В этом посте мы узнаем, как создать схему термометра RTD, а также узнаем о различных RTD и принципах их работы с помощью формул.

Что такое RTD

Датчик температуры RTD или сопротивления работает, обнаруживая разницу или увеличение сопротивления металла датчика, когда он подвергается нагреву.

Это изменение температуры элемента, прямо пропорциональное теплу, обеспечивает прямое считывание применяемых уровней температуры.

В статье объясняется, как работают RTD, а также как сделать простую схему высокотемпературного датчика с использованием самодельного RTD-устройства.

Прямое считывание в виде различных значений сопротивления может быть получено путем нагревания обычной «змеевика нагревателя» или «железного» элемента.

Сопротивление, прямо эквивалентное приложенному теплу, соответствует приложенному теплу и может быть измерено обычным цифровым омметром. Узнать больше.

Как работают измерители температуры RTD

Все металлы обладают этим фундаментальным общим свойством: все они изменяют свое сопротивление или степень проводимости в ответ на нагревание или повышение температуры. Сопротивление металла увеличивается по мере его нагрева и наоборот. Это свойство металлов используется в RTD.

Вышеупомянутое изменение сопротивления металла, очевидно, связано с электрическим током и означает, что если ток проходит через металл, который подвергается некоторому изменению температуры, будет обеспечивать соответствующие уровни сопротивления приложенному току.

Таким образом, ток также изменяется пропорционально изменяющемуся сопротивлению металла, и это изменение в выходном токе напрямую считывается соответствующим калиброванным измерителем. Вот как в основном термометр сопротивления работает как термодатчик или преобразователь.

RTD обычно указывается на 100 Ом, что означает, что элемент должен показывать сопротивление 100 Ом при нулевом градусе Цельсия.

RTD обычно состоят из благородного металла платины из-за ее превосходных металлических характеристик, таких как инертность к химическим веществам, хорошая линейная реакция на температуру в зависимости от градиента сопротивления, большой температурный коэффициент сопротивления, обеспечивающий более широкий диапазон измерений и стабильность (способность удерживать температуры и неожиданное изменение).

Основные части RTD

На приведенном выше рисунке простого термометра RTD показана базовая конструкция стандартного устройства RTD. Это простой тип теплового преобразователя, состоящий из следующих основных компонентов:

Внешний корпус, состоящий из термостойкого материала, такого как стекло или металл, и герметизированный снаружи.

Вышеупомянутый кожух закрывает тонкую металлическую проволоку, которая используется в качестве теплового элемента.

Элемент заканчивается двумя внешними гибкими проводами, которые действуют как источник тока для преобразователя или закрытого металлического элемента.

Проволочный элемент точно устанавливается внутри шкафа так, чтобы он равномерно распределялся по всей длине шкафа.

Что такое удельное сопротивление

Основной принцип работы RTD основан на том факте, что большинство проводников демонстрируют линейное изменение их основных характеристик (проводимости или сопротивления) при воздействии различных температур.

Именно удельное сопротивление металла значительно изменяется в зависимости от температуры.

Это изменение удельного сопротивления металла, соответствующее приложенным изменениям температуры, называется температурным коэффициентом сопротивления или альфа и выражается следующей формулой:

альфа = d (rho) / dT = dR / dT Ом / oC (1)

где rho - удельное сопротивление используемого элемента или металлической проволоки, R - его сопротивление в Ом при заданной конфигурации.

Как рассчитать удельное сопротивление

Вышеупомянутая формула может быть дополнительно применена для определения температуры неизвестной системы с помощью общего выражения R, как указано в следующем уравнении:

R = R (0) + альфа (0 градусов + Tx), где R (0) - сопротивление датчика при нулевом градусе Цельсия, а Tx - температура элемента.

Приведенное выше выражение можно упростить и записать как:

Tx = {R - R (0)} / alpha Следовательно, когда R = R (0), Tx = 0 градусов Цельсия, или когда R> R (0), Tx> ноль градусов Цельсия, однако при R> R (0 ), Tx<0 degree Celsius.

Важно отметить, что для достижения надежных результатов при использовании RTD прикладываемая температура должна быть равномерно распределена по всей длине чувствительного элемента, несоблюдение этого может привести к неточным и несогласованным показаниям на выходе.

Типы RTD

Вышеуказанные условия относятся к работе двухпроводного базового RTD, однако из-за многих практических ограничений двухпроводный RTD никогда не бывает точным.
Чтобы сделать устройства более точными, обычно включаются дополнительные схемы в виде моста Уитстона.
Эти RTD можно разделить на 3-проводные и 4-проводные.

Трехпроводный RTD: На схеме показаны типичные трехпроводные соединения RTD. Здесь измерительный ток протекает через L1 и L3, в то время как L3 ведет себя как один из потенциальных выводов.

Пока мост находится в сбалансированном состоянии, ток не проходит через L2, однако L1 и L3 находятся в разных ответвлениях сети Уитстона, сопротивления обнуляются и принимают высокий импеданс через Eo, также поддерживаются сопротивления между L2 и L3. при одинаковых значениях.

Параметр обеспечивает использование максимум 100 метров провода, который должен быть соединен от датчика до приемной цепи, при этом сохраняя точность в пределах 5% от уровней допуска.

“какой анемометр используется для измерения ”

Четырехпроводный RTD: Четырехпроводный RTD, вероятно, является наиболее эффективным методом получения точных результатов, даже когда фактический RTD размещается на большом расстоянии от дисплея монитора.

Этот метод устраняет все несоответствия проводов для получения чрезвычайно точных показаний. Принцип работы основан на подаче постоянного тока через RTD и измерении напряжения на нем с помощью устройства измерения высокого импеданса.

Этот метод исключает включение мостовой сети, но дает очень надежные результаты. На рисунке показана типичная четырехпроводная разводка RTD. Здесь точно рассчитанный постоянный ток, полученный от подходящего источника, подается через L1, L4 и RTD.

Пропорциональный результат становится напрямую доступным через RTD через L2 и L3 и может быть измерен с помощью цифрового вольтметра с высоким импедансом, независимо от его расстояния от чувствительного элемента. Здесь L1, L2, L3 и L4, которые представляют собой сопротивления проводов, становятся незначительными значениями, которые не влияют на фактические показания.

Как сделать самодельный датчик высокой температуры RTD

Блок высокотемпературного датчика может быть сконструирован с использованием обычного «нагревательного элемента», такого как змеевик нагревателя или «железный» элемент. Принцип работы основан на вышеизложенном.

Соединения просты и их нужно просто сконструировать, как показано на следующей ДИАГРАММЕ.