اندازه گیرهای مقاومتی دما  RTD:

در بخش قبل اندازه گیری دما توسط ترموکوپل آموزش داده شد.در این بخش قصد داریم اندازه گیرهای مقاومتی دما را معرفی کنیم.

Resistance Temperature Detector)  RTD) به اندازه گیرهای مقاومتی دما اشاره میکند.

اولین بار هامفری دیوی کشف کرد که مقاومت فلزات با دما ، رابطه مستقیم دارد یعنی با افزایش دما مقاومت فلزات افزایش می یابد وسالها بعد ویلیام زیمنس اولین ترمومتر مقاومتی را با استفاده از پلاتین ساخت.

تمام فلزات دارای خاصیت افزایش مقاومت بر اثر افزایش دما هستند ولی برخی از فلزات به دلیل خواص ذاتی دیگر بیشتر مورد استفاده قرار میگیرند.

امروزه پلاتین به دلیل رنج اندازه گیری و دقت بالا ، پایداری خوب و خروجی خطی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.رنج اندازه گیری RTD از جنس پلاتین بین ( 630  تا  182 – ) C°  می باشد.

هرچه ضریب مقاومت مخصوص فلز بالاتر باشد ، خطای اندازه گیری کاهش خواهد یافت.به همین دلیل از طلا و نقره در ساخت RTD استفاده نمی شود.

تنگستن مقاومت زیادی دارد و چون شکننده و آسیب پذیر است ، فقط در دماهای بالا استفاده میشود.

مس ارزان است و دارای خروجی خطی میباشد ولی فقط قادر به اندازه گیری حداکثر دمای 120 C° است.از نیکل با توجه به حساسیت بالای آن در صنعت استفاده می شود.(ضریب افزایش مقاومت 0.0067 در مقابل 0.00385پلاتین).

در نامگذاری RTD ها از یک سری حروف و اعداد استفاده میشود که حروف بیانگر جنس فلز مورد استفاده و عدد نشان دهنده ی مقاومت RTD در دمای صفر درجه سانتی گراد میباشد.
به خاطر تغییرات کوچک RTD ها نسبت به دما, آنها را طوری طراحی میکنند که در دمای صفر درجه دارای مقداری مقاومت باشند .به عنوان مثال سنسور دمای RTD ، PT100 از جنس پلاتین و در صفر درجه سانتی گراد دارای 100 اهم مقاومت است.

ضریب آلفا α :
ضریب مقاومت حرارتی فلزات بیانگر میزان تغییر مقاومت بر اثر تغییر 1 واحد دماست که بر حسب “اهم بر درجه سلسیوس”  بیان میشود.ضریب حرارتی چند فلز را مشاهده میکنید:
نیکل 0.0067
مس0.042
پلاتین 0.00385
تنگستن0.0045

روش ساخت RTD

RTD ها به دو صورت ساخته میشوند:
1 – روش سیم پیچی : در این روش یک سیم نازک به دور یک هسته سرامیکی پیچیده میشود.سیم پیچی تا جایی ادامه می یابد که مقاومت آن در دمای صفر درجه به مقدار تعیین شده برسد.این مقاومت معمولا 100 اهم است ولی RTD هایی با مقاومت های مختلف 50 ، 500  و … نیز وجود دارند.

2- روش فیلم نازک: در این روش یک لایه از فلز را بر روی یک هسته قرار می دهند و سپس ضخامت آنرا کاهش می دهند تا به مقاومت مورد نظر برسد.

محاسبه مقاومت RTD ها در دماهای مختلف :

R= R0(1+ αT)                                                                                                                                  : T

 دمای مورد نظر بر حسب C°

R : مقاومت RTD در دمای مورد نظر بر حسب اهم

R0 : مقاومت در دمای صفر درجه بر حسب اهم

 α : ضریب حرارتی فلز تشکیل دهندهRTD

قرائت  RTD

برای قرائت مقاومت RTD یک جریان ثابت ضعیف توسط کنترلر در آن جاری می شود و سپس با اندازه گیری ولتاژ دو سر آن مقدار مقاومت محاسبه می شود.وقتی ارتباط بین سنسور و کنترلر با دو سیم برقرار می شود ، ولتاژی که کنترلر می بیند شامل افت ولتاژ دو سر RTD  وافت ولتاژ ناشی از مقاومت سیم است.بنابر این مقاومت مسیر باعث ایجاد خطا در اندازه گیری می شود.

 نکته : جریانی که در مقاومت RTD جاری می شود باعث گرم شدن آن نیز می شود که این پدیده نیز باعث ایجاد خطا در اندازه گیری می گردد.به این پدیده خود گرمایی گفته می شود.

دو راه برای از بین بردن این اثر وجود دارد :

1- روش چهار سیمه :

در این روش از دو سیم جریان ثابت عبور می کند و ولت متر به دو سیم دیگر متصل می شود.چون مقاومت داخلی ولت متر بی نهایت است ، بنابر این جریانی از دو سیم عبور نمی کند.

هنگامی که از سیم جریان عبور نکند افت ولتاژ در آن صفر بوده و در اندازه گیری مقاومت خطا ایجاد نمی شود.مطابق شکل از مسیرهای L1 و L2 جریان عبور نمی کند و فقط ولتاژ قرائت می شود.

2- روش سه سیمه و پل وتسون:

مقاومت مسیر در دو بازوی مختلف پل قرار می گیرد و خنثی می شود.

در شکل پیداست که از سیم L2 جریان نمی گذرد و مقاومت سیم های L1 و L2  با هم خنثی می شود.

.

.

———-w————i——-——-k———–i————-

  اشتراک گذاری شده توسط :   ویکی پاور

——-p———o———–w———-e———r———-