RTD Sıcaklık Ölçer Devresi Yapma

Bu yazıda bir RTD sıcaklık ölçer devresinin yapımını öğreniyoruz ve ayrıca farklı RTD'ler ve bunların çalışma prensiplerini formüller aracılığıyla öğreniyoruz.

RTD nedir

Bir RTD veya direnç sıcaklık detektörü, ısıya maruz kaldığında sensör metalinin direncindeki farkı veya artışı tespit ederek çalışır.

Isıyla doğru orantılı olan elemanın sıcaklığındaki bu değişiklik, uygulanan sıcaklık seviyelerinin doğrudan okunmasını sağlar.

Makale, rtds'nin nasıl çalıştığını ve ayrıca ev yapımı bir RTD cihazı kullanarak basit bir yüksek sıcaklık sensörü devresinin nasıl yapılacağını açıklar.

Sıradan bir 'ısıtıcı bobini' veya bir 'demir' elementi ısıtarak, değişen direnç değerleri şeklinde doğrudan bir okuma elde edilebilir.

Direnç, maruz kalan ısıya doğrudan eşdeğerdir, uygulanan ısıya karşılık gelir ve sıradan bir dijital Ohm ölçer ile ölçülebilir hale gelir. Daha fazla bilgi edin.

RTD Sıcaklık Ölçerler Nasıl Çalışır?

Tüm metallerin ortak özelliği bu temel özelliğe sahiptir, yani hepsi ısıya veya artan sıcaklıklara tepki olarak dirençlerini veya iletkenlik derecelerini değiştirirler. Bir metalin direnci ısındıkça artar ve bunun tersi de geçerlidir. Metallerin bu özelliğinden RTD'lerde yararlanılır.

Metalin direncindeki yukarıdaki varyasyon açıkça elektrik akımıyla ilgilidir ve bu, akımın bir miktar sıcaklık değişikliğine maruz kalan bir metalden geçmesi durumunda uygulanan akıma karşılık gelen direnç seviyeleri sunacağı anlamına gelir.

Bu nedenle akım, metalin değişen direnciyle orantılı olarak değişir, akım çıkışındaki bu değişiklik, uygun şekilde kalibre edilmiş bir sayaç üzerinden doğrudan okunur. Bu, temelde bir RTD sıcaklık ölçerin bir termal sensör veya dönüştürücü olarak işlev görmesidir.

RTD'ler genellikle 100 Ohm'da belirtilir; bu, elemanın sıfır derece Santigrat'ta 100 Ohm direnç göstermesi gerektiği anlamına gelir.

RTD'ler genellikle kimyasallara karşı inertlik, sıcaklığa karşı direnç gradyanına karşı iyi doğrusal yanıt, büyük direnç sıcaklık katsayısı, daha geniş ölçüm aralığı sağlama ve stabilite (sıcaklıkları tutma ve kısıtlama yeteneği gibi mükemmel metalik özellikleri nedeniyle) asil metal Platin'den oluşur. ani değişim).

Bir RTD'nin Ana Parçaları

Basit bir RTD sıcaklık ölçerin yukarıdaki şekli, standart bir RTD cihazının temel tasarımını göstermektedir. Aşağıdaki ana bileşenleri içeren basit bir termal dönüştürücü türüdür:

Cam veya metal gibi bazı ısıya dayanıklı malzemelerden yapılmış ve dışarıdan kapatılmış bir dış muhafaza.

Yukarıdaki muhafaza, ısı algılama elemanı olarak kullanılan ince bir metal teli çevreler.

Eleman, dönüştürücü veya kapalı metal eleman için akım kaynağı görevi gören iki harici esnek kablo ile sonlandırılır.

Tel eleman, muhafazanın tüm uzunluğu boyunca orantılı olarak yayılacak şekilde muhafazanın içine tam olarak yerleştirilmiştir.

Direnç nedir

RTD'lerin temel çalışma prensibi, çoğu iletkenin değişen sıcaklıklara maruz kaldıklarında temel özelliklerinde (iletkenlik veya direnç) doğrusal bir değişim göstermesi gerçeğine dayanmaktadır.

Değişen sıcaklıklara tepki olarak önemli ölçüde değişen metalin direncidir.

