تفاوت بین حسگر RTD و ترموکوپل

تفاوت بین RTD و ترموکوپل
RTD ها و ترموکوپل ها حسگرهایی هستند که برای اندازه گیری گرما بر حسب واحد فارنهایت یا کلوین استفاده می شوند. هر دو ابزار خوانش دما را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کنند. RTD ها بر اساس اصل مقاومت کار می کنند که با تغییرات دما به طور یکنواخت اتفاق می افتد. ترموکوپل ها بر اساس این اصل کار می کنند که وقتی دو فلز به یکدیگر متصل می شوند، اختلاف پتانسیلی در نقطه تماس وجود دارد که با تغییرات دما تغییر می کند.

از آنجایی که هر دو ابزار برای اندازه گیری طیفی از دماها در شرایط مختلف طراحی شده اند، تصمیم گیری در مورد اینکه کدام یک از ابزارها بهتر از دیگری است دشوار است. مقایسه آنها با بررسی برخی از ویژگی های خاص آنها مفیدتر است.

محیط / Environment
اکثر قرائت‌های دما در محیط‌های نامناسب که در آن شرایط خورنده، اکسیدکننده و کاهش‌دهنده جو وجود دارد، انجام می‌شود. علاوه بر شرایط ناخوشایند، لرزش، صدا و برق نیز وجود دارد.

RTD ها سیمی در محفظه های محافظ هستند و در برابر شرایط سخت و خطرناک مقاوم و مقاوم هستند. برای حفاظت بیشتر، RTD ها را می توان با پرفلوئوروآلکوی (PFA) پلی ترترا فلوئورواتلین برای استفاده در حمام های آبکاری و سیستم های تحت فشار پوشش داد. ترموکوپل ها با قاب های فلزی در مقابله با شرایط خورنده و اکسید کننده بسیار توانا هستند. هنگام استفاده از اتصالات ترموکوپل در معرض، باید مراقب بود.

 

هزینه / Cost

قیمت یک ترموکوپل کمتر از RTD است که دو تا سه برابر بیشتر از یک ترموکوپل هزینه دارد و قادر به خواندن محدوده های دمایی یکسان است. تفاوت قیمت بین ترموکوپل و RTD به دلیل هزینه کمتر تولید برای تولید ترموکوپل است. علاوه بر این، ترموکوپل ها به تنظیمات و کالیبراسیون منظم و همچنین زمان راه اندازی و نصب طولانی تری نیاز دارند.

محدوده اندازه گیری / Measurement Range
RTD ها قادر به اندازه گیری دما تا 1000 درجه سانتیگراد هستند، اگرچه بدست آوردن خوانش های دقیق بالای 400 درجه سانتیگراد می تواند دشوار باشد. ترموکوپل ها می توانند دما را تا 1800 درجه سانتی گراد اندازه گیری کنند. هنگام انتخاب ابزار مورد استفاده، قانون کلی استفاده از RTD برای دماهای کمتر از 850 درجه سانتیگراد است. برای دمای بالای 850 درجه سانتیگراد، بهتر است از ترموکوپل استفاده کنید.

اکثر کاربردهای صنعتی بین 200 تا 400 درجه سانتیگراد کار می کنند که RTD ها را بهترین انتخاب می کند.

زمان پاسخ / Response Time
RTD ها و ترموکوپل ها به سرعت به تغییرات دما پاسخ می دهند و ترموکوپل ها کمی سریعتر هستند. تنظیمات مختلفی را می توان در RTD ها انجام داد تا زمان پاسخگویی آنها را افزایش دهد.

ابعاد / Dimensions
در ابعاد این دو ساز تفاوت کمی وجود دارد. آنها کوچک با قطر 0.5 میلی متر هستند. اگرچه مشکوک است، اما ممکن است لازم باشد محل نصب را بررسی کنید تا ببینید کدام دستگاه مناسب است.

ارتعاشات / Vibrations
ساخت و طراحی RTD ها آنها را مستعد خرابی در محیط هایی می کند که ارتعاشات وجود دارد. ترموکوپل‌ها تحت تأثیر ارتعاشات قرار نمی‌گیرند و در آن شرایط می‌توانند خوانش‌هایی را ارائه کنند.

 

خود گرمایشی / Self-Heating

RTD ها برای کار کردن به منبع تغذیه و ولتاژ نیاز دارند. توان لازم 1 میلی آمپر تا 10 میلی آمپر است و حداقل است اما می تواند باعث گرم شدن عنصر پلاتین RTD شود که بر دقت آن تأثیر می گذارد. ترموکوپل ها نیازی به منبع تغذیه ندارند و تحت تاثیر گرما قرار نمی گیرند.

استفاده طولانی مدت / Long Term Use
RTD ها به مراتب پایدارتر هستند و قادر به ارائه خوانش های دقیق و دقیق برای مدت طولانی هستند. ترموکوپل ها میدان های الکترومغناطیسی (EMF) تولید می کنند که در طول زمان به دلیل اکسیداسیون، خوردگی و تغییرات در خواص متالورژیکی عناصر حسگر تغییر می کنند. هنگامی که یک ترموکوپل شروع به رانش می کند، اثر برگشت ناپذیر است.

