Pobierz PDF
RTD to czujniki mierzące temperaturę, które wykorzystują zależność rezystancji/temperatury materiału do pomiaru temperatury ciała. Element czujnika składa się z czystych materiałów, takich jak platyna, nikiel i miedź. RTD mają wyższą dokładność i stabilność w porównaniu do termopar, zwykle w zakresie poniżej 600 °C.
Zależność rezystancji od temperatury:
Ten Opór a temperatura Zależność ta jest określana jako zmiana rezystancji elementu na stopień zmiany temperatury. Ta względna zmiana rezystancji nazywana jest Współczynnik oporu temperaturowego (α) i pozostaje ona niemal stała w całym zakresie temperatur czujnika.
Platyna jest najbardziej preferowanym materiałem do Czujniki RTD Ponieważ w przeciwieństwie do innych pierwiastków, charakteryzuje się on wysoce liniową zależnością rezystancji od temperatury, powtarzalną w szerokim zakresie temperatur. Ta liniowa temperatura waha się od (-272,5) °C do (961,78) °C. Platyna jest również preferowana ze względu na swoją obojętność chemiczną, co czyni ją idealną do stosowania w każdych warunkach.
Czujniki wykonane zgodnie ze standardem Międzynarodowej Skali Temperatur (ITS-90) są również czujnikami platynowymi.
Miedź również charakteryzuje się dobrą liniową zależnością rezystancji od temperatury, jednak utlenia się powyżej 150°C, co sprawia, że nie nadaje się do stosowania w wyższych temperaturach.
Nikiel wykazuje zależność nieliniową powyżej 300 °C, co ogranicza jego zakres temperatur.
Liniową zależność rezystancji od temperatury przyjmuje się w zakresie 0 °C – 100 °C.
α = (R100 - R0)/ (R0 x ΔT)
Gdzie,
R100 jest rezystancją czujnika w temperaturze 100 °C
R0 jest rezystancją czujnika przy 0 °C
ΔT to jest różnica temperatur
Czysta platyna ma Alfa= 0,003925 Ω/ (Ω·°C) dla zakresu 0 – 100°C.
Jednak dopuszczalna wartość określona w normach IEC 60751 i ASTM E-1137 wynosi
Alfa = 0,00385 Ω/ (Ω·°C)
Wartość Alfa jest różnicowany poprzez proces zwany domieszkowaniem, w którym zanieczyszczenia są w kontrolowany sposób łączone z siecią cząsteczkową platyny.
Elementy RTD są również dostępne z rezystancjami 200, 500 i 1000 Ω przy 0°C. Tego typu RTD są znane odpowiednio jako PT200, PT500 i PT1000. Współczynniki temperaturowe tych typów są również takie same jak PT100, ale zapewniają one większą zmianę rezystancji na stopień Celsjusza, co z kolei daje wyższą rozdzielczość.
Rodzaje elementów RTD:
- Termowizja cienkowarstwowa RTD: Ten typ RTD jest najczęściej używany ze względu na solidną konstrukcję i opłacalność. Ten cienkowarstwowy element jest wytwarzany przez powlekanie małego ceramicznego chipa bardzo cienką (0,0001”) warstwą platyny, a następnie cięcie laserowe lub chemiczne trawienie ścieżki oporowej w warstwie platynowej. Następnie jest ona powlekana cienką warstwą szkła, aby chronić ją przed czynnikami zewnętrznymi. Te czujniki są mniej stabilne niż inne typy.
- Zwinięty czujnik RTD: Ten typ elementu RTD jest zwykle wykonany z drutu platynowego. Ultracienki drut platynowy (20 mikronów) jest zwijany, a następnie umieszczany wewnątrz ceramicznych izolatorów z podwójnymi otworami. Przewody przedłużające są przyspawane punktowo do końców drutu platynowego, a następnie zespół jest cementowany na miejscu. Tego typu RTD zapewniają najwyższą dokładność, ale nie nadają się do trudnych warunków.
