انواع حسگر دمای مقاومتی RTD

این مقاله حاوی همه چیزهایی است که باید در مورد سنسورهای RTD بدانید.

در مورد موضوعاتی مانند:

سنسور RTD چیست؟
انواع المان های حسگر RTD
سنسور RTD چگونه کار می کند
انواع سنسورهای RTD
و خیلی بیشتر…

سنسور RTD چیست؟

RTD، آشکارساز دمای مقاومت، یک دستگاه سنجش دما غیرفعال است که بر اساس این اصل کار می کند که مقاومت یک فلز با تغییر دما تغییر می کند. جریان الکتریکی که از عنصر یا مقاومت سنسور عبور می کند، مقدار مقاومتی را ایجاد می کند که توسط یک ابزار متصل اندازه گیری می شود که آن را با دما بر اساس ویژگی های مقاومت سنسور RTD مرتبط می کند.

 

انواع عناصر حسگر RTD
طیف گسترده ای از انواع عناصر مورد استفاده برای ساخت سنسورهای RTD وجود دارد. هر یک از انواع مختلف با استانداردهای مختلف مطابقت دارند، محدوده دمایی متفاوتی را اندازه گیری می کنند، در مجموعه ای از اندازه ها هستند و استانداردهای متفاوتی برای دقت دارند. عملکرد اصلی آنها برای اندازه گیری دما با مقاومت یکسان است و هر نوع دارای یک مقدار مقاومت از پیش تعیین شده برای محدوده خاص دماهای خود است.

عناصر مقاومتی بخش مرکزی یک RTD هستند و برای استفاده به شکل خام بسیار خشن و حساس هستند، به این معنی که باید محافظت و محافظت شوند. قرائت یک RTD بر حسب اهم (Ω) اندازه گیری می شود که یک واحد الکتریکی برای اندازه گیری مقاومت است. فلزات مختلفی که به عنوان عناصر مقاومتی استفاده می شوند دارای اندازه گیری مقاومت برای محدوده های مختلف دما هستند. عنصر حسگر RTD جزء حسگری است که با تغییر دما مقاومت آن تغییر می کند. رایج ترین عنصر پلاتین است. عناصر دیگر فلزات عبارتند از مس، نیکل، تنگستن، بالکو و ایریدیوم. با افزایش دمای فلز، مقاومت فلز در برابر جریان الکتریسیته افزایش می یابد. حسگرهای RTD دمای موادی را که با تغییر دمای مواد دارای تغییر قابل پیش بینی مقاومت هستند، اندازه گیری می کنند. استفاده از سنسورهای RTD به دلیل دقت، تکرارپذیری و پایداری آنهاست.

 

پلاتین
عناصر سنسور پلاتین از سیم پلاتین خالص ساخته شده اند و دارای ضریب دمایی مثبت هستند. پایداری خطی و بلند مدت عناصر پلاتین RTD آنها را به یک حسگر بسیار دقیق برای کاربردهای صنعتی تبدیل می کند. عناصر پلاتین RTD می توانند از سیم های مسی استفاده کنند و برای کاربردهای صنعتی که محدوده دمایی وسیعی دارند که به پایداری و خطی بودن نیاز دارد، مناسب هستند.

نیکل

عناصر نیکل به دلیل مقدار مقاومت در هر درجه تغییر دما، محدوده دمایی محدودی دارند و بیش از 300 درجه سانتیگراد یا 572 درجه فارنهایت غیر خطی می شوند، که پردازش دما را از بین می برد و نیاز به تصحیح خطا دارد. آنها مقاومت در برابر خوردگی خوبی دارند و نسبت به RTD های پلاتین قیمت کمتری دارند اما به سرعت پیر می شوند و دقت خود را از دست می دهند. محدوده دمایی آنها 80- تا 260 درجه سانتیگراد یا -112 درجه فارنهایت تا 500 درجه فارنهایت است.

فلز مس
مس مقاومت خطی خوبی در رابطه با تغییر دما دارد اما به دلیل نیروهای مقاومت کم آن به عنصر طولانی تری نسبت به پلاتین نیاز دارد. این واقعیت که مس اکسید می شود، استفاده از آن را به دمای کمتر از 150 درجه سانتی گراد یا 302 درجه فارنهایت محدود می کند. استفاده از RTD های مس به اندازه گیری سیم پیچ برای موتورها، ژنراتورها و توربین ها محدود می شود. اگرچه عناصر مسی خطی بودن خوبی دارند و نسبت به سایر انواع RTD ارزان‌تر هستند، اما به سرعت خطی بودن خود را از دست می‌دهند و جابجا می‌شوند، که پردازش دمایی را کاهش می‌دهد. کاربردهایی که فاقد اتمسفر اکسید کننده هستند از عناصر مسی به دلیل خطی بودن و هزینه کم استفاده می کنند.

 

نمودار زیر مقایسه ای از اثربخشی عناصر مس، نیکل و پلاتین را ارائه می دهد.

بالکو
سنسورهای ساخته شده از Balco یک آلیاژ مقاومت آنیل شده از 70% نیکل و 30% آهن هستند. سنسور Balco 500 اهم مقاومت خطی نسبی را در دماهای بین -40 درجه تا 116 درجه یا -40 درجه تا 240 درجه ایجاد می کند. رسانایی حرارتی بالکو مشابه نیکل است اما مقاومتی دو برابر بیشتر دارد. همانند مس، سنسورهای Balco RTD کم هزینه با ضریب مقاومت بالا و خطی بودن استثنایی و همچنین خواص مکانیکی قوی و مقاومت در برابر خوردگی هستند.

 

 

تنگستن

ویژگی اصلی تنگستن مقاومت بالای آن است که آن را برای کاربردهای دمای بالا ایده آل می کند. مشکل تنگستن این است که شکننده است و کار کردن و شکل دادن آن دشوار است.

 

سایر فلزات
همه فلزات برای تغییر مثبت دما، تغییر مثبت در مقاومت ایجاد می کنند. اگرچه این درست است، اما برخی از فلزات مقاومت بهتری نسبت به سایرین دارند، که آنها را برای استفاده از حسگر RTD بهتر می کند. دو فلزی که به ندرت برای سنسورهای RTD استفاده می شوند طلا و نقره هستند زیرا ضریب مقاومت کمی دارند. هنگام بررسی یک فلز برای استفاده در RTD، مهمترین عامل خلوص آن است، زیرا خلوص یک فلز به شدت بر مقاومت آن تأثیر می گذارد. برای تعیین و تعیین عناصر برای استفاده در RTD، مقاومت آنها بر حسب اهم (Ω) در صفر درجه سانتیگراد اندازه گیری می شود. این باید به 100 Ω مقاومت منجر شود.

 

نویسنده:  محسن لطفی صومعه / منبع: TE Connectivity