RTD-lämpötilamittaripiirin tekeminen

Tässä viestissä opimme tekemään RTD-lämpötilamittaripiirin ja oppimaan myös erilaisista RTD: stä ja niiden toimintaperiaatteista kaavojen avulla.

Mikä on TTK

RTD- tai vastuslämpötilailmaisin havaitsee anturimetallin resistanssin eron tai kasvun, kun se altistuu lämmölle.

Tämä muutos elementin lämpötilassa, joka on suoraan verrannollinen lämpöön, antaa suoran lukeman sovelletuista lämpötilatasoista.

Artikkelissa selitetään, miten RTD: t toimivat ja kuinka yksinkertainen korkean lämpötilan anturipiiri voidaan tehdä kotitekoisella RTD-laitteella.

Suora lukema vaihtelevina vastusarvoina voidaan saada kuumentamalla tavallista 'lämmitinkäämiä' tai 'rautaa'.

Vastus on suoraan samanlainen kuin altistettu lämpö, ​​vastaa käytettyä lämpöä ja siitä voidaan mitata tavallisella digitaalisella ohmin mittarilla. Lisätietoja.

Kuinka TTK-lämpötilamittarit toimivat

Kaikilla metalleilla on tämä yhteinen perusominaisuus, toisin sanoen ne kaikki muuttavat vastustuskykyään tai johtokykynsä vastauksena lämpöön tai lämpötilan nousuun. Metallin vastus kasvaa sen lämmetessä ja päinvastoin. Tätä metallien ominaisuutta hyödynnetään TTK-toimissa.

Edellä mainittu metallin resistanssin vaihtelu liittyy ilmeisesti sähkövirtaan ja tarkoittaa, että jos virta kulkee metallin läpi, johon kohdistuu jonkinlainen lämpötilan muutos, se tarjoaa vastaavan vastustason käytetylle virralle.

Siksi virta vaihtelee myös suhteessa metallin vaihtelevaan vastukseen, tämä vaihtelu virtalähdössä luetaan suoraan asianmukaisesti kalibroidun mittarin yli. Näin RTD-lämpötilamittari toimii periaatteessa lämpöanturina tai -anturina.

RTD: t määritetään yleisesti 100 ohmilla, mikä tarkoittaa, että elementin tulisi osoittaa 100 ohmia vastusta nolla celsiusasteessa.

RTD: t koostuvat yleensä jalometalliplatinasta, koska sillä on erinomaiset metalliominaisuudet, kuten inerttiys kemikaaleille, hyvä lineaarinen vaste lämpötilaan vs. vastusgradientti, suuri vastuslämpötilakerroin, joka tarjoaa laajemman mittausalueen ja vakauden (kyky pitää lämpötilat ja rajoittaa yhtäkkinen muutos).

TTK: n pääosat

Yllä oleva kuva yksinkertaisesta RTD-lämpötilamittarista esittää tavallisen RTD-laitteen perusrakenteen. Se on yksinkertainen lämpöanturi, joka sisältää seuraavat pääkomponentit:

Ulkokotelo, joka on valmistettu joistakin lämmönkestävistä materiaaleista, kuten lasista tai metallista, ja suljettu ulkoisesti.

Edellä oleva kotelo sulkee ohuen metallilangan, jota käytetään lämmönilmaisimena.

Elementti päätetään kahden ulkoisen joustavan johdon kautta, jotka toimivat anturin tai suljetun metallielementin virtalähteenä.

Lankaelementti on asetettu tarkasti kotelon sisälle siten, että se jakautuu suhteellisesti kotelon koko pituudelle.

Mikä on resistiivisyys

RTD: n perustoimintaperiaate perustuu siihen, että useimmilla johtimilla on lineaarinen vaihtelu perusominaisuuksissaan (johtokyky tai vastus) vaihtelevissa lämpötiloissa.

Juuri metallin resistanssi muuttuu merkittävästi vasteena vaihteleville lämpötiloille.

Tätä metallin resistanssin vaihtelua, joka vastaa sovellettuja lämpötilanmuutoksia, kutsutaan resistanssin lämpötilakertoimeksi tai alfaksi ja ilmaistaan ​​seuraavan kaavan avulla:

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

missä rho on käytetyn elementin tai metallilangan resistanssi, R on sen vastus ohmoina määritellyllä kokoonpanolla.