- Czujnik RTD z nawiniętym drutem: Ten typ elementu RTD jest wytwarzany przez nawijanie drutu elementu wokół środkowego trzpienia, który jest zwykle wykonany z ceramiki. Następnie uzwojenie jest pokrywane szkłem lub innym materiałem izolacyjnym w celu ochrony i zabezpieczenia uzwojeń. Następnie przewody uzwojenia są punktowo spawane do przedłużaczy i mocowane do korpusu za pomocą ceramicznego cementu lub epoksydu
Klasy i standardy RTD:
- Klasa A: Uważa się, że charakteryzuje się on wysoką dokładnością i tolerancją temperatury lodu na poziomie ±0,06 oma.
- Klasa B: Model ten charakteryzuje się niższą dokładnością i tolerancją płaszcza lodowego na poziomie ±0,12 oma.
Dokładność czujnika RTD maleje wraz ze wzrostem temperatury.
Istnieją dwa standardy dla platyny
- Norma europejska lub norma DIN/IEC
- Amerykański standard
Norma europejska, zwana również normą DIN, jest uznawana za ogólnoświatowy standard dla czujników RTD platynowych.
Norma ta nazywana jest również DIN/IEC 60751. Stanowi ona, że rezystancja elektryczna czujnika RTD powinna wynosić 100,00 Ω w temperaturze 0°C, a współczynnik temperaturowy rezystancji powinien wynosić 0,00385 Ω/ Ω/°C w zakresie od 0 do 100°C.
Inne normy dla czujników PT100RTD:
| Standard | Współczynnik R100/R0 |
| Numer katalogowy 43760 | 1.385 |
| Specyfikacja okrążenia w USA | 1.3926 |
| Specyfikacja przemysłowa USA. | 1.3911 |
| Specyfikacja kanadyjska. | 1.3889 |
| Mil – T-24388 | 1.3924 |
| Japoński JIS C 1604 | 1.3916 |
- Platynowe czujniki temperatury rezystancyjne (PRT) zapewniają doskonałą dokładność w szerokim zakresie temperatur od -200 do 850°C.
- Standardowy platynowy czujnik RTD (SPRT): To specjalny zestaw PRT służący do przeprowadzania interpolacji według stałych punktów odniesienia Międzynarodowej Skali Temperatur z 1990 r. (ITS-90), której zakres wynosi od 13,8033 K (punkt potrójny wodoru) do 1244,93 K (punkt zamarzania srebra).
Konfiguracje przewodów doprowadzających:
Czujniki RTD są dostępne z 3 różnymi konfiguracjami przewodów.
Dwa przewody BRT:
Dwuprzewodowy RTD to najprostsza konfiguracja przewodów. Jeden przewód jest przymocowany do każdej strony elementu. Pomiar może być wykonany za pomocą dowolnego urządzenia wyposażonego w pomiar rezystancji, w tym podstawowych woltomierzy (VOM). Jest to jednak najmniej dokładny sposób pomiaru temperatury ze względu na fakt, że rezystancja przewodu doprowadzającego jest połączona szeregowo z elementem pomiarowym. Im dłuższy przewód doprowadzający, tym większy będzie wpływ na rezystancję.
Trzy przewody BRT:
Jest to najpopularniejsza konfiguracja do zastosowań przemysłowych. Aby zminimalizować wpływ rezystancji przewodów, można zastosować konfigurację trzyprzewodową. W tym przypadku dwa przewody czujnika znajdują się na sąsiednich ramionach. W każdym ramieniu mostka występuje rezystancja przewodu, dzięki czemu rezystancja jest znoszona, o ile rezystancje dwóch przewodów są dokładnie takie same. Ta konfiguracja pozwala na zastosowanie kabla o długości do 600 m.
Czteroprzewodowy czujnik RTD:
Jest to najdokładniejsza metoda pomiaru rezystancji RTD. Jest ona najczęściej stosowana w laboratoriach precyzyjnych i rzadko stosowana w przemyśle. Ta konfiguracja zwiększa dokładność i niezawodność mierzonej rezystancji, rezystancja przewodu doprowadzającego w tym przypadku jest zerowa. Ten obwód RTD usuwa wpływ niedopasowanych rezystancji na przewody doprowadzające. Stały prąd przepływa przez L1 i L4, L2 i L3 mierzą spadek napięcia na elemencie RTD. Kod kolorów dla tej konfiguracji to 2 czerwone i 2 białe przewody.
