ما هي أجهزة استشعار RTD؟

أجهزة استشعار RTD أو أجهزة كشف درجة الحرارة المقاومة، دقيقة للغاية أجهزة استشعار درجة الحرارة تُستخدم على نطاق واسع في مختلف الصناعات. إذًا، ما هي أجهزة استشعار RTD؟ تشتهر أجهزة استشعار RTD هذه بدقتها وموثوقيتها وتنوعها، مما يجعل مستشعر RTD الخيار الأفضل لقياس درجة الحرارة بدقة في مختلف الصناعات.

أجهزة استشعار RTD تعتمد هذه الطريقة على مبدأ أساسي: مقاومة المادة، البلاتين عادةً، تزداد بشكل يمكن التنبؤ به مع درجة الحرارة. ويسمح هذا التغير المتوقع بإجراء قياسات دقيقة لدرجة الحرارة.

على عكس أجهزة الاستشعار النشطة، أجهزة استشعار RTD تعتبر أجهزة سلبية. فهي لا تولد إشارات كهربائية خاصة بها. بل تتطلب بدلاً من ذلك دائرة خارجية لقياس تغيرات المقاومة وتحويلها إلى قراءات لدرجة الحرارة.

DXM موثوق به من قبل الشركة المصنعة لكاشف درجة الحرارة المقاومة, أجهزة استشعار RTD تعتبر أجهزة استشعار درجة الحرارة المقاومة للرطوبة ضرورية في التطبيقات التي تتطلب مراقبة دقيقة لدرجة الحرارة. تستكشف هذه المقالة ماهية أجهزة استشعار درجة الحرارة المقاومة للرطوبة، ومبادئ تشغيلها، وأنواعها، والاعتبارات العملية لاستخدامها بشكل فعال.

أنواع أجهزة استشعار المقاومة الحرارية وتأثيرها على الدقة

عند الاستكشاف ما هي أجهزة استشعار RTDمن الضروري أن نفهم أنها تأتي بأنواع مختلفة، كل منها يعتمد على المادة المستخدمة في عنصر الاستشعار. تقدم هذه المواد فوائد فريدة اعتمادًا على الاحتياجات المحددة لتطبيقك.

• مستشعر RTD البلاتيني (Pt100، Pt1000):هذه هي أجهزة استشعار RTD الأكثر شيوعًا. وهي معروفة بثباتها الممتاز ودقتها ونطاق درجات الحرارة الواسع (-200 درجة مئوية إلى +850 درجة مئوية). كما أن البلاتين مقاوم للتآكل، مما يجعل هذه المستشعرات مثالية للتطبيقات الحرجة.

• مستشعر مقاومة الرطوبة بالنيكل:إنها أرخص من أجهزة قياس درجة الحرارة المقاومة للتآكل المصنوعة من البلاتين ولكنها تتمتع بنطاق درجة حرارة أصغر (من -80 درجة مئوية إلى +260 درجة مئوية). وقد تفقد أجهزة قياس درجة الحرارة المقاومة للتآكل المصنوعة من النيكل دقتها بمرور الوقت، لذا فهي الأفضل للاستخدامات الأقل تطلبًا.

• مستشعر مقاومة الرطوبة النحاسي :تعتبر أجهزة قياس درجة الحرارة المقاومة للتآكل المصنوعة من النحاس فعالة من حيث التكلفة وتوفر خطية جيدة. ومع ذلك، فإنها تعمل بشكل أفضل في درجات حرارة منخفضة ويمكن أن تتأكسد عند درجات حرارة أعلى، مما قد يؤثر على دقتها.

• 

هناك عاملان رئيسيان يؤثران على دقة مستشعر RTD:

• تسامح المقاومة المرجعية:بالنسبة لمستشعرات Pt100، تكون المقاومة المرجعية 100 أوم عند 0 درجة مئوية. وهذا يحدد خط الأساس للدقة.

• معامل درجة الحرارة دقة:يضمن هذا استجابة متسقة وخطية عبر نطاق واسع من درجات الحرارة، وهو أمر بالغ الأهمية للحصول على قياسات دقيقة.

يؤدي البلاتين عالي الجودة وضوابط التصنيع الصارمة إلى إنتاج مستشعر RTD بدقة استثنائية. ومع ذلك، يأتي هذا بتكلفة أعلى. هذه الاعتبارات حيوية كاشف درجة الحرارة المقاومة الشركات المصنعة عند شرح ما هي أجهزة استشعار RTD وملاءمتها للتطبيقات المختلفة.

