Pt100 direnç termometresi (RTD) nedir

Direnç termometresi pt100:

Pt100, sıcaklık arttıkça değeri artan, sıcaklığa bağlı bir direnç termometresidir. Buna pozitif sıcaklık katsayısı denir. Pt100 adı, kullanılan platin (Pt) malzemesinden ve 0°C'deki 100 Ω direnç değerinden gelir. Normalde termorezistör olarak adlandırılan metal dirençli termometrelerin çalışma prensibi, bir metalin elektrik direncinin çevre sıcaklığındaki değişikliklerle değişmesine dayanır.

Platin ve nikel çoğunlukla endüstriyel sektörde kullanılır, yüksek dirençleri ve kararlılıkları yüksek oranda tekrarlanabilir, küçük boyutlu ve mükemmel dinamik özelliklere sahip termokuplların üretimine izin verir.

Termorezistörlerle yapılan sıcaklık ölçümleri, termokupl gibi diğer sensör türleriyle yapılanlara göre çok daha doğru ve güvenilirdir.

Normalde direnç termometreleri, üretildikleri malzemenin koduyla (platin = Pt, nikel = Ni, vb.) ve ardından 0°C sıcaklıktaki nominal dirençleriyle tanımlanır.

Pt100, üzerine platinin kıvrımlı bir biçimde uygulandığı dikdörtgen bir seramik alt tabakadan oluşan ince tabakalı bir sensördür. Direncin iki ucuna teller takılır ve sensörün tamamına cam koruyucu bir kaplama verilir. Dezavantajı: Pt100 gibi ince katmanlı elemanlar, cam koruyucu tabaka nedeniyle darbeye duyarlıdır. İnce katmanlı elemanlar 400°C'ye kadar sıcaklık ölçümleri için kullanılır.

Tel sargılı seramik sensörler, üzerine platin telin uygulandığı seramik bir tabandan oluşur. İkinci harici seramik koruyucu tabaka sensörü mekanik olarak güvenli ve aynı zamanda kimyasal olarak dirençli hale getirir. Bu yapı sayesinde seramik sensörler -200 ile 600°C arasındaki ölçüm aralığında kullanılabilir. Bununla birlikte, seramik bir tabanın bile titreşim durumunda zayıf yönleri vardır. Seramik tabanlı tel sargılı sensörler, 600°C'ye kadar kullanılabildikleri için daha yüksek sıcaklıkların ölçülmesi gereken her yerde kullanılır.

Direnç termometrelerini ölçüm cihazlarına bağlamak için çeşitli yöntemler vardır. Bir yöntemin diğerine tercih edilmesi, esas olarak ölçümde gerekli hassasiyete bağlıdır.

Direnç termometreleri bağlantı teknikleri:

A) 2 telli
B) 3 telli
C) 4 telli

2 telli bağlantı

 

İki telli teknik en az hassas olanıdır ve yalnızca termorezistör bağlantısının kısa ve düşük dirençli tellerle yapıldığı durumlarda kullanılır. Eşdeğer elektrik devresini test ederken, ölçülen elektrik direncinin hassas elemanınki (ve dolayısıyla ölçülecek sıcaklığa bağlıdır) ve bağlantı için kullanılan iletkenlerin direncinin toplamı olduğu not edilebilir. Bu tür bir ölçümde ortaya çıkan hata sabit değildir: sıcaklığa bağlıdır.

3 telli bağlantı

Ölçümlerde elde edilebilen iyi doğruluk derecesi sayesinde, üç telli teknik endüstriyel sektörde en yaygın şekilde kullanılmaktadır. Bu ölçüm tekniğinde, termistörü bağlamak için kullanılan iletkenlerin direncinden kaynaklanan hatalar ortadan kaldırılır; ölçüm köprüsünün çıkışında, mevcut voltaj tamamen direnç termometresinin direncinin değişimine ve dolayısıyla yalnızca sıcaklığa bağlıdır.

