سنسور RTD چیست؟ | معرفی سنسور RTD به زبان ساده

در این مقاله از نمایندگی زیمنس در تهران قصد داریم، همه چیز را در رابطه با سنسور RTD بگوییم و انواع آن را از نظر سیم بندی و نوع ساختمان بررسی کنیم، جهت آشنایی با آن تا پایان مقاله همراه ما باشید.

سنسور rtd چیست؟

یکی از انواع سنسورهای دما سنسور rtd است که به صورت سیگنال مقاومتی، سیگنال خروجی آن می‌باشد.

این سنسورها به دما حساس هستند و در اثر حرارت تغییر می‌کنند با تغییر دما مقاومت سنسور RTD تغییر می‌نماید. مقاومت سنسور با بالا رفتن دما افزایش پیدا می‌کند rtd یک سنسور passive device یا سنسور پسیو می‌باشد.

نحوه عملکرد سنسور rtd

با افزایش دمای فلز در سنسورهای RTD در برابر جریان الکتریسته مقاومت آن ها افزایش پیدا می‌کند.

این نوع سنسور یک نوع سنسور دمای passive است. نحوه عملکرد سنسور rtd به این صورت بوده که هنگام استفاده Excitation current یا جریان تحریک به آن اتصال می‌شود؛ سپس اندازه گیری ولتاژ پایانه های آن انجام می‌گردد.

مقدار اندازه گیری شده را با استفاده از یک الگوریتم ساده می‌توان به دما تبدیل کرد. اندازه گیری دمای rtd ها شامل مراحل زیر می‌شوند:

از حسگر جریان الکتریکی سنسور rtd عبور می‌کند از سمت ترنسمیترها یا سیستم کنترلی Control system جریان ارسالی به RTD ها انجام می‌شود.

مقاومت الکتریکی این نوع سنسور با افزایش عنصر مقاومتی یا دمای حسگر افزایش پیدا می‌کند. مقدار دمای متناظر را با اندازه گیری مقاومت الکتریکی می‌توان محاسبه کرد.

استفاده از پل وتسون یکی از روش های اندازه گیری مقاومت بوده با تغییر دما در برابر جریان مقاومت سنسور rtd تغییر پیدا می‌کند.

این تغییرات توسط سنسور RTD تشخیص داده می‌شود؛ سپس نتیجه به ترنسمیتر یا سیستم کنترل ارسال خواهد شد.

بین 0.5 تا 5 ثانیه زمان پاسخ دهی این نوع سنسور ها است به همین دلیل برای فرآیندهای سریع rtd ها مناسب نیستند. خطای Self_heating در هنگام عبور جریان از مدار در سنسورهای مقاومتی بروز می‌کند.

رخ دادن این خطا در rtd ها باعث اتلاف خود گرمایی و توان می‌شود از عوامل تعیین کننده و موثر این خطا می‌توان موارد زیر را نام برد:

• شرایط محیطی
• ساختار داخلی سنسور
• جریان اندازه گیری
• جرم سنسور

انواع سنسور rtd

از نظر پیکربندی انواع سنسور rtd شامل coiled elements – wire – Thin_film – wound می‌شوند.

از نظر سیم بندی این نوع سنسور ها دارای مدل چهار سیمه، سه و یک سیمه هستند. حسگر یا سیم مقاومتی rtd ها ماده‌ی خالص بوده که جنس مس copper، نیکل nickel و پلاتین platinum دارد.

بیشتر این نوع سنسور ها از جنس پلاتین هستند از مزایای پلاتین می‌توان موارد زیر را نام برد:

• خاصیت Chemical inertness یا عدم تاثیر عوامل شیمیایی در پلاتین
• میان مقاومت و دما در این نوع سنسور ها رابطه ی خطی وجود دارد.
• دامنه و رنج وسیع دمایی
• با گذشت زمان به عنوان یک ماده پایدار است.

از سیم های سربی Lead wire یا سیم رابط برای متصل شدن سنسور مقاومتی به ابزار اندازه گیری استفاده می‌شود.

در واقع میان ابزار اندازه گیری و عنصر مقاومت سنسور از سیم های رابط استفاده می‌شود. سیم های رابط که به حسگر RTD متصل شده‌اند دارای مقاومت هستند.