أجهزة استشعار درجة الحرارة المقاومة للرطوبة: التوحيد القياسي والتسامح في قياس درجة الحرارة

تتبع أجهزة استشعار درجة الحرارة المقاومة، المستخدمة على نطاق واسع لقياس درجة الحرارة بدقة، علاقات مقاومة-درجة حرارة موحدة، مما يضمن الدقة والموثوقية. المعيار الأكثر شيوعًا هو منحنى DIN، المحدد بواسطة DIN EN 60751، والذي يتم اعتماده على نطاق واسع من قبل مصنعي أجهزة الكشف عن درجة الحرارة المقاومة.

المواصفات القياسية DIN لمستشعر RTD

تتمتع أجهزة استشعار RTD عادة بمقاومة مرجعية تبلغ 100 أوم عند 0 درجة مئوية. معامل درجة الحرارة القياسي هو 0.00385 أوم/أوم/درجة مئوية. وهذا يعني أن المقاومة تزداد بمقدار 0.385 أوم لكل درجة مئوية ترتفع في درجة الحرارة.

تصنيفات التسامح لأجهزة استشعار RTD

يتم تصنيف أجهزة استشعار RTD إلى فئات تسامح مختلفة، مما يحدد أقصى انحراف مسموح به عن المنحنى القياسي:

1. DIN الفئة أ: ±(0.15 + 0.002 |درجة مئوية|درجة مئوية)
2. DIN الفئة ب: ±(0.3 + 0.005 |درجة مئوية|درجة مئوية)
3. DIN الفئة C: ±(1.2 + 0.005 |درجة مئوية|درجة مئوية)

في هذه الصيغ، يمثل |T| درجة الحرارة المطلقة بالدرجات المئوية. تعتبر أجهزة استشعار RTD من الفئة A مثالية للتطبيقات عالية الدقة، في حين أن الفئتين B وC مناسبتين للاستخدامات الأقل أهمية.

كيف يعمل مستشعر RTD؟

تعمل أجهزة استشعار RTD وفقًا لمبدأ أساسي: تتغير المقاومة الكهربائية لبعض المواد بشكل يمكن التنبؤ به مع درجة الحرارة. يستفيد جهاز استشعار RTD من هذا المبدأ، حيث تزداد مقاومته مع ارتفاع درجات الحرارة، مما يتيح قياسات دقيقة لدرجة الحرارة.

على عكس أجهزة الاستشعار النشطة مثل أجهزة قياس درجة الحرارة، فإن أجهزة استشعار درجة الحرارة المقاومة للرطوبة النسبية هي أجهزة سلبية. فهي لا تولد إشارات كهربائية خاصة بها. وبدلاً من ذلك، يلزم وجود دائرة خارجية لقياس المقاومة، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى قراءة درجة حرارة مقابلة.

تعتبر أجهزة استشعار درجة الحرارة البلاتينية الأكثر شيوعًا، وهي معروفة بدقتها وإمكانية تكرارها في ظل ظروف مختلفة. تتميز أجهزة استشعار درجة الحرارة البلاتينية هذه، بما في ذلك PT100 المستخدم على نطاق واسع، بمعادن مثل البلاتين أو النحاس أو النيكل. على سبيل المثال، يتمتع PT100 بمقاومة 100 أوم عند 0 درجة مئوية، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب التحكم المستمر في درجة الحرارة.

أجهزة استشعار RTD: تكوينات التوصيل وتأثيرها على الدقة

يمكن توصيل مستشعر RTD بتكوينات توصيل مختلفة، حيث يؤثر كل منها على دقة قياسات درجة الحرارة. يعتمد اختيار التكوين على متطلبات دقة التطبيق وقدرات أداة القياس.

تكوين سلكين

هذا هو الإعداد الأكثر بساطة وفعالية من حيث التكلفة، حيث يتم توصيل سلكين بمستشعر RTD بجهاز القياس. ومع ذلك، فهو عرضة للأخطاء بسبب مقاومة السلك الرئيسي، وخاصة على مسافات طويلة، مما قد يؤثر بشكل كبير على دقة القياس.