Uygulanan sıcaklık değişikliklerine karşılık gelen bir metalin direncindeki bu değişiklik, direnç sıcaklık katsayısı veya alfa olarak adlandırılır ve aşağıdaki formülle ifade edilir:

alfa = d (rho) / dT = dR / dT ohm / oC (1)

rho, elementin veya kullanılan tel metalin direncidir, R, Ohm cinsinden belirli bir konfigürasyondaki direncidir.

Direnç Nasıl Hesaplanır

Yukarıdaki formül, aşağıdaki denklemde verildiği gibi genel R ifadesi aracılığıyla bilinmeyen bir sistemin sıcaklığını belirlemek için de uygulanabilir:

R = R (0) + alfa (0 derece + Tx), burada R (0) sıfır derece Santigratta sensörün direncidir ve Tx elementin sıcaklığıdır.

Yukarıdaki ifade basitleştirilebilir ve şu şekilde yazılabilir:

Tx = {R - R (0)} / alpha Bu nedenle, R = R (0) olduğunda, Tx = 0 derece Celsius olduğunda veya R> R (0), Tx> sıfır derece Celsius olduğunda, ancak R> R (0) ), Tx<0 degree Celsius.

RTD'leri kullanırken güvenilir sonuçlar elde etmek için, uygulanan sıcaklığın algılama elemanının tüm uzunluğu boyunca eşit şekilde dağıtılması gerektiğine dikkat etmek önemlidir, aksi takdirde çıktıda yanlış ve tutarsız okumalara neden olabilir.

RTD türleri

Yukarıda açıklanan koşullar, iki telli bir temel RTD'nin işleyişine atıfta bulunur, ancak birçok pratik kısıtlama nedeniyle iki telli bir RTD asla doğru değildir.
Cihazları daha doğru hale getirmek için normal olarak bir Wheatstone köprüsü şeklinde ek devre sistemi dahil edilir.
Bu RTD'ler 3 telli ve 4 telli tipler olarak sınıflandırılabilir.

Üç Telli RTD: Şemada tipik 3 telli RTD bağlantıları gösterilmektedir. Burada, ölçüm akımı L1 ve L3'ten geçerken, L3 potansiyel uçlardan biri gibi davranır.

Köprü dengeli durumda olduğu sürece, L2 üzerinden akım geçmez, ancak L1 ve L3, Wheatstone ağının ayrı kollarında bulunur, dirençler sıfırlanır ve Eo boyunca yüksek bir empedans varsayar, ayrıca L2 ve L3 arasındaki dirençler tutulur. aynı değerlerde.

Parametre, sensörden alıcı devreye kadar maksimum 100 metrelik bir telin sonlandırılmasını sağlar ve yine de doğruluğu tolerans seviyelerinin% 5'i dahilinde tutar.

Dört Telli RTD: Dört telli RTD, gerçek rtd monitör ekranından çok uzak mesafelere yerleştirildiğinde bile doğru sonuçlar elde etmenin muhtemelen en verimli tekniğidir.

Yöntem, son derece doğru okumalar üretmek için tüm giriş teli tutarsızlıklarını ortadan kaldırır. Çalışma prensibi, RTD üzerinden sabit bir akım sağlamaya ve yüksek empedans ölçüm cihazı aracılığıyla voltajı ölçmeye dayanır.

Yöntem, bir köprü ağının dahil edilmesini ortadan kaldırır ve yine de çok güvenilir çıktılar sağlar. Şekil, tipik bir dört telli RTD kablolama düzenini göstermektedir. Burada, uygun bir kaynaktan elde edilen, kesin olarak boyutlandırılmış sabit bir akım, L1, L4 ve RTD aracılığıyla uygulanır.

Orantılı bir sonuç, RTD boyunca L2 ve L3 aracılığıyla doğrudan kullanılabilir hale gelir ve algılama elemanından uzaklığına bakılmaksızın yüksek empedanslı bir DVM ile ölçülebilir. Burada tellerin dirençleri olan L1, L2, L3 ve L4, gerçek okumalar üzerinde hiçbir etkisi olmayan önemsiz değerler haline gelir.

Ev Yapımı RTD Yüksek Sıcaklık Sensörü Nasıl Yapılır

Bir yüksek sıcaklık sensör ünitesi, bir ısıtıcı bobin veya bir 'demir' eleman gibi sıradan bir 'ısıtıcı eleman' kullanılarak tasarlanabilir. Çalışma prensibi yukarıdaki tartışmalara dayanmaktadır.

Bağlantılar basittir ve aşağıdaki ŞEKİLDE gösterildiği gibi yapılması gerekir.