RTD hőmérsékletmérő áramkör készítése

Ebben a bejegyzésben megtanuljuk az RTD hőmérsékletmérő áramkör készítését, és a képletek segítségével megismerkedünk a különböző RTD-kkel és azok működési elveivel is.

Mi az a KTF

Az RTD vagy ellenállási hőmérséklet-érzékelő úgy működik, hogy érzékeli az érzékelő fém ellenállásának különbségét vagy növekedését, ha hőnek van kitéve.

Az elem hőmérsékletének ez a változása, amely közvetlenül arányos a hővel, közvetlen leolvasást biztosít az alkalmazott hőmérsékleti szintekről.

A cikk elmagyarázza, hogyan működnek az RTD-k, és azt is, hogyan lehet egyszerű magas hőmérséklet-érzékelő áramkört készíteni házi RTD-eszköz segítségével.

Közvetlen leolvasást változó ellenállási értékek formájában egy közönséges „fűtőtekercs” vagy „vas” elem melegítésével lehet elérni.

Az ellenállás közvetlenül egyenértékű a kitett hővel, megfelel az alkalmazott hőnek és mérhetővé válik egy közönséges digitális Ohm mérőn. Tudj meg többet.

Hogyan működnek a KTF hőmérsékletmérők

Valamennyi fémnek megvan ez az alapvető tulajdonsága, vagyis mindegyik megváltoztatja ellenállását vagy vezetőképességének fokát a hőre vagy az emelkedő hőmérsékletre reagálva. Egy fém ellenállása növekszik, ha melegszik, és fordítva. A fémek ezen tulajdonságát kihasználják a KTF-ek.

A fém ellenállásának fenti változása nyilvánvalóan összefügg az elektromos árammal, és azt jelenti, hogy ha az áramot egy fémen vezetik át, amely valamilyen hőmérsékleti változásnak van kitéve, akkor az alkalmazott áramnak megfelelő szintű ellenállást kínál.

Az áram ezért arányosan változik a fém változó ellenállásával is, ezt az áramkimenet változását közvetlenül leolvassák egy megfelelően kalibrált mérőn. Alapvetően így működik egy RTD hőmérsékletmérő hőérzékelőként vagy átalakítóként.

Az RTD-k általában 100 Ohm értéken vannak megadva, ami azt jelenti, hogy az elemnek 100 Ohm ellenállást kell mutatnia nulla Celsius fokon.

Az RTD-k általában nemesfém-platinából állnak, kiváló fémes tulajdonságai miatt, mint például a vegyi anyagokkal szembeni inertitás, a hőmérsékletre adott jó lineáris válasz az ellenállás gradiensével szemben, a nagy ellenállási hőmérsékleti együttható, szélesebb mérési tartományt biztosít és stabilitás (a hőmérséklet tartásának és korlátozásának képessége) hirtelen változás).

A KTF fő részei

Egy egyszerű RTD hőmérsékletmérő fenti ábrája a szokásos RTD készülék alapvető tervét mutatja. Ez egy egyszerű típusú hőátalakító, amely a következő fő alkatrészeket tartalmazza:

Külső burkolat, amely hőálló anyagból, például üvegből vagy fémből áll, és kívülről lezárva.

A fenti burkolat vékony fémhuzalt foglal magában, amelyet hőérzékelő elemként használnak.

Az elemet két külső rugalmas huzal zárja le, amelyek az átalakító vagy a zárt fém elem áramforrásaként működnek.

A huzalelem pontosan be van állítva a ház belsejébe, így arányosan eloszlik a ház teljes hosszában.

Mi a rezisztencia

Az RTD-k alapvető működési elve azon a tényen alapul, hogy a legtöbb vezető lineáris eltéréseket mutat alapvető jellemzőikben (vezetőképesség vagy ellenállás), ha változó hőmérsékletnek vannak kitéve.

Pontosan a fém ellenállása változik jelentősen a változó hőmérsékletre reagálva.

A fém ellenállásának ezt a változását, amely megfelel az alkalmazott hőmérséklet-változásoknak, ellenállás-hőmérsékleti együtthatónak vagy alfának nevezzük, és a következő képlettel fejezzük ki:

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

ahol rho az alkalmazott elem vagy a huzal ellenállása, R az ellenállása Ohm-ban, meghatározott konfigurációval.

