سنسور RTD یکی از انواع سنسورهای دما

بخش دوم از معرفی سنسورهای دما

در همین ارتباط به این پست درباره ی کلیات سنسورهای ترموکوپل نگاهی بیندازید.

همان طور که می‌دانید سنسورهای دما شامل ترموکوپل‌ها، حسگرهای RTD و ترمیستورهای دما می باشند و امکان استفاده در رنج وسیعی از کاربردها را دارند. اما معایب و مزایای هر کدام موجب استفاده ی آن در رده ی مشخصی از کاربردها می شود.

عبارت سه حرفی حسگر RTD مخفف سه کلمه ی زیر است.
Resistance Thermometer Detectors از لحاظ فیزیکی مقاومت فلزات وقتی گرم تر می شوند افزایش می یابد و وقتی دمایشان کاهش می یابد، مقاومت الکتریکی کمتری دارند. با استفاده از همین خاصیت فلزات می توان به کمک سنسور RTD دمای محیط را بر حسب تغییر میزان مقاومت فلز محاسبه کرد. سنسورهای RTD از یک هسته ی معمولا سرامیکی یا شیشه ای ساخته شده است که روی آن سیم پیچ مانندی از جنس بک فلز خالص مثل پلاتینیوم یا مس یا نیکل قرار دارد.

چرا باید فلز حسگر RTD کاملاً خالص باشد؟

دلیل اصلی ای که این فلز باید کاملا خالص باشد این است که رابطه ی دما بر حسب مقاومت الکتریکی به طور دقیقی در دست باشد. مثلاً اگر سنسور RTD از نوع پلاتینیومی باشد برای مقاومت بر حسب دما می‌توان از جدول زیر استفاده کرد.

در برخی از موارد یک پوشش عایق الکتریکی نیز روی آن کشیده می شود که همین موضوع در پرفرمانس و رنج دمای کاری آن تاثیرگذار است. یک مدل دیگر سنسورهای RTD لایه ی نازک است. این مدل حسگر RTD به دلیل بیشترین سطح تماس یکنواخت با جسم تحت اندازه گیری، بهترین گزینه برای اندازه گیری دمای سطوح می باشد. در این نوع از سنسورهای RTD لایه ی نازکی از فلز بین لایه ی نازکی از عایق قرار گرفته است.
و اما یک نکته ی مهم.
سنسورهای RTD در دسته ی سنسورهای فعال قرار دارند. یعنی برای استفاده از آن ها نیاز به تحریک بیرونی است.

این در حالی است که ترموکوپل ها نیاز به تحریک بیرونی ندارند. کار تحریک بیرونی در عمل ایجاد یک ولتاژ قابل اندازه گیری است که به کمک آن مقدار مقاومت فلز سنسور را به دست آورد. یک مثال معروف سنسورهای RTD همان سنسور PT100 می‌باشد.

اندازه گیری یک حسگر RTD به چه شکل صورت می‌گیرد؟

رایج ترین روش اندازه گیری سنسورهای RTD استفاده از مدار معروف پل وتسون است.

با در دست داشتن سه مقاومت با مقادیر معلوم و قرار دادن سنسور که در ضلع چهارم، با افزایش دما، مقاومت الکتریکی سنسور افزایش می یابد، در نتیجه پل از تعادل خارج می شود و می توان به کمک قرائت و تقویت ولتاژ بین اضلاع پل به مقاومت سنسور پی برد.

چرا سنسور RTD‌ سه سیم؟

اما هنوز یک نکته ی مهم باقی مانده است. آیا مقاومت سیم هایی که از سنسور برای اتصال آن به پل بیرون آماده و فلز داخل سنسور را به پل وصل می کند، در مقایسه با مقاومت فلز داخل سنسور قابل چشم پوشی است؟

اگر این چنین نباشد منطقا مقاومت این سیم ها به مقاومت سنسور در ضلع چهارم پل وتسون جمع شده است.

همین مساله موجب کاهش دقت اندازه ی گیری دما می گردد. از این رو راه کار اصلی برای رفع این مشکل سنسورهای مقاومتی RTD سه سیم و چهار سیم است. مدار پل سنسورهای سه سیم و چهار سیم با مدار مل مدل دو سیم کمی تفاومت دارد.
توجه داشته باشید که نوع سه سیم پر کاربردترین نوع حسگر RTD در صنعت می باشد.

چنان‌چه علاقه دارید از آموزش‌های تکنیکی نرم‌افزار قدرمند LabVIEW در سایت ما استفاده کنید،‌ کافی است در سایت ثبت نام کنید و از این صفحه به لینک دانلود تمام آموزش‌ها به صورت مستقیم دسترسی یابید.