سنسور PT100
در واقع سنسور PT۱۰۰ یکی از انواع سنسور و ابزار ها در سنجش و اندازه گیری دما (سنسور های حرارتی ) محسوب می شود که در همه صنایع مورد استفاده قرار می گیرد. امروزه سنسور PT۱۰۰ می باشد معروفترین نوع سنسور های مقاومتی محسوب می شود.
سنسور هایی که میزان دما را بر اسا تغییرات مقاومت الکتریکی اندازه گیری می کنند RTD یا همان سنسورهای مقاومتی معروف و نام گذاری شده اند. از این نوع سنسور ها برای سنجش و اندازه گیری دمای محیط و یا فرآیند های صنعتی و تمام مواردی که نیاز به اندازه گیری دما باشد بکار گرفته می شود. همچنین این سنسور ها به گونه ای طراحی شده اند که جهت اندازه گیری دما در کلیه صنایع و آزمایشگا هها دقیق متناسب با محیط مورد استفاده; قرار می گیرند.
معروف ترین سنسور RTD سنسور PT۱۰۰ می باشد که در دمای 0 درجه سانتی گراد مقاومت 100 اهم را از خود عبور میدهد.
انواع سنسورهای RTD
انواع سنسورهای RTD بر اساس نوع آلیاژ به کار رفته در ساخت:
فلزهای بکار رفته در این نوع سنسورهای RTD جنس های مختلفی دارند نظیر پلاتین، نیکل، مس و غیره که از این نوع ساخته می شوند که هریک دارای مقاومت الکتریکی های مختلفی میباشند. اساس نامگذاری این سنسور ها نیز همین موضوع میباشد.
همچنین می توان این سنسورها را بر اساس نوع آلیاژ به کار رفته در آن ها دسته بندی کرد که عبارتند از:
• آلیاژ نیکل و آهن: رنج دمای 0 درجه تا 200 درجه سانتیگراد
• پلاتین: رنج دمای منفی 260 درجه تا 650 درجه سانتیگراد
• مس: رنج دمای منفی 75 درجه تا 150 درجه سانتیگراد
• نیکل: رنج دمای منفی 100 درجه تا 300 درجه سانتیگراد
در تولید و ساخت سنسورهای RTD، استفاده از آلیاژ پلاتین رایج تر از سایر موارد می باشد ، زیرا این نوع آلیاژ هم پایداری بالاتری نسبت به سایر موارد دارد و هم مقاومت بالایی در برابر خورندگی دارد.
علاوه براین این نوع آلیاژ ها دارای محدوده دمایی بالایی می باشند که از اصلی ترین مزیت های آن محسوب می شود.
انواع سنسورهای RTD بر اساس تعداد سیم :
در صورتی که قصد خواندن دقیق دما از یک RTD را دارید بایستی مقاومت المان حسگر RTD اندازه گیری شود . هر سیم رابط مسی که به المان حسگر RTD وصل می شود خود دارای مقاومت است که این مقاومت به مقاومت المان حسگر RTD اضافه می شود.
برای جبران کردن تاثیر سیم رابط، RTD های سه سیمه و چهارسیمه به جای دو سیمه استفاده می شوند.از این رو سنسورهای RTD را می توان براساس تعداد سیم های بکار رفته در ساخت آن نیز دسته بندی کرد.
سنسور RTD دو سیم:
سنسور RTD دو سیم دارای دقت پایینی می باشد همچنین امکان حذف مقاومت سیم وجود ندارد.
سنسور RTD سه سیم:
سنسور RTD سه سیم دارای دقت بالایی می باشد و زمانی که سیم ها دارای مقاومت یکسانی باشند می تواند مقاومت را حذف کند.
سنسور RTD چهار سیم:
این نوع سنسور زمانی که مقاومت سیم ها با یکدیگر برابر باشد امکان حذف مقاومت وجود دارد. همچنین دارای دقت بسیار بالایی نسبت به مدل های دو سیم و سه سیم می باشد و در موارد خاص به کار می روند.
این نوع سنسور ها دارای دوسیم برای انتقال جریان حسگر و دوسیم جهت اندازه گیری ولتاژ حسگر می باشند. سنسور RTD چهار سیم از قابلیت جبران سازی بالایی برخوردار هستند، چرا که قادر هستند تا مقاومت سیم ها را بدون توجه به طول هر یک از سیم ها جبران کنند و در سرویس های حساسی که به دقت بالایی نیاز دارند، استفاده می شوند.
انواع سنسورهای RTD بر اساس مقاومت آنها در دمای صفر درجه سانتی گراد
سنسورهای RTD در دمای صفر درجه سانتیگراد اندازه گیری می شود و بر این اساس مقاومت آنها محک زده می شود و نام گذاری می شوند.