اندازه گیری های تک نقطه ای / Single Point Measurements
طراحی ترموکوپل‌ها این امکان را فراهم می‌کند که نقطه اندازه‌گیری را تا نقطه‌ای که دو فلز به یکدیگر جوش می‌شوند، باریک شود، که در هنگام کار با ترموکوپل‌ها به عنوان "نوک برهنه" تعریف می‌شود. اندازه گیری سنسور RTD با در نظر گرفتن مقدار متوسط در طول کل سطح عنصر پلاتین محاسبه می شود. این یک نقطه ضعف برای عناصر بزرگ مانند PT100 است، در حالی که عناصر کوچکتر مانند PT1000 به ندرت این مشکل را دارند، زیرا تامین کنندگان پیشرو عناصر PT1000 را به کوچکی 1 میلی متر در 1.5 میلی متر ارائه می دهند.

رانش / Drift
طراحی حسگرهای RTD رانش آنها را کاهش می‌دهد، که این امکان را برای سنسورهای RTD فراهم می‌کند تا خوانش‌های پایداری را برای مدت طولانی‌تری نسبت به ترموکوپل‌ها ایجاد کنند. برخلاف سنسورهای RTD، ترموکوپل‌ها در طول زمان دارای رانش بالایی هستند که ناشی از ناهمگونی سیم‌هایی بیشتر طول می کشد. این به دلیل وجود جبران اتصال سرد است که به سرعت اتصال گرم واقع در نوک سنسور به تغییر دما پاسخ نمی دهد. سنسورهای RTD دوام بیشتری دارند و نسبت به تغییرات دما سریعتر واکنش نشان می دهند.

 

حساسیت / Sensitivity
سنسورهای ترموکوپل به دلیل تغییر دما در نقطه تماس، نوک برهنه، زمان پاسخگویی سریع تری دارند، اما رسیدن به تعادل حرارتی بیشتر طول می کشد. این به دلیل وجود جبران اتصال سرد است که به سرعت اتصال گرم واقع در نوک سنسور به تغییر دما پاسخ نمی دهد. سنسورهای RTD دوام بیشتری دارند و نسبت به تغییرات دما سریعتر واکنش نشان می دهند.

 

دقت / Accuracy
RTD ها بالاترین دقت را ارائه می دهند و ممکن است زمانی که دقت اندازه گیری دما در حدود ± 0.05 درجه سانتی گراد تا 0.1 ± درجه سانتی گراد باشد، راه حل ترجیحی باشد. ترموکوپل ها دقتی در حدود ± 0.2 درجه سانتیگراد تا 0.5 ± درجه سانتیگراد دارند. برای مصارف صنعتی، RTD ها بسیار دقیق تر هستند و می توانند خوانش هایی با دقت 0.1C ایجاد کنند. دقت ترموکوپل در 1C بسیار کمتر است.

نمودار زیر یک ابزار مقایسه ای مختصر برای بررسی RTD ها، ترموکوپل ها و ترمیستورها ارائه می دهد.

 

کاربردهایی که نیاز به دقت دارند و در دمای کمتر از 500 درجه سانتیگراد کار می کنند، سنسورهای دمای RTD انتخاب مناسبی هستند. ترموکوپل‌هایی که محدوده دمایی وسیع‌تری دارند، برای فرآیندهای ساده‌ای که به زمان پاسخ سریع‌تر و توانایی اندازه‌گیری نقاط خاص نیاز دارند، ایده‌آل هستند.

سنسورهای RTD دقیق تر، پایدارتر و قابل تکرار با دریفت کمتر هستند. آنها یک سیگنال خروجی قوی دارند که حساسیت و خطی بودن را افزایش می دهد. سنسورهای RTD گران‌تر هستند، محدوده عملیاتی محدودی دارند و حداکثر دمای عملیاتی پایین‌تری دارند. ترموکوپل‌ها ارزان‌تر، بادوام‌تر هستند و می‌توانند طیف وسیع‌تری از دماها را اندازه‌گیری کنند، اما دقت پایین‌تری دارند و دریفت بالایی دارند که باعث می‌شود کالیبراسیون‌های مکرر انجام شود که به هزینه کلی آنها می‌افزاید.

هنگام انتخاب سنسور دما، مهم است که مزایا و معایب RTD ها و ترموکوپل ها را در نظر بگیرید. ملاحظات اصلی عملکرد خاص آنها و عوامل فرآیندی است که آنها نظارت خواهند کرد. در کاربردهایی که اندازه مهم است، باید توجه داشت که RTD ها بزرگتر از ترموکوپل هستند.

 

انواع ترموکوپل
ترموکوپل ها به انواعی طبقه بندی می شوند که هر نوع برای شرایط دمایی خاص مناسب است. برای سازگاری با محیط‌های مختلف، هر کلاس از ترموکوپل ساختاری برای مطابقت با یک کاربرد خاص دارد.

انواع ترموکوپل عبارتند از تایپ های زیر:

تایپ E: مناسب برای شرایط خلاء، بی اثر، اکسید کننده خفیف یا کاهش دهنده.
تایپ J: در جاهایی که اکسیژن محدودی وجود دارد استفاده می شود.
تایپ K: به حفاظت فلزی یا سرامیکی نیاز دارد.
تایپ N: در برابر اکسیداسیون ناشی از گوگرد مقاومت می کند.
تایپ T: در محیط های اکسید کننده یا احیا کننده استفاده می شود
تایپ R، تایپ S و تایپ B: باید با نوعی لوله محافظت شود که شرایط ایجاب می کند
تایپ P: باید مانند ترموکوپل های S، R و B محافظت شود. این منحنی تایپ K را در دماهای بالا تقریب می زند و می تواند در اتمسفرهای اکسید کننده یا بی اثر با محدوده دمایی تا 1260 درجه سانتی گراد یا 2300 درجه فارنهایت استفاده شود.

 

 

نویسنده: محسن لطفی صومعه / منبع: IQSdirectory