ТДС або термометри опору є найкращим вибором для електричного вимірювання температури до 600 °C. Необхідна конструкція залежить від конкретного застосування. Дізнайтеся більше про різні типи, функціональність і конструкцію розумних датчиків температури!
RTD розшифровується як "резистивний детектор температури" і означає датчик температури, який використовує взаємодію омічного опору і температури. Тому датчик також називають термометром опору. Залежно від застосування, RTD доступні з різними елементами опору.
Датчики температури з платиновим чипом, як правило, використовуються в RTD. З точки зору користувача, платина має велику перевагу - вона дуже стабільна в довгостроковій перспективі. Зазвичай використовується датчик Pt100. Позначення "Pt" означає платину, а цифра "100" - базовий опір 100 Ом при 0 °C. Опір Pt100 збільшується приблизно на 0,38 Ом на кожен градус Кельвіна при підвищенні температури. Датчики температури Pt1000 також використовуються в промислових цілях. Тут електричні характеристики вдесятеро вищі (базовий опір 1000 Ω і температурний коефіцієнт близько 3,8 Ω/Кельвін).
Датчик Pt100 у складі термометра опору
Зміна температури безпосередньо впливає на електричний опір металевого провідника і, таким чином, дозволяє робити висновки про температуру. Температурний коефіцієнт або температурний коефіцієнт платинових датчиків (приблизно 0,38 %/Кельвін) ґрунтується на фізичних властивостях платини; основні опори випливають із технічних характеристик. Характеристична крива зафіксована в стандарті DIN EN 60751, так що застосування RTD є відносно простим. RTD підключається до блоку обробки даних, і польовий пристрій визначає омічний опір. Зазвичай в польових пристроях доступні такі лінеаризації, як Pt100 і Pt1000, після чого пристрій визначає температуру датчика за омічним опором. Для отримання додаткової інформації про конструкцію та функції термометрів опору, подивіться відео.
Термометри опору містять датчик температури, який в найпростішому випадку підключений до з'єднувального кабелю. Залежно від застосування, термометри опору також доступні зі з'єднувальною головкою або зі з'єднувальним штекером, а також у вигляді вставного, вкручуваного або контактного датчика. Нижче наведено кілька прикладів термометрів опору.
Структура RTD: 1 - датчик, 2 - внутрішня лінія, 3 - з'єднувальна лінія
З'єднувальна головка має гніздо для приєднання з'єднувального кабелю. Термометр фіксується за допомогою фланця. Термометри цього типу дозволяють вимірювати температуру до 600 °C і часто використовуються в пічному будівництві.
Вкручувані термометри дозволяють герметично завершити процес. У випадку термометрів зі з'єднувальним кабелем максимальна температура обмежується кабелем. Максимальні температури можуть бути виміряні близько 400 °C.
Перевага поверхневих зондів полягає в тому, що вони не потребують технологічного з'єднання. Вони вимірюють температуру поверхні і, таким чином, дозволяють робити висновки про температуру середовища в трубопроводі або резервуарі. Однак точні вимірювання з їх допомогою неможливі.
Вставний термометр з приєднувальною головкою
Вкручуваний термометр зі з'єднувальним кабелем
Контактний датчик
Щоб полегшити монтаж/демонтаж вкручуваних термометрів, часто буває корисно придбати їх зі штекером. Найчастіше використовуються системи з'єднання, показані нижче.
Машинний роз'єм M12 × 1 4-полюсний згідно з IEC 60947-5-2
Роз'єм відповідно до DIN EN 175301
Оскільки термометри опору оснащені платиновим сенсором (наприклад, Pt100 або Pt1000), вони є сумісними. Завдяки стандарту DIN EN 60751 новий термометр матиме такий самий вихідний сигнал.
Термометри опору можна підключати за допомогою двопровідного, трипровідного або чотирипровідного з'єднання.
У найпростішому випадку, RTD можна підключити за допомогою двох дротів. Однак двопровідне з'єднання призводить до так званого лінійного зсуву. На кожні 0,38 Ω опору проводу Pt100 вказує на температуру, яка на 1 Кельвін вища. При тих же співвідношеннях зсув на 0,1 Кельвіна відбувається при Pt1000. Навіть при відносно короткій довжині кабелю відхилення на дисплеї буде настільки великим, що необхідно буде виконати коригування температури в оцінювальному блоці. Це створює зайві зусилля, тому бажано підключати RTD за трьох- або чотирипровідною технологією.
Польовий пристрій з двопровідним підключенням
При трипровідному з'єднанні додатковий провід з'єднує датчик опору з блоком обробки даних. Аналізатор вимірює падіння напруги на датчику опору та з'єднувальних проводах (UM). За допомогою третього провідника блок обробки даних додатково визначає падіння напруги на одному провіднику (UL½ ). Подвійна величина цієї напруги віднімається від UM і таким чином визначається падіння напруги на датчику опору. Якщо всі дроти мають однаковий опір, похибки від лінійних опорів не виникають, і опір датчика визначається безпомилково. Для більшості застосувань достатньо трипровідного з'єднання.
Польовий пристрій з трипровідним підключенням
Четвертий провід використовується для визначення точної напруги на датчику опору в чотирипровідному з'єднанні.
Польовий пристрій з чотирипровідним підключенням
Таким чином, значення опору завжди визначається точно - навіть якщо опір дроту або клем відрізняється. Він використовується для високих вимог до точності, наприклад, в еталонних термометрах або термометрах опору в лабораторних умовах.
Платинові датчики в термометрах опору мають низький дрейф, тобто їхній вихідний сигнал з часом змінюється лише незначно. Тим не менш, калібрування слід проводити регулярно, щоб перевірити, чи вимірюється температура з необхідною точністю. Нарешті, регулярне калібрування забезпечує високу якість продукції. Якщо оператор установки працює відповідно до інструкцій і стандартів, таких як ISO 9001:2008, ISO 14001:2004 + Cor1:2009, він навіть зобов'язаний калібрувати вимірювальні ланцюги.
Якщо RTD експлуатуються через три або чотири провідники, не має значення, чи це датчик Pt100 або Pt1000. Pt1000 має перевагу лише при використанні в двопровідній технології, оскільки з ним зміщення виводу становить лише 1/10 від Pt100. Приклад: Опір з'єднувальної лінії становить 1,9 Ом. При використанні Pt100 виникає зміщення лінії приблизно на 5 Кельвінів - необхідно виконати компенсацію лінії. Якщо використовується Pt1000, зміщення становить 0,5 Кельвіна - у багатьох випадках коригування не потрібне.
