pomocą domowego urządzenia RTD.

Bezpośredni odczyt w postaci zmiennych wartości rezystancji można uzyskać przez podgrzanie zwykłej „cewki grzejnej” lub „żelaznego” elementu.

Opór będący bezpośrednim odpowiednikiem poddanego działaniu ciepła, odpowiada przyłożonemu ciepłu i można go zmierzyć zwykłym omomierzem cyfrowym. Ucz się więcej.

Jak działają mierniki temperatury RTD

Wszystkie metale mają tę wspólną cechę, to znaczy, że wszystkie zmieniają swoją rezystancję lub stopień przewodnictwa w odpowiedzi na ciepło lub wzrost temperatury. Opór metalu wzrasta wraz z jego podgrzaniem i odwrotnie. Ta właściwość metali jest wykorzystywana w RTD.

Powyższa zmiana rezystancji metalu jest oczywiście związana z prądem elektrycznym i oznacza, że jeśli prąd przepływa przez metal, który jest poddawany pewnym zmianom temperatury, zapewni odpowiedni poziom rezystancji przyłożonym prądowi.

Prąd zmienia się zatem również proporcjonalnie do zmieniającej się rezystancji metalu, ta zmiana w wyjściu prądowym jest odczytywana bezpośrednio przez odpowiednio skalibrowany miernik. W ten sposób zasadniczo miernik temperatury RTD działa jako czujnik termiczny lub przetwornik.

RTD są zwykle określane na 100 omów, co oznacza, że element powinien wykazywać rezystancję 100 omów przy zerowym stopniu Celsjusza.

Czujniki RTD są generalnie wykonane ze szlachetnego metalu Platyny ze względu na doskonałe właściwości metaliczne, takie jak obojętność na chemikalia, dobrą liniową odpowiedź na gradient temperatury w stosunku do rezystancji, duży współczynnik temperaturowy rezystancji, zapewniający szerszy zakres pomiarów i stabilność (zdolność do utrzymywania temperatury i ograniczania nagła zmiana).

Główne części RTD

Powyższy rysunek prostego miernika temperatury RTD przedstawia podstawową konstrukcję standardowego urządzenia RTD. Jest to prosty typ przetwornika termicznego składający się z następujących głównych elementów:

Obudowa zewnętrzna wykonana z materiału odpornego na ciepło, takiego jak szkło lub metal, uszczelniona od zewnątrz.

Powyższa obudowa zawiera cienki metalowy drut, który służy jako element wykrywający ciepło.

Element jest zakończony dwoma zewnętrznymi elastycznymi przewodami, które działają jako źródło prądu dla przetwornika lub zamkniętego elementu metalowego.

Drut jest precyzyjnie osadzony wewnątrz obudowy tak, aby był proporcjonalnie rozłożony na całej długości obudowy.

Co to jest rezystywność

Podstawowa zasada działania RTD opiera się na fakcie, że większość przewodników wykazuje liniową zmianę swojej podstawowej charakterystyki (przewodność lub rezystancja), gdy jest poddawana działaniu różnych temperatur.

Dokładnie to rezystywność metalu zmienia się znacznie w odpowiedzi na różne temperatury.

Ta zmiana rezystywności metalu odpowiadająca zastosowanym zmianom temperatury jest określana jako rezystancyjny współczynnik temperaturowy lub alfa i jest wyrażona następującym wzorem:

alpha = d (rho) / dT = dR / dT omy / oC (1)

gdzie rho jest rezystywnością elementu lub zastosowanego drutu metalowego, R jest jego rezystancją w omach przy określonej konfiguracji.

Jak obliczyć rezystywność

Powyższy wzór można dalej zastosować do określenia temperatury nieznanego układu za pomocą ogólnego wyrażenia R, jak podano w następującym równaniu:

R = R (0) + alpha (0 stopni + Tx), gdzie R (0) to rezystancja czujnika przy zerowym stopniu Celsjusza, a Tx to temperatura elementu.

Powyższe wyrażenie można uprościć i zapisać jako:

Tx = {R - R (0)} / alpha Dlatego, gdy R = R (0), Tx wynosi = 0 stopni Celsjusza lub gdy R> R (0), Tx> zero stopni Celsjusza, jednak przy R> R (0 ), Tx<0 degree Celsius.

Należy zauważyć, że aby uzyskać wiarygodne wyniki podczas korzystania z RTD, zastosowana temperatura musi być równomiernie rozłożona na całej długości elementu czujnikowego, w przeciwnym razie może dojść do niedokładnych i niespójnych odczytów na wyjściu.

Rodzaje RTD

Wyżej wyjaśnione warunki odnosiły się do funkcjonowania podstawowego RTD typu dwuprzewodowego, jednak z powodu wielu praktycznych ograniczeń, dwuprzewodowy czujnik RTD nigdy nie jest dokładny.
Aby urządzenia były dokładniejsze, zwykle dołączane są dodatkowe obwody w postaci mostka z kamienia pszenicznego.
Te RTD można podzielić na 3-przewodowe i 4-przewodowe.

Trójprzewodowy czujnik RTD: Schemat przedstawia typowe 3-przewodowe połączenia RTD. Tutaj prąd pomiarowy przepływa przez L1 i L3, podczas gdy L3 zachowuje się jak jeden z potencjalnych przewodów.

Dopóki mostek jest w stanie zrównoważonym, żaden prąd nie przepływa przez L2, jednak L1 i L3 znajdują się w oddzielnych ramionach sieci kamienia pszenicznego, rezystancje są zerowane i zakładają wysoką impedancję na Eo, utrzymywane są również rezystancje między L2 i L3 przy identycznych wartościach.

Parametr zapewnia użycie maksymalnie 100 metrów przewodu do zaterminowania od czujnika do obwodu odbiorczego przy zachowaniu dokładności w granicach 5% poziomów tolerancji.

“regulatory prędkości do silników bezszczotkowych ”

Czteroprzewodowy czujnik RTD: Czteroprzewodowy czujnik RTD jest prawdopodobnie najbardziej wydajną techniką uzyskiwania dokładnych wyników, nawet gdy rzeczywisty RTD jest umieszczony w dużej odległości od monitora.

Ta metoda eliminuje wszystkie rozbieżności w przewodach doprowadzających, zapewniając niezwykle dokładne odczyty. Zasada działania opiera się na dostarczaniu stałego prądu przez RTD i pomiarze napięcia na nim za pomocą urządzenia pomiarowego o wysokiej impedancji.

Metoda eliminuje włączanie sieci mostowej, a jednocześnie zapewnia bardzo wiarygodne wyniki. Rysunek przedstawia typowy czteroprzewodowy układ okablowania RTD, w którym dokładnie zwymiarowany stały prąd pochodzący z odpowiedniego źródła jest doprowadzany przez L1, L4 i RTD.

Proporcjonalny wynik staje się bezpośrednio dostępny w RTD do L2 i L3 i może być mierzony przy wysokiej impedancji DVM, niezależnie od jego odległości od elementu czujnikowego. Tutaj L1, L2, L3 i L4, które są rezystancjami przewodów, stają się wartościami nieistotnymi, które nie mają wpływu na rzeczywiste odczyty.

Jak zrobić domowy czujnik wysokiej temperatury RTD

Zespół czujnika wysokotemperaturowego można zaprojektować przy użyciu zwykłego „elementu grzejnego”, takiego jak wężownica grzejna lub element „żelazny”. Zasada działania opiera się na powyższych dyskusjach.

Połączenia są proste i wystarczy je wykonać tak, jak pokazano na poniższym SCHEMACIE.