Resistiivisyyden laskeminen

Yllä olevaa kaavaa voidaan soveltaa edelleen tuntemattoman järjestelmän lämpötilan määrittämiseen R: n yleisen lausekkeen avulla seuraavassa yhtälössä:

R = R (0) + alfa (0 astetta + Tx), jossa R (0) on anturin vastus nollan celsiusasteessa ja Tx on elementin lämpötila.

Yllä olevaa lauseketta voidaan yksinkertaistaa ja kirjoittaa seuraavasti:

Tx = {R - R (0)} / alfaSiksi, kun R = R (0), Tx on = 0 celsiusastetta tai kun R> R (0), Tx> nolla celsiusastetta, kuitenkin kohdassa R> R (0 ), Tx<0 degree Celsius.

On tärkeää huomata, että luotettavien tulosten saavuttamiseksi RTD: tä käytettäessä sovellettavan lämpötilan on oltava tasaisesti jakautunut koko anturielementin pituudelle, jos näin ei tehdä, ulostulossa voi olla epätarkkoja ja epäjohdonmukaisia ​​lukemia.

TTK-tyypit

Edellä selitetyt ehdot viittasivat kaksijohtimisen perus-RTD: n toimintaan, mutta monijohtavien TTK-laitteiden toiminta on monien käytännön rajoitusten takia koskaan tarkka.
Laitteiden tarkentamiseksi lisätään normaalisti lisäpiirit vehnäkivisillan muodossa.
Nämä RTD: t voidaan luokitella 3-johtoisiksi ja 4-johtimisiksi.

Kolme johtoa RTD: Kaavio näyttää tyypilliset 3-johtimiset RTD-yhteydet. Tässä mittausvirta kulkee L1: n ja L3: n läpi, kun L3 käyttäytyy samalla tavalla kuin yksi potentiaalijohdoista.

Niin kauan kuin silta on tasapainossa, virtaa ei kulje L2: n yli, mutta L1 ja L3 ovat vehnäkiviverkon erillisissä haaroissa, vastukset mitätöidään ja niillä on suuri impedanssi Eo: n yli, myös L2: n ja L3: n välisiä vastuksia pidetään samoilla arvoilla.

Parametri varmistaa enintään 100 metrin johtimen käytön, joka päätetään anturista vastaanottopiiriin, ja pitää tarkkuuden kuitenkin 5 prosentin rajoissa toleranssitasosta.

Neljän johtimen RTD: Neljän johtimen RTD on luultavasti tehokkain tekniikka tuottaa tarkkoja tuloksia, vaikka varsinainen RTD on sijoitettu kaukana näytön näytöstä.

Menetelmä poistaa kaikki lyijylangan poikkeamat tuottamaan erittäin tarkat lukemat. Toimintaperiaate perustuu vakiovirran syöttämiseen RTD: n kautta ja sen läpi olevan jännitteen mittaamiseen suuren impedanssin mittauslaitteen kautta.

Menetelmä eliminoi siltaverkon sisällyttämisen ja tarjoaa silti paljon uskottavia tuloksia. Kuvassa on esitetty tyypillinen nelijohtiminen RTD-johdotus, jossa L1: n, L4: n ja RTD: n kautta syötetään tarkalleen mitoitettu vakiovirta, joka on johdettu sopivasta lähteestä.

Suhteellinen tulos tulee suoraan saataville RTD: n kautta L2: n ja L3: n kautta, ja se voidaan mitata korkean impedanssin DVM: llä riippumatta sen etäisyydestä anturielementistä. Tässä L1, L2, L3 ja L4, jotka ovat johtojen vastuksia, muuttuvat merkityksettömiksi arvoiksi, joilla ei ole vaikutusta todellisiin lukemiin.

Kuinka tehdä kotitekoinen RTD-korkean lämpötilan anturi

Korkean lämpötilan anturiyksikkö voidaan suunnitella käyttämällä tavallista 'lämmitinelementtiä', kuten lämmityspatteria tai 'rautaa'. Toimintaperiaate perustuu yllä esitettyihin keskusteluihin.

Liitännät ovat yksinkertaisia ​​ja ne on vain rakennettava seuraavan kaavion mukaisesti.