Hogyan lehet kiszámítani az ellenállást

A fenti képlet tovább alkalmazható egy ismeretlen rendszer hőmérsékletének meghatározására R általános kifejezéssel, az alábbi egyenlet szerint:

R = R (0) + alfa (0 fok + Tx), ahol R (0) az érzékelő ellenállása nulla Celsius-fokon, Tx pedig az elem hőmérséklete.

A fenti kifejezés leegyszerűsíthető és így írható:

Tx = {R - R (0)} / alfa Ezért, amikor R = R (0), Tx = 0 Celsius fok, vagy amikor R> R (0), Tx> nulla Celsius fok, de R> R (0) ), Tx<0 degree Celsius.

Fontos megjegyezni, hogy az RTD-k használata során a megbízható eredmények elérése érdekében az alkalmazott hőmérsékletet egyenletesen kell elosztani az érzékelőelem teljes hosszában, ennek elmulasztása pontatlan és következetlen leolvasást eredményezhet a kimeneten.

Az RTD-k típusai

A fent ismertetett feltételek a kétvezetékes típusú alapvető RTD működésére vonatkoztak, azonban a sok gyakorlati korlát miatt a kétvezetékes RTD soha nem pontos.
Az eszközök pontosabbá tétele érdekében általában búzakő híd formájában további áramköröket építenek be.
Ezek az RTD-k a 3-vezetékes és a 4-vezetékes típusok közé sorolhatók.

Háromvezetékes RTD: A diagram egy tipikus 3 vezetékes RTD kapcsolatot mutat. Itt a mérőáram L1 és L3 folyik át, miközben az L3 éppen úgy viselkedik, mint az egyik potenciális vezeték.

Mindaddig, amíg a híd kiegyensúlyozott állapotban van, áram nem halad át az L2-n, ugyanakkor az L1 és L3 a búzakő hálózat külön karjaiban vannak, az ellenállások semmissé válnak, és nagy impedanciát feltételeznek az Eo-n, valamint az L2 és L3 közötti ellenállások is megmaradnak azonos értékeken.

A paraméter biztosítja az érzékelőtől a vevő áramkörig lezárandó vezeték legfeljebb 100 méteres vezetékének használatát, ugyanakkor a pontosságot a tűrésszint 5% -án belül tartja.

Négyvezetékes RTD: A négyvezetékes RTD valószínűleg a leghatékonyabb technika a pontos eredmények elérésére akkor is, ha az aktuális rtd-t a monitor kijelzőjétől nagyon távol helyezzük el.

A módszer kiküszöböli az összes vezetékhuzal-eltérést, így rendkívül pontos leolvasást eredményez. A működési elv azon alapul, hogy az RTD-n keresztül állandó áramot táplálunk, és a rajta lévő feszültséget nagy impedanciájú mérőeszközön keresztül mérjük.

A módszer kiküszöböli a hídhálózat felvételét, és mégis sok hiteles kimenetet nyújt. Az ábra egy tipikus négyvezetékes RTD-huzalozás elrendezését mutatja, ahol az L1, L4 és az RTD-n keresztül egy megfelelő forrásból származó pontosan méretezett állandó áramot vezetnek be.

Egy arányos eredmény közvetlenül elérhetővé válik az RTD-n keresztül az L2 és L3 révén, és nagy impedanciájú DVM-mel mérhető, függetlenül az érzékelő elemtől való távolságától. Itt L1, L2, L3 és L4, amelyek a vezetékek ellenállása, jelentéktelen értékekké válnak, amelyek nincsenek hatással a tényleges leolvasásra.

Hogyan készítsünk házi RTD magas hőmérséklet-érzékelőt

A magas hőmérséklet érzékelő egységet úgy lehet megtervezni, hogy egy közönséges „fűtőelemet”, például fűtőtekercset vagy „vas” elemet használ. A működés elve a fenti megbeszéléseken alapul.

A kapcsolatok egyszerűek, és csak a következő DIAGRAM szerint kell elkészíteni őket.