این امر روی دمای اندازه گیری و مقاومت حسگر RTD تاثیر گذار است از rtd های چهار سیمه و سه سیمه برای رفع خطای ایجاد شده و دست یابی به دقت بالاتر استفاده می‌شود.

به دما و محیط نصب هنگام تعیین موادی که سیم rtd را تشکیل داده‌اند باید توجه شود به بیان دیگر درجه حرارت محیط در انتخاب Lead wire یکی از عوامل مهم محسوب می‌شود.

از دیگر نکاتی که در انتخاب این نوع سیم ها باید به آن ها توجه کرد ویژگی غوطه وری در آب و مقاومت در برابر سایش می‌باشد.

از سه نوع سیم های rtd می‌توان موارد زیر را نام برد:

پروب ها یا میله های مجهز به عایق pvc

این پروب ها در برابر سایش مقاومت مناسبی دارند این نوع سیم ها در برابر آب مقاوم هستند.

میله ها PT 100 یا پروب ها با عایق PFA

برای غوطه وری در آب بهترین گزینه محسوب می‌شوند.

پروب های PT با عایق فایبرگلاس

دارای دمای منفی 73 تا 482 درجه هستند برای غوطه وری در آب و سایش مناسب نیستند.

انواع سنسور RTD از نظر سیم بندی

همان طور که قبلا اشاره کرده‌ایم علاوه بر این که RTD ها دارای مقاومت هستند، سیم های Lead wire یا سیم های رابط هم مقاومت دارند.

برای این که تاثیر مقاومت سیم های رابط رفع شود انواع سنسور RTD از نظر سیم بندی متفاوت هستند و انواع مختلفی دارند که شامل سه، دو و چهار سیمه می‌شوند که در ادامه آن ها را شرح داده ایم:

سنسور RTD دو سیمه

از طریق سیم های رابط سنسور rtd به کنترلرها یا ترنسمیتر متصل می‌شود. Lead wire دارای مقاومت است که این مقاومت در سنسورهای دو سیمه جبران نمی‌شود. در واقع به مقاومت سنسور RTD مقاومت سیم های رابط اضافه می‌شود.

هنگامی که مقاومت اندازه گیری شده، افزایش پیدا می‌کند و دمای اندازه گیری نسبت به دمای واقعی بیشتر به نظر می‌رسد. با افزایش طول سیم تاثیر مقاومت lead wire یا سیم های رابط افزایش پیدا می‌کند.

سنسور RTD سه سیمه

برای اندازه گیری مقاومت سیم رابط از سیم سوم و حذف آن از مدار الکتریکی استفاده می‌شود (جهت آشنایی با انواع مدار الکتریکی کلیک کنید.). در صنعت نسبت به دو نمونه دیگر کاربرد بیشتری دارد.

سنسور RTD چهار سیمه

مقاومت سیم های lead wire یا رابط از مقاومت سنسور rtd جدا می‌شود. در اندازه گیری بسیار دقیق استفاده می‌گردد.

جهت مشاهده انواع پی ال سی زیمنس کلیک کنید.

انواع سنسور rtd از نظر ساختمان

پیچیده شدن سیم مقاومت به دور یک هسته‌ی شیشه ایی یا هسته‌ی سرامیکی باعث ساخته شدن rtdها می‌شود. انواع سنسور rtd از نظر ساختمان شامل گزینه های زیر می‌شوند:

• لایه نازک یا Thin_film

این مدل سنسور بین 1 تا 10 نانومتر ضخامت آن است که روی یک بستر سرامیکی لایه بسیار نازکی از مواد مقاومتی تشکیل شده دارای یک پوشش epoxy یا شیشه ای برای محافظت از Thin_film می‌باشد.

• سیم پیچ یا wire_wound

دقت زیادی دارد به ویژه برای دمای بالا، برای ساخت این مدل محصول به دور هسته ی عایق یا دور شاخه یک سیم مقاومتی rtd ها پیچیده شده است.

• المنت های کویل شده یا Coild elements

جایگزین مدل wire_wound شده و برای ساخت آن ها از سیم های مقاومت کویل استفاده می‌شود. این سیم ها در یک قالب سرامیکی پس از کویل شده قرار می‌گیرند.