Oprettelse af et RTD-temperaturmålerkredsløb

I dette indlæg lærer vi oprettelsen af ​​et RTD-temperaturmålerkredsløb og lærer også om forskellige RTD'er og deres arbejdsprincipper gennem formler.

Hvad er en FTU

En RTD- eller modstandstemperaturdetektor fungerer ved at registrere forskellen eller øge modstanden i sensormetallet, når det udsættes for varme.

Denne ændring i elementets temperatur er direkte proportional med varmen, giver en direkte aflæsning af de anvendte temperaturniveauer.

Artiklen forklarer, hvordan rtds fungerer, og hvordan man laver et simpelt højtemperatursensorkredsløb ved hjælp af en hjemmelavet RTD-enhed.

En direkte aflæsning i form af forskellige modstandsværdier kan opnås ved opvarmning af en almindelig 'varmelegeme' eller et 'jern' element.

Modstanden svarer direkte til den udsatte varme, svarer til den påførte varme og bliver målbar over en almindelig digital Ohm-måler. Lær mere.

Sådan fungerer RTD-temperaturmålere

Alle metaller har denne grundlæggende egenskab til fælles, det vil sige at de alle ændrer deres modstand eller ledningsgraden som reaktion på varme eller stigende temperaturer. Modstanden af ​​et metal øges, når det opvarmes og omvendt. Denne egenskab ved metaller udnyttes i FTU'er.

Ovenstående variation i metalets modstand er tydeligvis relateret til elektrisk strøm og betyder, at hvis strøm ledes gennem et metal, der udsættes for en vis temperaturændring, vil det tilbyde tilsvarende modstandsniveauer over for den påførte strøm.

Strømmen varierer derfor også proportionalt med metalets varierende modstand, denne variation i strømoutput læses direkte over en passende kalibreret måler. Sådan fungerer en RTD-temperaturmåler som en termisk sensor eller transducer.

RTD'er er almindeligt specificeret ved 100 ohm, hvilket betyder at elementet skal vise modstand på 100 ohm ved nul grad Celsius.

RTD'er består generelt af det ædle metal Platinum på grund af dets fremragende metalliske egenskaber som inertitet over for kemikalier, god lineær reaktion på temperatur versus resistensgradient, stor modstandstemperaturkoefficient, hvilket giver bredere måleområde og stabilitet (evne til at holde temperaturer og begrænse pludselig ændring).

Hoveddele af en FTU

Ovenstående figur af en simpel RTD-temperaturmåler viser det grundlæggende design af en standard RTD-enhed. Det er en simpel type termotransducer, der består af følgende hovedkomponenter:

En ydre kabinet, der består af noget varmebestandigt materiale såsom glas eller metal og forseglet udvendigt.

Ovenstående beklædning omslutter en tynd metaltråd, der anvendes som det varmedetekterende element.

Elementet termineres gennem to eksterne fleksible ledninger, der fungerer som strømkilden for transduceren eller det lukkede metalelement.

Trådelementet er præcist indstillet inde i kabinettet, så det er proportionalt spredt over hele kabinettet.

Hvad er resistivitet?

Det grundlæggende funktionsprincip for FTU'er er baseret på det faktum, at de fleste ledere viser en lineær variation i deres grundlæggende egenskab (ledningsevne eller modstand), når de udsættes for varierende temperaturer.

Præcis er det metalets resistivitet, der ændrer sig betydeligt som reaktion på forskellige temperaturer.

Denne variation i resistiviteten af ​​et metal svarende til de anvendte temperaturændringer kaldes modstandstemperaturkoefficient eller alfa og udtrykkes ved hjælp af følgende formel:

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

hvor rho er resistiviteten af ​​elementet eller det anvendte trådmetal, er R dets modstand i ohm med en specificeret konfiguration.

Sådan beregnes modstand

Ovenstående formel kan anvendes yderligere til bestemmelse af temperaturen i et ukendt system gennem den generelle ekspression af R som angivet i følgende ligning:

R = R (0) + alfa (0 grad + Tx), hvor R (0) er sensorens modstand ved nul grad Celsius, og Tx er elementets temperatur.

Ovenstående udtryk kan forenkles og skrives som:

Tx = {R - R (0)} / alfa Derfor, når R = R (0), er Tx = 0 grader Celsius, eller når R> R (0), Tx> nul grad Celsius, dog ved R> R (0 ), Tx<0 degree Celsius.

Det vil være vigtigt at bemærke, at for at opnå pålidelige resultater, mens du bruger RTD'er, skal den anvendte temperatur være jævnt fordelt over hele længden af ​​sensorelementet, hvis det ikke gøres, kan det resultere i unøjagtige og inkonsekvente aflæsninger ved udgangen.

Typer af FTU'er

Ovenstående forklarede betingelser henviste til funktionen af ​​en to-leder type grundlæggende FTU, men på grund af mange praktiske begrænsninger er en to-leder FTU aldrig nøjagtige.
For at gøre enhederne mere nøjagtige er der normalt inkorporeret yderligere kredsløb i form af en hvedestensbro.
Disse RTD'er kan klassificeres som 3-leder og 4-leder typer.

Three Wire RTD: Diagrammet viser en typisk 3-wire RTD-forbindelse. Her strømmer målestrømmen gennem L1 og L3, mens L3 opfører sig lige som en af ​​de potentielle ledere.

Så længe broen er i en afbalanceret tilstand, passerer ingen strøm over L2, men L1 og L3 er i separate arme af hvetestenetværket, modstandene bliver annulleret og antager en høj impedans over Eo, og der holdes også modstande mellem L2 og L3 ved identiske værdier.

Parameteren sikrer brugen af ​​maksimalt 100 meter ledning, der skal afsluttes fra sensoren op til det modtagende kredsløb og alligevel holde nøjagtigheden inden for 5% af toleranceniveauerne.

Four Wire RTD: Fire wire RTD er sandsynligvis den mest effektive teknik til at producere nøjagtige resultater, selv når den faktiske rtd er placeret langt væk fra monitorens display.

Metoden annullerer alle uoverensstemmelser mellem blytråd og producerer ekstremt nøjagtige aflæsninger. Driftsprincippet er baseret på at tilføre en konstant strøm gennem RTD og måle spændingen over den gennem en højimpedansmåleenhed.

Metoden eliminerer inkluderingen af ​​et bronetværk og giver alligevel meget troværdige output. Figuren viser et typisk firetråds RTD-ledningslayout her, hvor en nøjagtigt dimensioneret konstant strøm afledt af en passende kilde påføres gennem L1, L4 og RTD.

Et proportionalt resultat bliver direkte tilgængeligt på tværs af RTD gennem L2 og L3 og kan måles med DVM med høj impedans, uanset afstanden fra sensorelementet. Her bliver L1, L2, L3 og L4, som er ledernes modstand, ubetydelige værdier, der ikke har nogen indflydelse på de faktiske aflæsninger.

Hvordan man laver en hjemmelavet RTD sensor til høj temperatur

En højtemperatursensorenhed kan designes ved hjælp af et almindeligt 'varmelegeme' som en varmelegeme eller et 'jern' element. Driftsprincippet er baseret på ovenstående diskussioner.

Forbindelserne er enkle og skal bare konstrueres som vist i den følgende DIAGRAM.