Израда круга РТД мерача температуре

У овом посту сазнајемо како се израђује круг РТД мерача температуре, а такође кроз формуле учимо о различитим РТД-има и њиховим принципима рада.

Шта је РТД

РТД или детектор отпорне температуре делује откривањем разлике или повећања отпора метала сензора када је подвргнут топлоти.

Ова промена температуре елемента која је директно пропорционална топлоти, омогућава директно очитавање примењених нивоа температуре.

Чланак објашњава како РТДС функционише, као и како направити једноставан круг сензора високе температуре помоћу домаћег РТД уређаја.

Директно очитавање у облику променљивих вредности отпора може се добити загревањем обичног „калема грејача“ или „гвозденог“ елемента.

Отпор који је директно еквивалентан подложној топлоти, одговара примењеној топлоти и постаје мерљив преко обичног дигиталног мерача Ома. Сазнајте више.

Како функционишу РТД мерачи температуре

Свим металима је заједничко ово основно својство, тј. Сви они мењају свој отпор или степен проводљивости као одговор на топлоту или пораст температуре. Отпор метала се повећава како се загрева и обрнуто. Ово својство метала искоришћава се у истраживањима и истраживањима.

Горе наведена варијација отпора метала очигледно је повезана са електричном струјом и значи да ће, ако струја прође кроз метал који је подвргнут некој температурној промени, пружити одговарајуће нивое отпора примењеној струји.

Струја такође варира пропорционално са променљивим отпором метала. Ова варијација у излазу струје очитава се директно на одговарајуће калибрисаном бројилу. То је начин на који РТД мерач температуре функционише као термички сензор или претварач.

РТД-ови су обично наведени на 100 охма, што значи да би елемент требало да покаже отпор од 100 охма на нула степени Целзијуса.

РТД-ови се генерално састоје од племенитог метала Платинум због својих изврсних металних карактеристика попут инертности на хемикалије, доброг линеарног одзива на температуру у односу на градијент отпора, великог коефицијента температуре отпора, пружајући шири опсег мерења и стабилност (способност задржавања температуре и ограничења изненадна промена).

Главни делови РТД-а

Горња слика једноставног РТД мерача температуре приказује основни дизајн стандардног РТД уређаја. То је једноставан тип термичког претварача који садржи следеће главне компоненте:

Спољно кућиште, које је направљено од неког материјала отпорног на топлоту, попут стакла или метала, и споља је запечаћено.

Горње кућиште затвара танку металну жицу која се користи као елемент за детекцију топлоте.

Елемент је завршен кроз две спољне флексибилне жице које делују као извор струје за претварач или затворени метални елемент.

Жичани елемент је прецизно постављен унутар кућишта тако да је пропорционално распоређен по целој дужини кућишта.

Шта је отпор

Основни принцип рада РТД-а заснован је на чињеници да већина проводника показује линеарне варијације у својим основним карактеристикама (проводљивост или отпор) када су подвргнуте променљивим температурама.

Управо се отпорност метала значајно мења као одговор на променљиве температуре.

Ова варијација отпорности метала која одговара примењеним температурним променама назива се коефицијентом температуре отпора или алфа и изражава се следећом формулом:

алфа = д (рхо) / дТ = дР / дТ ома / оЦ (1)

где је рхо отпорност употребљеног елемента или металне жице, Р је његов отпор у ома са задатом конфигурацијом.

Како израчунати отпорност

Горња формула се може даље применити за одређивање температуре непознатог система кроз општи израз Р као што је дато у следећој једначини:

Р = Р (0) + алфа (0 степен + Тк), где је Р (0) отпор сензора при нултој степени Целзијуса, а Тк температура елемента.

Горњи израз се може поједноставити и написати као:

Тк = {Р - Р (0)} / алфа Дакле, када је Р = Р (0), Тк је = 0 степени Целзијуса, или када је Р> Р (0), Тк> нула степени Целзијуса, међутим код Р> Р (0 ), Тк<0 degree Celsius.

Важно је напоменути да се за постизање поузданих резултата током коришћења РТД-а примењена температура мора равномерно распоредити по целој дужини сензорског елемента, уколико то не учини, може доћи до нетачних и недоследних очитавања на излазу.

Врсте РТД-а

Горе објашњени услови односили су се на функционисање основног РТД-а са две жице, међутим због многих практичних ограничења двожични РТД никада нису тачни.
Да би уређаји били тачнији, нормално су уграђена додатна кола у облику моста од жита.
Ови РТД се могу класификовати као типови са три и четири жице.

Трожични РТД: Дијаграм приказује типичне 3-жичне РТД везе. Овде мерна струја протиче кроз Л1 и Л3, док се Л3 понаша баш као један од потенцијалних каблова.

Све док је мост у уравнотеженом стању, струја не пролази кроз Л2, међутим Л1 и Л3 су у одвојеним краковима житне мреже, отпори се поништавају и попримају високу импедансу преко Ео, такође се одржавају отпори између Л2 и Л3 на идентичним вредностима.

Параметар осигурава употребу највише 100 метара жице која треба да се заврши од сензора до прихватног круга, а притом задржава тачност унутар 5% нивоа толеранције.

Четворожични РТД: Четворожични РТД је вероватно најефикаснија техника за постизање тачних резултата чак и када је стварни ртд постављен на далеко удаљености од екрана монитора.

Метода уклања све разлике у оловној жици да би произвела изузетно тачна очитавања. Принцип рада заснован је на напајању константне струје кроз РТД и мерењу напона на њему кроз уређај за мерење високе импедансе.

Метода елиминише укључивање мостовне мреже, а опет пружа много веродостојних резултата. На слици је приказан типичан четворожични РТД ожичење, овде се прецизно димензионисана константна струја изведена из одговарајућег извора примењује преко Л1, Л4 и РТД.

Пропорционални резултат постаје директно доступан преко РТД-а кроз Л2 и Л3 и може се мерити помоћу ДВМ високе импедансе, без обзира на његову удаљеност од сензорског елемента. Овде Л1, Л2, Л3 и Л4, који су отпори жица, постају безначајне вредности које немају утицаја на стварна очитавања.

Како направити домаћи РТД сензор за високе температуре

Јединица сензора за високу температуру може се конструисати употребом обичног „грејног елемента“ попут завојнице грејача или „гвозденог“ елемента. Принцип рада заснован је на горе наведеним дискусијама.

Везе су једноставне и треба их само конструисати као што је приказано у следећем ДИЈАГРАМУ.