مجسات RTD هي أجهزة إلكترونية تستخدم لمراقبة درجة حرارة الغازات أو السوائل. تأتي في أنواع مختلفة بما في ذلك الأغشية الرقيقة والنحاس والنيكل. تستخدم بعض الأنواع مقاومًا مرجعيًا ، بينما يستخدم البعض الآخر تكوينًا ثلاثي الرصاص. عادة ما تعتمد هذه المستشعرات على مبدأ المقاومة وتستخدم في العديد من الصناعات المختلفة.
تكوين ثلاثة عملاء
النوع الأكثر شيوعًا من مستشعرات RTD هو تكوين ثلاثة أسلاك. يوفر هذا مزيجًا جيدًا من الراحة والدقة. في حين أنه قد لا يكون دقيقًا لقياسات درجة الحرارة المطلقة ، إلا أنه يعوض الأخطاء التي تسببها مقاومة الرصاص.
تتمثل الخطوة الأولى في اتصال ثلاثي الأسلاك في قياس مقاومة الخيوط. في هذه الحالة ، تضيف مقاومة الخيوط إلى مقاومة RTD. نتيجة لذلك ، يتم حساب المقاومة المتولدة في الدائرة.
الخطوة الثانية هي طرح مقاومة العملاء المتوقعين من مقاومة RTD للحصول على قراءة RTD الحقيقية. هذه هي أفضل طريقة لتحقيق قياسات RTD حقيقية.
من عيوب هذه الطريقة أنها فعالة فقط للقياسات قصيرة المدى. لضمان الحد الأدنى من الخطأ ، يجب أن تكون جميع الأسلاك متساوية في الطول. إذا كان أحد العملاء المتوقعين أقصر ، فسيكون خطأ القياس أكبر.
ميزة أخرى لهذا التصميم هي أن انخفاض الجهد لا يتأثر بمقاومة الرصاص. والسبب في ذلك هو أن التيارات الميدانية متطابقة جيدًا. ومع ذلك ، يمكن أن تكون مقاومة الرصاص مشكلة عند الحاجة إلى قدر كبير من المقاومة.
أخيرًا ، يعد التكوين المكون من سلكين هو الأسهل من الثلاثة. هذا ليس فعالًا جدًا في تطبيقات المقاومة العالية ، ولكنه يعمل بشكل جيد عند استخدامه مع حلقة تعويض.
في حين أن التكوين المكون من سلكين هو الأبسط ، إلا أنه أيضًا الأقل كفاءة في توفير أكثر النتائج دقة. بالنسبة لقياسات درجة الحرارة ، قد يمنحك هذا التصميم قراءة باهظة بسبب المقاومة الإضافية للأسلاك.
النحاس أو النيكل
تستخدم مجسات RTD لقياس درجة الحرارة في التطبيقات الصناعية المختلفة. يمكن الاعتماد عليها في البيئات القاسية. تعمل هذه الأدوات على مبدأ بسيط لنقل الحرارة إلى المقاوم. مع زيادة الحرارة ، تزداد المقاومة أيضًا.
اعتمادًا على نوع المعدن المستخدم في صنع RTD ، ستختلف نسبة المقاومة لدرجة الحرارة. بشكل عام ، كلما زادت المقاومة ، زادت دقة القراءة. ومع ذلك ، يمكن أن تتأثر الدقة أيضًا بجودة السلك المستخدم في صنع RTD.
يشيع استخدام النحاس والنيكل في مجسات RTD. كلاهما غير مكلف نسبيًا ويوفران خطيًا جيدًا ومقاومة للتآكل. بالمقارنة مع البلاتين ، فإنها تفقد دقتها في درجات الحرارة العالية.
النحاس أكثر استقرارًا من النيكل. يشيع استخدامها لقياس درجة حرارة لف المحركات والمولدات. من ناحية أخرى ، فإن البلاتين محصن ضد الأكسدة والتآكل.
النحاس أقل تكلفة مقارنة بعناصر RTD الأخرى. هذا يجعلها خيارًا شائعًا. عادة ، يستخدم النحاس لتطبيقات درجات الحرارة المنخفضة والنيكل لتطبيقات درجات الحرارة العالية.
النيكل معدن خامل كيميائيا. إنه معدن رخيص نسبيًا مناسب للتطبيقات الصناعية الأقل أهمية. لديها نطاق درجة حرارة ضيق للغاية مقارنة بالمعادن الأخرى.
