מה ההבדל בין גלאי טמפרטורת התנגדות (RTD) לצמד תרמי? גם RTDs וגם צמדים תרמיים הם חיישנים המשמשים למדידת חום כמו פרנהייט וקלווין. מכשירים אלה משמשים במגוון רחב של יישומים והגדרות, ולעתים קרובות מציגים לאנשים את הדילמה של בחירה בין RTDs או צמדים תרמיים. לכל חיישן טמפרטורה יש יתרונות וחסרונות משלו ההופכים אותו למתאים לתנאים וסביבות מסוימות.
מה זה RTD?
RTDs עשויים מחוטי מתכת, בדרך כלל נחושת או פלטינה, המציעים התנגדות לזרימת החשמל. ההתנגדות של ה-RTD משתנה כאשר הטמפרטורה שלו משתנה, מה שמאפשר להשתמש בו כמד למדידת חום. RTDs נחשבים מדויקים יותר מאשר צמדים תרמיים שכן יש להם קשר ליניארי בין התנגדות לטמפרטורה. RTDs גם מושפעים פחות משדות אלקטרומגנטיים מאשר צמדים תרמיים.
עיקרון עבודה של RTD
השם האנגלי המלא של RTD הוא "גלאי טמפרטורת התנגדות", אז ליתר דיוק, יש לתרגם אותו כ"גלאי טמפרטורת התנגדות".
RTD הוא סוג מיוחד של נגד שערך ההתנגדות שלו גדל ככל שהטמפרטורה עולה ויורד ככל שהטמפרטורה יורדת. בתעשייה, תכונה זו משמשת למדידת טמפרטורה, ולכן RTD ידוע גם בשם "התנגדות תרמית".
לא כל המתכות מתאימות לייצור RTDs. חומרים העונים על מאפיין זה צריכים לעמוד בדרישות הבאות:
- לערך ההתנגדות של המתכת יש קשר ליניארי עם אנרגיית שינוי הטמפרטורה;
- המתכת רגישה יותר לשינויי טמפרטורה, כלומר, שינוי ההתנגדות (מקדם טמפרטורה) הנגרם משינויי טמפרטורת היחידה הוא גדול יחסית;
- המתכת יכולה להתנגד לעייפות הנגרמת משינויי טמפרטורה ויש לה עמידות טובה;
אין הרבה מתכות העונות על הדרישה הזו. חומרי RTD נפוצים הם: פלטינה (Pt), ניקל (Ni) ונחושת (Cu).
קח התנגדות תרמית פלטינה כדוגמה. על פי ערכי ההתנגדות השונים, ניתן לחלק אותה ל-Pt50, Pt100, Pt200, Pt500 ו-Pt1000.
הערך המספרי בשם מציין את ערך ההתנגדות של ההתנגדות התרמית ב-0°C.
לדוגמה: Pt100, המציין שערך ההתנגדות של החיישן ב-0°C הוא 100Ω.
ו-Pt1000, זה אומר שערך ההתנגדות של החיישן ב-0 ℃ הוא 1000Ω.
ניתן להעריך את ערך ההתנגדות של התנגדות תרמית RTD בטמפרטורות שונות על ידי הנוסחה: R=R0(1+αT).
ב:
1) R0 מייצג את ערך ההתנגדות של RTD ב-0℃;
2) a נקרא מקדם הטמפרטורה, המייצג את ערך השינוי של ההתנגדות בטמפרטורת היחידה;
3) T מייצג את טמפרטורת המדידה, היחידה היא °C;
על פי מספר חוטי ההובלה של התנגדות תרמית RTD, ניתן לחלק את RTD לשני חוטים, שלושה חוטים וארבעה חוטים.
ההובלה של ה-RTD הדו-חוטי היא להוביל ישירות שני חוטים בשני קצוות הנגד למודול מדידת הטמפרטורה. מודול מדידת הטמפרטורה מאמץ את העיקרון של איזון הגשר, ו-RTD משמש כזרוע אחת של הגשר למדידה.
