ในโพสต์นี้เราได้เรียนรู้การสร้างวงจรวัดอุณหภูมิ RTD และเรียนรู้เกี่ยวกับ RTD ต่างๆและหลักการทำงานผ่านสูตร

RTD คืออะไร

RTD หรือเครื่องตรวจจับอุณหภูมิความต้านทานทำงานโดยตรวจจับความแตกต่างหรือความต้านทานที่เพิ่มขึ้นของโลหะเซ็นเซอร์เมื่ออยู่ภายใต้ความร้อน

การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิขององค์ประกอบนี้เป็นสัดส่วนโดยตรงกับความร้อนทำให้อ่านระดับอุณหภูมิที่ใช้โดยตรง

บทความนี้อธิบายถึงวิธีการทำงานของ rtds และวิธีสร้างวงจรเซ็นเซอร์อุณหภูมิสูงแบบง่ายๆโดยใช้อุปกรณ์ RTD แบบโฮมเมด

การอ่านค่าโดยตรงในรูปแบบของค่าความต้านทานที่แตกต่างกันสามารถหาได้จากการให้ความร้อนกับ 'ขดลวดความร้อน' ธรรมดาหรือองค์ประกอบ 'เหล็ก'

ความต้านทานที่เทียบเท่าโดยตรงกับความร้อนที่ได้รับนั้นจะสอดคล้องกับความร้อนที่ใช้และสามารถวัดได้จากเครื่องวัดโอห์มดิจิตอลทั่วไป เรียนรู้เพิ่มเติม.

เครื่องวัดอุณหภูมิ RTD ทำงานอย่างไร

โลหะทุกชนิดมีคุณสมบัติพื้นฐานนี้เหมือนกันนั่นคือทั้งหมดเปลี่ยนความต้านทานหรือระดับของการนำไฟฟ้าตามความร้อนหรืออุณหภูมิที่สูงขึ้น ความต้านทานของโลหะจะเพิ่มขึ้นเมื่อได้รับความร้อนและในทางกลับกัน คุณสมบัติของโลหะนี้ถูกใช้ใน RTD

การแปรผันของความต้านทานของโลหะข้างต้นมีความสัมพันธ์กับกระแสไฟฟ้าอย่างชัดเจนและหมายความว่าหากกระแสไฟฟ้าผ่านโลหะซึ่งอยู่ภายใต้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิบางอย่างจะให้ระดับความต้านทานที่สอดคล้องกับกระแสไฟฟ้า

ดังนั้นกระแสจึงแปรผันตามสัดส่วนด้วยความต้านทานที่แตกต่างกันของโลหะการแปรผันของเอาต์พุตปัจจุบันนี้จะถูกอ่านโดยตรงผ่านมิเตอร์ที่ปรับเทียบอย่างเหมาะสม นี่คือวิธีที่เครื่องวัดอุณหภูมิ RTD ทำงานเป็นเซ็นเซอร์ความร้อนหรือตัวแปลงสัญญาณ

โดยทั่วไปจะระบุ RTD ที่ 100 โอห์มซึ่งหมายความว่าองค์ประกอบควรแสดงความต้านทาน 100 โอห์มที่ศูนย์องศาเซลเซียส

RTD โดยทั่วไปประกอบด้วยโลหะมีตระกูล Platinum เนื่องจากลักษณะโลหะที่ยอดเยี่ยมเช่นความเฉื่อยต่อสารเคมีการตอบสนองเชิงเส้นที่ดีต่ออุณหภูมิเทียบกับการไล่ระดับความต้านทานค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิความต้านทานสูงให้การวัดที่กว้างขึ้นและความเสถียร (ความสามารถในการกักเก็บอุณหภูมิและ จำกัด การเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหัน)

ส่วนหลักของ RTD

รูปด้านบนของเครื่องวัดอุณหภูมิ RTD อย่างง่ายแสดงการออกแบบพื้นฐานของอุปกรณ์ RTD มาตรฐาน เป็นเครื่องแปลงสัญญาณความร้อนประเภทง่ายๆที่ประกอบด้วยส่วนประกอบหลักดังต่อไปนี้:

ตัวเครื่องด้านนอกซึ่งประกอบด้วยวัสดุทนความร้อนเช่นแก้วหรือโลหะและปิดผนึกภายนอก

ปลอกด้านบนล้อมรอบด้วยลวดโลหะบาง ๆ ซึ่งใช้เป็นองค์ประกอบตรวจจับความร้อน

องค์ประกอบถูกยกเลิกผ่านสายไฟภายนอกสองเส้นซึ่งทำหน้าที่เป็นแหล่งกระแสสำหรับตัวแปลงสัญญาณหรือองค์ประกอบโลหะที่ปิดล้อม

องค์ประกอบสายไฟได้รับการตั้งค่าอย่างแม่นยำภายในกล่องหุ้มเพื่อให้กระจายไปตามความยาวทั้งหมดของกล่องหุ้มได้อย่างเหมาะสม

Resistivity คืออะไร

หลักการทำงานพื้นฐานของ RTD ขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าตัวนำส่วนใหญ่แสดงการแปรผันเชิงเส้นในลักษณะพื้นฐาน (การนำไฟฟ้าหรือความต้านทาน) เมื่ออยู่ภายใต้อุณหภูมิที่แตกต่างกัน

เป็นค่าความต้านทานของโลหะที่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญตามอุณหภูมิที่แตกต่างกัน

การแปรผันของความต้านทานของโลหะที่สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่ใช้นี้เรียกว่าค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิความต้านทานหรืออัลฟาและแสดงผ่านสูตรต่อไปนี้:

