سنسور RTD (دما مقاومتی) چیست؟
سنسور RTD یا دما مقاومتی، وسیله ای برای اندازه گیری دماست. نام این سنسور مخفف عبارتResistance Temperature Detector به معنی حسگر دما مقاومتی می باشد که توسط تکنولوژی پلاتینیوم به عنوان ماده اصلی ساخته می شود و دقت و پایداری بیشتری در اندازه گیری دما را ارائه می دهد.
نحوه کار سنسور RTD
نحوه کار این سنسور به این شکل است که در اثر عبور جریان الکتریکی از داخل یک قطعه فلزی (المان) که به طور معمول از جنس پلاتین، نیکل و یا مس است، مقاومت این قطعه اندازه گیری می شود.این مقاومت اندازه گیری شده در سنسور RTD، طی فرآیندی به دما تبدیل می شود. در اثر عبور جریان الکتریکی از هر یک از این فلزات، مقاومت این المان بالا رفته، به همین خاطر دما نیز افزایش می یابد. در اثر افزایش دما، مقاومت الکتریکی که واحد آن اهم است نیز افزایش می یابد. حسگر دمای مقاومتی دقت اندازه گیری در حدود 0.05 تا 0.1 درجه دارد که برای کاربردهای با دقت بالا استفاده می شود و میزان خطای احتمالی آن نزدیک به 0.1 درجه طی 5 سال است . به همین دلیل نیازی به تنظیم مجدد یا تعویض این سنسور وجود ندارد.
روش اندازه گیری دما در سنسورهای RTD
برای اندازه گیری دما در سنسورهای RTD، مقاومت قطعه فلزی اندازه گیری و سپس به ولتاژ تبدیل و سپس تقویت کننده تفاضلی به دست بیاید. دمایی که توسط این سنسورهای دمای مقاومتی اندازه گیری می شود، حتی در صورت استفاده از بهترین سنسور، اندکی خطا خواهد داشت. این خطا ناشی از سه موضوع است :
- ناشی از تلرانس ذاتی المان
- ناشی از گرادیان حرارتی ایجاد شده در مسیر بین جسم مورد اندازه گیری و المان
- ناشی از سیم کشی های مدار
انواع سنسور RTD
سنسورهای RTD را می توان بر اساس نوع آلیاژ به کار رفته در ساخت آنها دسته بندی کرد. استفاده از پلاتین چون از نظر شیمیایی پایداری بالاتر و مقاومت بیشتری در برابر خوردگی دارند، باعث گستردگی استفاده از آن در ساخت دماسنج مقاومتی شده است. محدوده دمایی انواع سنسور RTD عبارتند از :
پلاتین : منفی 260 درجه تا 650 درجه سانتیگراد
نیکل : منفی 100 درجه تا 300 درجه درجه سانتیگراد
مس : منفی 75 درجه تا 150 درجه سانتیگراد
آلیاژ نیکل و آهن : 0 درجه تا 200 درجه سانتیگراد
نوع دیگر دسته بندی برای انواع سنسور RTD بر اساس مقاومت آنها در دمای صفر درجه سانتیگراد است که شامل :
سنسور PT100 و سنسور PT1000
سنسور PT100
معمول ترین حسگر در سنسورهای RTD است که در سه نوع ساده، سرامیکی و کونیک ساخته می شوند. محدود دمایی این سه نوع با یکدیگر متفاوت است اما پایین ترین دمایی که می تواند اندازه گیری کند، منفی 200 درجه سانتیگراد است. این سنسورها به شکل دو سیم، سه سیم و چهار سیم ساخته می شوند.
سنسور PT1000
در موقعیت های با دقت بالا مورد استفاده قرار می گیرند. جنس آنها از پلاتین است که سه نوع از این سنسورها در بازار موجود هستند که عبارتند از : فیلمانی، شیشه ای و سرامیکی.
به دلیل محدوده دمایی بالایی که دارند از قیمت بالاتری برخوردارند.
انواع سنسورهای RTD بر اساس روش ساخت
- سنسور RTD سیم پیچی شده
- سنسور RTD فیلم نازک
مزایای سنسور RTD
- خطی بودن در کل رنج اندازه گیری
- دقت و حساسیت بالا
- استفاده از سیم های رابط استاندارد
- رنج اندازه گیری وسیع
- پایداری در دمای بالا
- سرعت پاسخ بالا به تغییرات دما
معایب سنسور RTD
خطای خود گرمایی (جریان عبوری از سیم های سنسور باعث تولید گرمای خودی و ایجاد خطا در اندازه گیری دما می شود.)
محدودیت دمایی ( برای دمای بالاتر از 850 درجه سانتیگراد قابل استفاده نیست.)
قیمت نسبتا بالا (RTD قیمت بالاتری نسبت به ترموکوپل ها دارند.)
حساسیت به قطعی سیم (درصورت قطع یکی از سیم ها، سنسور قدر به اندازه گیری دما نیست.)
مزایای RTD در مقایسه با ترموکوپل ها
- دقت و تکرار پذیری بهتری دارند.
- سیگنال RTD حساسیت کمتری به نویز دارد.
- در محدوده دمای کاری، خطی تر هستند.
- خطاهای مربوطه به اتصال سرد در RTD ها مطرح نیست.
- انحراف (Drift) در RTD قابل پیش بینی ولی در ترموکوپل اینطور نیست.
- تغییرات بر اثر خوردگی، شوک مکانیکی و سیکل دما در RTD قابل حذف است ولی در ترموکوپل ها در دسترس نیست.
عوامل تاثیر گذار بر قیمت RTD
- نوع و مواد سازنده
- دقت اندازه گیری
- رنج اندازه گیری
- مقاومت و ضد آب بودن
- اتصالات و رابط ها
- تولید کننده و برند
علاوه بر موارد فوق عوامل موثر دیگری هستند که می تواند بر قیمت سنسورها تاثیر گذار باشد. شرکت توان سازان آریا تامین کننده و وارد کننده انواع تجهیزات ابزار دقیق از جمله سنسور RTD می باشد.