يختلف منحنى المقاومة لكل معدن باختلاف نقاء المعدن. لذلك ، من المهم اختيار المكونات ذات نسبة المقاومة العالية. ستجعل قيمة R0 الأعلى من السهل قياس المقاومة بدقة.
يحتوي البلاتين على معامل درجة حرارة عالية جدًا. يمكن إنتاجه باستخدام سلكين أو ثلاثة. على الرغم من أن البلاتين يمكن أن يكون مكلفًا للغاية ، إلا أنه المادة المفضلة لأجهزة RTD.
فيلم
تستخدم مستشعرات RTD ذات الأغشية الرقيقة لقياس درجة الحرارة في مختلف المجالات. إنها حلول متينة وقوية وفعالة من حيث التكلفة. تتوفر أنواع وأحجام المقاومات في مجموعة متنوعة ويمكن تصميمها بمرونة للعديد من التطبيقات المختلفة.
عادة ، يتم وضع طبقة رقيقة من المعدن على ركيزة خزفية. يتم بعد ذلك طلاء الركيزة الدقيقة بطبقة زجاجية لمزيد من المتانة. بالإضافة إلى ذلك ، عادة ما يتم وضع طبقة واقية على الغلاف المعدني.
ثم يتم تشكيل السلك المقاوم في ملفات صغيرة ويتم تثبيته داخل جسم خزفي. يوفر هذا الحد الأدنى من الضغط الميكانيكي ويسمح بقياسات دقيقة.
يستخدم البلاتين بشكل شائع في بناء مجسات RTD. وهي معروفة بخطيتها العالية ، مما يعني أن التغيير في المقاومة يتطابق تمامًا مع الجهاز. ومع ذلك ، فإن نقاء البلاتين يمكن أن يؤثر على دقة القراءات.
النحاس مادة أخرى شائعة الاستخدام في بناء مستشعر RTD. لديها خطية جيدة ومقاومة جيدة للتآكل. ومع ذلك ، لديها نطاق درجة حرارة محدود.
يستخدم النيكل أيضًا في بناء مستشعرات RTD. يتمتع النيكل بمقاومة كهربائية جيدة ، لكن خطيته معتدلة.
البلاتين هو الاختيار الأكثر دقة ، مع أكبر معامل درجة حرارة موجبة. تتوفر أيضًا مكونات النحاس والنيكل ، لكن تغير مقاومتها لا يكون ثابتًا في درجات الحرارة المرتفعة.
عادة ما يكون التقاطع البارد لمستشعر RTD عبارة عن غلاف معدني مصنوع من Inconel أو الفولاذ المقاوم للصدأ. تتوفر مقابس أو مقابس مختلفة للتقاطع البارد لجهاز الاستشعار. عادة ما تكون متصلة بعنصر الاستشعار باستخدام اللحام أو اللحام.
يمكن تصنيع مستشعرات RTD ذات الأغشية الرقيقة بغلاف من الفولاذ المقاوم للصدأ بقطر 2 مم. ثم يتم الانتهاء من هذه المكونات عن طريق التشذيب بالليزر أو اللحام أو طباعة الشاشة.
المقاومة المرجعية
يعتبر المقاوم المرجعي لمستشعر RTD جزءًا مهمًا من نظام قياس درجة الحرارة. يغير المستشعر المقاومة وفقًا لدرجة الحرارة ، ويقيس الجهاز هذه المقاومة لإنتاج جهد دائرة مفتوحة. هناك العديد من قيم المقاوم القياسية المتاحة والتي تختلف تبعًا لنوع RTD المستخدم.
قيمة المقاومة الاسمية الأكثر شيوعًا هي 100 أوم. البلاتين مادة عنصرية شائعة في RTDs بسبب مقاومته الكيميائية واستقراره. لديها نطاق درجة حرارة تشغيل واسع.
البلاتين موحد على نطاق واسع وأقل عرضة للتلوث. ومع ذلك ، يمكن أن تؤثر درجة حرارة المكون على دقة القياس. بالإضافة إلى ذلك ، فإن السلك البلاتيني نقي جدًا وله إمكانية استنساخ ممتازة للخصائص الكهربائية.
تتطلب العديد من التطبيقات RTDs متعددة. نظرًا لتعقيد RTDs ، من المهم فهم كيفية قيادتها بشكل صحيح.
إحدى الطرق الأكثر شيوعًا هي استخدام مصدر حالي. هذا يسمح بتعويض مباشر أكثر لانخفاضات الجهد. ومع ذلك ، يجب تكييف أساليب الواجهة مع التطبيق.