อัลฟา = d (rho) / dT = dR / dT โอห์ม / C (1)

โดยที่ rho คือความต้านทานขององค์ประกอบหรือลวดโลหะที่ใช้ R คือความต้านทานเป็นโอห์มพร้อมการกำหนดค่าที่ระบุ

วิธีการคำนวณความต้านทาน

สูตรข้างต้นสามารถนำไปใช้เพิ่มเติมเพื่อกำหนดอุณหภูมิของระบบที่ไม่รู้จักผ่านนิพจน์ทั่วไปของ R ดังที่ระบุในสมการต่อไปนี้:

R = R (0) + alpha (0 องศา + Tx) โดยที่ R (0) คือความต้านทานของเซ็นเซอร์ที่ศูนย์องศาเซลเซียสและ Tx คืออุณหภูมิขององค์ประกอบ

นิพจน์ข้างต้นสามารถทำให้ง่ายขึ้นและเขียนเป็น:

Tx = {R - R (0)} / alpha ดังนั้นเมื่อ R = R (0), Tx เท่ากับ = 0 องศาเซลเซียสหรือเมื่อ R> R (0), Tx> ศูนย์องศาเซลเซียสอย่างไรก็ตามที่ R> R (0 ), Tx<0 degree Celsius.

สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้ในขณะที่ใช้ RTD อุณหภูมิที่ใช้จะต้องกระจายอย่างสม่ำเสมอตลอดความยาวทั้งหมดขององค์ประกอบการตรวจจับการไม่ทำเช่นนั้นอาจส่งผลให้การอ่านที่เอาต์พุตไม่ถูกต้องและไม่สอดคล้องกัน

ประเภทของ RTD

เงื่อนไขที่อธิบายข้างต้นอ้างถึงการทำงานของ RTD พื้นฐานประเภทสองสายอย่างไรก็ตามเนื่องจากข้อ จำกัด ในทางปฏิบัติหลายประการทำให้ RTD สองสายไม่ถูกต้อง
เพื่อให้วงจรเพิ่มเติมที่แม่นยำยิ่งขึ้นในรูปแบบของสะพานวีทสโตนนั้นโดยปกติจะรวมเข้าด้วยกัน
RTD เหล่านี้สามารถแบ่งได้เป็นประเภท 3 สายและ 4 สาย

Three Wire RTD: แผนภาพแสดงการเชื่อมต่อ RTD แบบ 3 -wire ทั่วไป ที่นี่กระแสไฟฟ้าที่วัดได้จะไหลผ่าน L1 และ L3 ในขณะที่ L3 ทำหน้าที่เป็นหนึ่งในโอกาสในการขาย

ตราบใดที่สะพานอยู่ในสภาพสมดุลไม่มีกระแสไหลผ่าน L2 อย่างไรก็ตาม L1 และ L3 อยู่ในแขนแยกของเครือข่ายวีทสโตนความต้านทานจะถูกทำให้เป็นโมฆะและถือว่ามีอิมพีแดนซ์สูงใน Eo และยังมีความต้านทานระหว่าง L2 และ L3 ที่ค่าเท่ากัน

พารามิเตอร์ช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะมีการยกเลิกการใช้สายไฟสูงสุด 100 เมตรจากเซ็นเซอร์จนถึงวงจรรับและยังคงความแม่นยำไว้ภายใน 5% ของระดับความทนทาน

“o และฉันหมายถึงอะไรบนสวิตช์ ”

Four Wire RTD: RTD สี่สายน่าจะเป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการให้ผลลัพธ์ที่ถูกต้องแม้ว่า rtd จริงจะถูกวางไว้ในระยะที่ห่างไกลจากจอแสดงผลของจอภาพก็ตาม

วิธีนี้จะยกเลิกความคลาดเคลื่อนของลวดตะกั่วทั้งหมดเพื่อให้อ่านค่าได้แม่นยำมาก หลักการทำงานขึ้นอยู่กับการจ่ายกระแสคงที่ผ่าน RTD และวัดแรงดันไฟฟ้าผ่านอุปกรณ์วัดอิมพีแดนซ์สูง

วิธีนี้ช่วยลดการรวมเครือข่ายบริดจ์และยังให้ผลลัพธ์ที่น่าเชื่อถือมาก รูปแสดงโครงร่างการเดินสาย RTD สี่สายทั่วไปที่นี่กระแสคงที่ที่ได้รับการวัดขนาดอย่างแม่นยำที่ได้มาจากแหล่งที่เหมาะสมจะถูกนำไปใช้ผ่าน L1, L4 และ RTD

ผลลัพธ์ตามสัดส่วนจะสามารถใช้ได้โดยตรงใน RTD ถึง L2 และ L3 และสามารถวัดได้ด้วย DVM ที่มีความต้านทานสูงโดยไม่คำนึงถึงระยะทางจากองค์ประกอบการตรวจจับ ที่นี่ L1, L2, L3 และ L4 ซึ่งเป็นความต้านทานของสายไฟกลายเป็นค่าเล็กน้อยที่ไม่มีผลต่อการอ่านจริง

วิธีสร้างเซนเซอร์อุณหภูมิสูง RTD แบบโฮมเมด

หน่วยเซ็นเซอร์อุณหภูมิสูงสามารถออกแบบได้โดยใช้ 'องค์ประกอบฮีตเตอร์' ธรรมดาเช่นขดลวดฮีตเตอร์หรือชิ้นส่วน 'เหล็ก' หลักการของการดำเนินการเป็นไปตามการอภิปรายข้างต้น

การเชื่อมต่อนั้นง่ายและจำเป็นต้องสร้างตามที่แสดงใน DIAGRAM ต่อไปนี้