RTD תלת-חוטי יכול לבטל במידה רבה את השפעת מובילי החיישן עצמם על תוצאות המדידה. דיוק הזיהוי השתפר מאוד בהשוואה למערכת הדו-חוטית.
יתרונות גלאי טמפרטורת התנגדות
אין צורך בקו פיצוי, והמחיר זול;
זה יכול לשדר אותות חשמליים למרחקים ארוכים;
רגישות גבוהה ויציבות חזקה;
יכולת החלפה טובה ודיוק גבוה.
חסרונות של התנגדות תרמית:
למרות שהתנגדות תרמית נמצאת בשימוש נרחב בתעשייה. אבל זה דורש עירור כוח.
לא ניתן למדוד שינויי טמפרטורה באופן מיידי.
טווח מדידת הטמפרטורה מוגבל והיישום מוגבל.
מהו צמד תרמי?
צמדים תרמיים, לעומת זאת, עשויים משני סוגים שונים של מתכות המחוברות יחד בקצה החיישן. החיבור בין שתי המתכות הללו מייצר מתח פרופורציונלי להפרש הטמפרטורה בין הצומת לנקודת המדידה. צמדים תרמיים פחות יקרים מ-RTD ויכולים למדוד טווח רחב יותר של טמפרטורות. הם גם מהירים יותר בתגובה לשינויים בטמפרטורה.
עקרון עבודה של צמד תרמי
צמד תרמי הוא אלמנט חישת טמפרטורה. הוא ממיר את אות הטמפרטורה לאות כוח תרמו-אלקטרו-מוטיבי וממיר אותו לטמפרטורת המדיום הנמדד באמצעות מכשיר חשמלי.
העיקרון הבסיסי של צמד תרמי מדידת טמפרטורה היא ששני מוליכים הומוגניים בהרכבים שונים יוצרים לולאה סגורה. כאשר יש שיפוע טמפרטורה בשני הקצוות, זרם יזרום דרך הלולאה. בשלב זה, קיים כוח אלקטרו-מוטיבי של Seebeck - כוח אלקטרו-מוטיבי תרמי בין שני הקצוות. זה נקרא אפקט סיבק.
שני המוליכים ההומוגניים בעלי הרכבים שונים הם האלקטרודות החמות, והקצה עם הטמפרטורה הגבוהה יותר הוא קצה העבודה. הקצה עם הטמפרטורה הנמוכה יותר הוא הקצה החופשי. הקצה החופשי נמצא בדרך כלל בטמפרטורה קבועה כלשהי.
על פי הקשר הפונקציונלי בין כוח תרמו-אלקטרו-מוטיבציה לטמפרטורה, נוצרת טבלת אינדקס של צמד תרמי. טבלת האינדקס מתקבלת בתנאי שטמפרטורת הקצה החופשי היא 0°C. לצמדים תרמיים שונים יש סולמות שונים.
כאשר חומר מתכת שלישי מוחדר ללולאת הצמד התרמי. כל עוד הטמפרטורה של שני הצמתים של החומר זהה. הפוטנציאל התרמואלקטרי שנוצר על ידי הצמד התרמי יישאר קבוע. כלומר, הוא אינו מושפע מהגישה של המתכת השלישית לתוך הלולאה.
לכן, בעת מדידת הטמפרטורה של הצמד התרמי, ניתן לחבר את מכשיר המדידה. לאחר מדידת הכוח התרמו-אלקטרו-מוטיבי, ניתן לדעת את הטמפרטורה של המדיום הנמדד.
יתרונות צמד תרמי:
- דיוק מדידה גבוה: הצמד התרמי נמצא במגע ישיר עם האובייקט הנמדד ואינו מושפע ממדיום הביניים.
- זמן תגובה תרמית מהיר: צמדים תרמיים רגישים לשינויי טמפרטורה.
