עקרון העבודה של חיישן RTD ויישומיו

חיישנים הם המכשירים המשמשים ציוד אלקטרוני, חשמלי ומכני לאינטראקציה עם הסביבה החיצונית. אלה משמשים למדידת סוגים שונים של תופעות פיזיקליות כגון מתח, זרם, תאוצה וכו '... חיישנים משתמשים בעקרונות שונים למדידת כמויות פיזיקליות אלו. כגון אפקט פיזואלקטרי משמש למדידת מתח וזרם, אפקט הול משמש למדידת צפיפות מגנטית וכו '... RTD - גלאי טמפרטורת התנגדות, הוא חיישן גלאי טמפרטורה המשתמש בקשר בין הטמפרטורה והתנגדות המוליך למדידת הטמפרטורה. חיישן זה מחליף במהירות צמדים תרמיים.

מהו חיישן RTD?

המונח RTD מייצג גלאי טמפרטורות התנגדות. חיישן זה ידוע גם בשם מדחום התנגדות. חיישן זה משמש למדידת הטמפרטורה.

בדרך כלל, הם זמינים כאורך של חוט דק עשוי ניקל פלטינה או נחושת, עטוף סביב ליבת קרמיקה או זכוכית. חיישן זה עושה שימוש ביחסי הטמפרטורה / ההתנגדות של החוט למדידת הטמפרטורה.

על ידי שימוש ביחסי התנגדות לטמפרטורה Vs ניתן למצוא את כמות השינוי שקרה לערך ההתנגדות של החיישן, לשינוי דרגה בטמפרטורה. למתכת פלטינה יש יחס עמידות וטמפרטורה יציב במגוון רחב של טמפרטורות.

עבור ניקל, כמות השינוי בהתנגדות עקב שינוי בטמפרטורה הופכת ללא לינארית, בטמפרטורה מעל 300⁰ג. בהתבסס על התנהגותם, בטווחי טמפרטורה שונים, נבחרים חומרים ליצירת החוט הדק, המשמש ב RTD.

ניתן לבנות את ה- RTD בצורות שונות ובמקרים מסוימים, הם טובים יותר מצמדים תרמיים לצורך יציבות, דיוק וחוזר. RTD דורש מקור כוח להפעלה. שלא כמו צמד תרמי המשתמש באפקט Seebeck להפקת מתח, RTD עושה שימוש בהתנגדות חשמלית.

עקרון עבודה

עבודתו של חיישן ה- RTD מבוססת על יחס ההתנגדות לטמפרטורה של החומר המשמש לבנייתו. נמדדת כמות השינוי בערך ההתנגדות של החומר שנגרם עקב עליית טמפרטורה לכל מעלה והחיישן מכויל בהתאם.

חיישן RTD

אלמנט ההתנגדות שביר, הם תמיד דורשים בידוד. אלמנטים מחוברים מובילי בידוד. לטמפרטורה מתחת ל -250^אוֹנעשה שימוש בבידוד C כגון גומי סיליקון, PVC. סגסוגת מתכת אשר אינרטית מבחינה כימית לטמפרטורה משמשת כנדן מגן, לשיכון נקודת המדידה והמוליכים.

מהטמפרטורה של 0⁰C עד ערך טמפרטורה שבו השינוי הוא ליניארי, נחשב כטווח הטמפרטורה של החיישן. זה תלוי בחומר החוט המשמש את החיישן. עבור פלטינה משמש הטווח הוא עד 660⁰ג. ניקל מתאים לטמפרטורות מתחת ל -300⁰ג.

הקירוב הליניארי ליחס ההתנגדות לטמפרטורה של המתכות שבין 0⁰C ו- 100⁰C נחשב למאפיינים המשמעותיים של המתכת המשמשת כחוט בחיישן.

מקדם ההתנגדות לטמפרטורה ניתן כ-

α = (R₁₀₀–R₀) / (100⁰C.R₀)

איפה ר₀ו- ר₁₀₀הם ההתנגדות של החיישן בטמפרטורה 0⁰C ו- 100⁰C בהתאמה.

יישומי RTD

• חיישן RTD משמש ברכב למדידת טמפרטורת המנוע, חיישן מפלס שמן, חיישני טמפרטורת אוויר. בתקשורת ומכשור לחישה מעל הטמפרטורה של מגברים , רווח טרנזיסטור מייצבים , וכו…
• RTD משמש באלקטרוניקה, מחשבים, מוצרי אלקטרוניקה, טיפול ועיבוד מזון, אלקטרוניקה תעשייתית, אלקטרוניקה רפואית, צבא וחלל.

דוגמאות ל- RTD

חלק מהדוגמאות לחיישן RTD הן חיישן נוזל קירור, טמפ 'שמן הילוכים. חיישנים, חיישן טמפרטורת אוויר כניסה, גלאי אש וכו '.

בשל הדיוק והיציבות שלהם, RTD חיישנים מתחלפים במהירות צמדים תרמיים ביישומים תעשייתיים. RTD יכול לתת ערכי דיוק גבוהים יותר. RTD יכול להיות יציב במשך שנים רבות בהשוואה ל- צמד תרמי , שנשאר יציב רק למספר שעות שימוש. ישנם RTD במכשירים היומיומיים שלנו כמו מכונות קפה, טלפונים סלולריים. באיזה יישום של RTD נתקלת?