• سنسور PT1000: دارای مقاومت 1000 اهم در دمای صفر درجه سانتی گراد می باشد و در سه نوع فیلمانی، شیشهای و سرامیکی ساخته می شود.
• سنسور PT100: دارای مقاومت 50 اهم در دمای صفر درجه سانتی گراد می باشد و که در سه نوع ساده، سرامیکی و کونیک ساخته می شود که هریک محدوده دمایی خاص خود را دارد.
• سنسور PT500: دارای مقاومت 500 اهم در دمای صفر درجه سانتی گراد می باشد. این سنسور دارای کیفیت بالاتری نسبت به سایر موارد می باشد و دارای قیمت بالاتری نیز می باشد.
انواع سنسور های حرارتی مقاومتی از نظر نوع ساخت:
سنسورهای دمای مقاومتی از نظر نوع ساخت دارای 2 نوع فیلمی و سرامیکی هستند که در ادامه به معرفی و توضیح هریک خواهیم پرداخت:
سرامیکی:
از یک استوانه سرامیکی و سیم نازک از جنس پلاتینیوم تشکیل شده است که بطور بسیار ظریف فنر شده می باشد. تغییرات دما در فلز پلاتینیوم تغییرات مقاومتی را به صورت خطی ایجاد می کند، بنابراین با کمک این تغییرات می توانیم دمای پروسه ها را اندازی گیری و کنترل نماییم.
فیلمی:
سنسور فیلمی از یک نیمه هادی که طیق استاندارد بین المللی ساخته شده و اصطلاحا به آن PT۱۰۰ فیلمی نیز می گویند تشکیل شده است. در این نوع سنسور نیمه هادی طبق تغییر دما و تغییر مقاومت ایجاد شده و از طریق این تغییر مقاومت می توانیم بر اساس این تغییرات ، که معمولا خطی می باشند; می توان دمای مورد نظر را محاسبه و اندازه گیری کنیم.
مزایای سنسور PT۱۰۰
• برخلاف ترموکوپل تشعشعات رادیو اکتیو بر روی مقدار اندازه گیری تأثیر ندارد.
• عملکرد خطی در کل رنج اندازه گیری
• سرعت پاسخ بالا به تغییرات دما
• دقت و حساسیت اندازه گیری زیاد
• پایداری خوب در دماهای بالا
• امکان استفاده از سیم های رابط معمولی
• رنج اندازه گیری نسبتا خوب
• سیگنال RTD ها حساسیت کمتری به نویز دارد و نسبت سیگنال به نویز آن ها بیشتر است.
• تکرار پذ یری بهتر دارند.
معایب سنسور PT۱۰۰
• قطع شدن یکی از سیم هامانند یک دمای بسیار بالا دیده می شود.
• خطای خود گرمایی در اثر عبور جریان
• قیمت نسبتا بالا (بالاتر از ترموکوپل)
• برای دماهای بالاتر از ۸۵۰سانتی گراد قابل استفاده نیست
• هزینه تست و تشخیص عیب آن ها زیاد است.
• در برابر نویز الکتریکی حساس هستند.
• شکننده و دارای ابعاد بزرگ هستند.
کاربرد سنسور های RTD
• صنایع شیمیایی و پتروشیمی
• صنعت نفت و گاز
• هواسازها و سیستم های سرمایشی
• صنعت آب و فاضلاب
• نیروگاه ها
تفاوت ترموکوپل با RTD و ترمیستور
هر سه این تجهیزات سنسور دما محسوب شده و وظیفه ی اصلی آن ها اندازه گیری دما می باشد. ترموکوپل ها به کمک دو فلز دمای محیط را اندازه گیری می کنند.
لازم به ذکر است که . ساختمان این سنسور ها ذبدین صورت است که از دو سیم فلزی متفاوت مثل آهن و کنستانتن ساخته شده. است و انتهای دو سیم در جایی قرار دارد که دما اندازه گیری و متصل شده است.
هر فلز مشخصه ی ترموالکتریکال مربوط به خود را دارد، همین سبب می شود تا انتهای دو سیم در جایی که دو سیم به یکدیگر متصل نیستند اختلاف پتانسیل الکتریکی ایجاد بشود.
با توجه به این مسئله که این دو فلز از چه جنسی هستند رنج کاری و دمایی و حساسیت سنسور رو تغییر می دهد. اما هر تایپ از ترموکوپل ها از یک زوج فلز مشخص ساخته شده است. برخی از تایپ های ترموکوپل رنج دمایی وسیعی را پوشش می دهند; رابطه ی ولتاژ خروجی بر حسب دما تا حد زیادی غیرخطی می باشد; در عوض برخی تایپ ها محدوده ی کمتری رو پوشش می دهند; ولی رابطه ی ولتاژ خروجی بر حسب دما خطی تر می باشد.