- טווח מדידה גדול: צמדים תרמיים יכולים למדוד טמפרטורה ברציפות מ-40 עד +1600 מעלות צלזיוס.
- ביצועים אמינים וחוזק מכני טוב.
- חיי שירות ארוכים והתקנה קלה.
סוגים ומבנים של צמדים תרמיים
סוגי צמדים תרמיים צמדים תרמיים כוללים סוג k (ניקל-כרום-ניקל-סיליקון), סוג n (ניקל-כרום-סיליקון-ניקל-סיליקון-מגנזיום), סוג e (ניקל-כרום-נחושת-ניקל), סוג j. (ברזל-נחושת-ניקל), t-סוג (נחושת-נחושת-ניקל), סוג s (פלטינה-רודיום 10-פלטינה), סוג r (פלטינה-רודיום 13-פלטינה), סוג b (פלטינה-רודיום) 30-פלטינה-רודיום 6) וכן הלאה.
צורה מבנית של צמד תרמי: המבנה הבסיסי של צמד תרמי הוא אלקטרודה תרמית, חומר מבודד וצינור מגן. מכשיר תצוגה, מכשיר הקלטה או מחשב ושימוש תומך אחר. בשימוש בשטח מפתחים צמדים תרמיים המתאימים לסביבות שונות על פי גורמים שונים כמו הסביבה והמדיום הנמדד.
לעתים קרובות
שאל
שאלות
מסקנות, באיזה מהם כדאי להשתמש?
זה באמת תלוי באפליקציה הספציפית ומה שחשוב יותר: דיוק או מהירות. אם אתה צריך למדוד טמפרטורות גבוהות מאוד או נמוכות מאוד, צמד תרמי הוא הבחירה הטובה ביותר. אם אתה צריך יותר דיוק, אז RTD הוא הדרך ללכת.
קראו עוד על: מהו פלט אות 0-10V?
פתרונות מדידת טמפרטורה
Sino-Inst הוא יצרן של RTD & צמדים תרמיים למדידת טמפרטורה. אנו מספקים יותר מ-20 סוגים של RTD & צמדים תרמיים. 40% RTD, 60% צמדים תרמיים.
RTD & צמדים תרמיים למדידת דלק סולר משמשים בעיקר למדידת טמפרטורה של מדיומים שונים.
RTD & צמדים תרמיים מאפשרים יציבות מדידת טמפרטורה. זה עונה מאוד על צורכי המדידה של יישומים רבים.
RTD & Thermocouples של Sino-Inst למדידת טמפרטורה, תוצרת סין. בעל איכות טובה, עם מחיר טוב יותר. מכשירי מדידת הטמפרטורה שלנו נמצאים בשימוש נרחב בסין, הודו, פקיסטן, ארה"ב ומדינות אחרות.
כל הצוות ב-Sino-Inst's קיבל הכשרה מצוינת, כך שנוכל להבטיח את מענה לצרכיו של כל לקוח. לסיוע בדרישות המוצר שלך, בין אם מדובר ב-RTD וצמדים תרמיים למדידת טמפרטורה, חיישן זרימה או מכשיר אחר, התקשר אלינו.
בקש ציטוט
וו פנג, יליד 1980, הוא מהנדס גבר מוערך והישגי עם ניסיון רב בתחום האוטומציה. עם למעלה מ-20 שנות ניסיון בתעשייה, וו תרם תרומה משמעותית הן לאקדמיה והן לפרויקטים הנדסיים.
במהלך הקריירה שלו, וו פנג השתתף במספר רב של פרויקטים הנדסיים לאומיים ובינלאומיים. כמה מהפרויקטים הבולטים שלו כוללים פיתוח מערכת בקרה חכמה לבתי זיקוק לנפט, תכנון מערכת בקרה מבוזרת חדשנית עבור מפעלים פטרוכימיים, ואופטימיזציה של אלגוריתמי בקרה עבור צינורות גז טבעי.