4 telli bağlantı

Volt-ampermetre dört telli tekniği en yüksek hassasiyeti sunar; endüstriyel sektörde çok az kullanılır ve neredeyse sadece laboratuvar ortamlarında uygulanır. Eşdeğer bir elektrik devresinde, ölçülen voltajın yalnızca termokuplun direncine bağlı olduğu görülebilir; ölçümün hassasiyeti yalnızca ölçüm akımının kararlılığına ve termokupl boyunca voltaj ölçümünün doğruluğuna bağlıdır.

Termokupllar:

Yüksek titreşim yüklerinde ve 400°C'den itibaren daha yüksek sıcaklık aralıklarında uygulama.

Bir termokupl, termoelektrik zincir üzerinde farklı konumlara sahip iki farklı elektro-iletken malzemeden oluşur. Bunlar tek bir noktada bağlandığında ve bu nokta bağlantı noktasından farklı bir sıcaklığa sahip olduğunda, sıcaklık farkına bağlı bir voltaj üretilir.

Sonuç: Termokupllar titreşimlerde daha iyi bir seçim olmasına rağmen, Pt100'ler daha yüksek mutlak doğruluğa sahiptir ve uzun vadeli stabilite de daha iyidir.

Termorezistörlerle yapılan ölçümlerdeki hataların ana nedenleri:

Termorezistörlerle sıcaklık ölçümü, diğer sensör türlerinin kullanımına kıyasla oldukça basittir, ancak herhangi bir ölçüm hatasını düzeltmek için belirli adımlar atılmalıdır. Termorezistörlerle yapılan sıcaklık ölçümlerinde ortaya çıkan hataların üç ana nedeni vardır:

• Hassas elemanın kendi kendine ısınmasından kaynaklanan arıza
• Hassas elemanın zayıf elektrik yalıtımı nedeniyle arıza
• Hassas elemanın yeterli derinliğe daldırılmamasından kaynaklanan hata

Hassas eleman, aşırı akımla geçtiğinde ölçüm sırasında kendini ısıtır, bu da Joule etkisi nedeniyle elemanın sıcaklığını artırır. Sıcaklık artışı hem kullanılan hassas elemanın türüne hem de ölçüm koşullarına bağlıdır. Aynı sıcaklıkta, aynı termorezistör hava yerine suya yerleştirilirse kendini daha az ısıtacaktır; bunun nedeni suyun havadan daha yüksek bir dağılım katsayısına sahip olmasıdır. Normalde, termorezistörleri sensör olarak kullanan tüm ölçüm cihazları son derece düşük bir ölçüm akımına sahiptir, ancak 1 mA'lik bir ölçüm akımını asla aşmamanız önerilir (EN 60751).

Termorezistörlerle doğru ölçüm için, özellikle yüksek sıcaklıklarda iletkenler ile dış kılıf arasındaki elektrik yalıtımının yeterince büyük olması çok önemlidir. Yalıtım direnci, hassas elemanınkine paralel bir elektrik direnci olarak görülebilir. Bu nedenle, sabit bir sıcaklıkta, elektrik yalıtımı azalırsa, hassas eleman boyunca ölçülen voltajın da azalacağı ve ölçümde bir hataya neden olacağı açıktır. Prob aşırı yüksek sıcaklıklarda, güçlü titreşimlerle veya fiziksel veya kimyasal maddelerin etkisiyle kullanıldığında yalıtım direnci azalabilir.

Hassas elemanın daldırma derinliği de doğru ölçümler için çok önemlidir; ölçümlerin noktasal olarak kabul edilebildiği termokuplların aksine, yetersiz bir derinlik ölçümde birkaç °C dereceye kadar hatalara neden olabilir. Bunun nedeni, hassas elemanı koruyan ve genellikle metal olan kılıfın, sıcak ve soğuk bölgeler arasındaki sıcaklık farkıyla orantılı olarak ısı yaymasıdır; bu nedenle kılıfın uzunluğunun bir kısmı boyunca bir termal gradyanımız vardır. Bu nedenle daldırma derinliği, kılıf içindeki hassas elemanın bu termal gradyana maruz kalmaması için yeterli olmalıdır. Minimum derinlik, fiziksel ölçüm koşullarına ve termorezistörün boyutlarına (elemanın uzunluğu vb.) bağlı olacaktır.