طريقة أخرى هي استخدام واجهة من سلكين. يقوم اثنان من الخيوط بتوصيل مصدر الطاقة بـ RTD. تساهم الخيوط أيضًا في مقاومة الدائرة. ومع ذلك ، يمكن أن يكون لهؤلاء العملاء المتوقعين تأثير كبير على دقة القراءة.
عند اختيار واجهة ذات سلكين ، يجب على المصمم أن يأخذ في الاعتبار مقاومة عنصر الاستشعار وتوصيل العملاء المتوقعين. يؤدي عدم تعويض مقاومة الرصاص إلى حدوث أخطاء كبيرة في القراءات.
عند اتخاذ قرار بشأن واجهة RTD ، يجب على المصمم اختيار نظام يمكنه التخلص من تأثيرات مقاومة الرصاص. تستخدم بعض التصميمات نظامًا رباعي الأسلاك ، والذي يوفر دقة أكبر في القضاء على مقاومة الرصاص.
معيار التسامح
هناك عدة أنواع مختلفة من معايير التسامح لأجهزة استشعار RTD. اختيار الحق يعتمد على التطبيق.
تتمثل الخطوة الأولى في تحديد نطاق درجة الحرارة الذي تخطط لاستخدام المستشعر فيه. الأكثر شيوعًا ، يتم تحقيق ذلك عن طريق اختيار مادة نقل الحرارة. تحتاج أيضًا إلى التفكير في نوع عنصر الاستشعار الذي تستخدمه. أنواع معينة من عناصر الاستشعار أكثر دقة من غيرها.
هناك نوعان رئيسيان من الأسلاك المستخدمة في مجسات RTD. يتضمن ذلك توصيلات بثلاثة أسلاك ووصلات بأربعة أسلاك. تتطلب كلا الوصلات اهتمامًا خاصًا نظرًا لمقاومة الرصاص المتضمنة.
في معظم الحالات ، تكون أكثر أجهزة RTD دقة هي تلك التي تفي بواحد أو أكثر من المعايير التالية. بشكل عام ، كلما زادت الدقة ، زادت تكلفة المستشعر. من الشائع أيضًا العثور على أجهزة استشعار بدقة كسور ، لكن هذا ليس ممكنًا دائمًا.
غالبًا ما يتم وصف RTDs عالية الدقة على أنها جزء صغير من دقة الفئة ب. هذا مؤشر جيد على أن الشركة المصنعة تفهم مصدر الخطأ.
عادة ما يكون عنصر RTD نفسه مصنوعًا من طبقة رقيقة من البلاتين أو البلاتين. معامل درجة الحرارة 0.385 أوم لكل درجة مئوية. على الرغم من أنه قد يبدو واضحًا ، إلا أن هناك بالفعل العديد من الاختلافات في معامل درجة الحرارة هذا.
يعد منحنى DIN أحد أكثر معايير التحمل شيوعًا لأجهزة استشعار Pt100. يحدد هذا المنحنى خصائص المقاومة ودرجة الحرارة لمستشعر 100 O.
عدادات التدفق الكهرومغناطيسي
لدينا معدات اختبار متطورة وكاملة من الدرجة الأولى في الصناعة ، ومختبرات الاختبار الفيزيائي ، ومعدات معايرة الضغط الأوتوماتيكية ، ومعدات معايرة درجة الحرارة الأوتوماتيكية ، وما إلى ذلك. يمكن أن تضمن المعدات المذكورة أعلاه بشكل كامل توفير منتجات نهائية عالية الدقة للعملاء ، ويمكن أن تضمن يمكن للعملاء تلبية متطلبات الاختبار الشاملة للخصائص الفيزيائية والكيميائية للمواد ، واختبار الأبعاد الهندسية عالي الدقة ، إلخ.
عدادات التدفق الكهرومغناطيسي
لدينا معدات اختبار متطورة وكاملة من الدرجة الأولى في الصناعة ، ومختبرات الاختبار الفيزيائي ، ومعدات معايرة الضغط الأوتوماتيكية ، ومعدات معايرة درجة الحرارة الأوتوماتيكية ، وما إلى ذلك. يمكن أن تضمن المعدات المذكورة أعلاه بشكل كامل توفير منتجات نهائية عالية الدقة للعملاء ، ويمكن أن تضمن يمكن للعملاء تلبية متطلبات الاختبار الشاملة للخصائص الفيزيائية والكيميائية للمواد ، واختبار الأبعاد الهندسية عالي الدقة ، إلخ.