تكوين ثلاثي الأسلاك

يعد الإعداد ثلاثي الأسلاك هو الأكثر شيوعًا في التطبيقات الصناعية. فهو يقدم سلكًا ثالثًا يساعد في تعويض مقاومة الأسلاك، مما يوفر توازنًا جيدًا بين الدقة والتعقيد. يقلل هذا التكوين من الخطأ الناتج عن الأسلاك، مما يجعله موثوقًا به لمعظم الاستخدامات الصناعية.

تكوين أربعة أسلاك

للحصول على أعلى درجة من الدقة، يتم استخدام تكوين الأسلاك الأربعة. وهو يستخدم زوجين من الأسلاك: زوج واحد يوفر تيار الإثارة، والآخر يقيس انخفاض الجهد عبر مستشعر RTD. تعمل هذه الطريقة على التخلص بشكل فعال من تأثير مقاومة الرصاص، ولكن قد لا تدعمها جميع وحدات التحكم الصناعية.

تأثير مقاومة الرصاص على أجهزة استشعار المقاومة الحرارية

تتميز أجهزة استشعار RTD بحساسيتها لمقاومة الأسلاك، والتي قد تؤدي إلى أخطاء كبيرة في قياسات درجة الحرارة، وخاصة في التكوينات ثنائية الأسلاك أو مع مسارات الكابلات الطويلة. على سبيل المثال، عادةً ما يكون لسلك النحاس مقاومة تبلغ حوالي 10.4 أوم لكل 1000 قدم عند 20 درجة مئوية. في التكوين ثنائي الأسلاك، تضاف هذه المقاومة إلى مقاومة جهاز استشعار RTD، مما يؤدي إلى خطأ إيجابي في قراءات درجة الحرارة.

يخفف تكوين الأسلاك الثلاثة من هذه المشكلة باستخدام سلك ثالث لقياس مقاومة الأسلاك وتعويضها جزئيًا. وهذا يقلل من الخطأ الناتج عن الأسلاك، مما يجعل القياس أكثر دقة.

للحصول على أعلى درجة من الدقة، يعمل تكوين الأسلاك الأربعة على إزالة تأثير مقاومة الأسلاك تمامًا. من خلال فصل الأسلاك الحاملة للتيار عن الأسلاك المستشعرة للجهد، يضمن هذا الإعداد قراءات دقيقة لدرجة الحرارة، وهو أمر بالغ الأهمية لبيئات المختبرات والتطبيقات الحرجة.

اعتبارات عملية لتنفيذ مستشعر RTD

عند اختيار وتنفيذ أجهزة استشعار RTD، ضع العوامل الرئيسية التالية في الاعتبار:

1. نطاق درجة حرارة:تأكد من أن مستشعر RTD مناسب لنطاق درجة الحرارة المتوقعة للتطبيق.

2. الظروف البيئية:قم بتقييم العوامل مثل الاهتزاز والتعرض للمواد الكيميائية والرطوبة التي قد تؤثر على أداء مستشعر RTD وطول عمره.

3. وقت الاستجابة:بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب قياسات سريعة لدرجة الحرارة، يجب مراعاة الكتلة الحرارية وتصميم مجموعة مستشعر RTD.

4. تدفئة ذاتية:يمكن أن يتسبب التيار المستخدم لقياس مقاومة مستشعر RTD في حدوث قدر ضئيل من التسخين، وهو ما يجب أخذه في الاعتبار في التطبيقات عالية الدقة.

5. معايرة::يعتبر المعايرة المنتظمة أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على الدقة، وخاصة في التطبيقات الحرجة.

6. الاستنتاج: تعظيم الدقة باستخدام أجهزة استشعار RTD

   تعتبر أجهزة استشعار درجة الحرارة المقاومة للرطوبة أدوات أساسية لقياس درجة الحرارة بدقة عبر تطبيقات متنوعة. إن أدائها الموحد وتكويناتها المتعددة ودقتها العالية تجعلها الخيار المفضل للاحتياجات الصناعية والعلمية.

   تعتمد دقة مستشعر RTD على عوامل مثل نوع العنصر المستخدم (على سبيل المثال، مستشعر RTD من البلاتين بمقاومة 100 أوم)، وفئة التسامح، وتكوين الأسلاك. يتضمن اختيار مستشعر RTD الصحيح مراعاة الدقة المطلوبة، والظروف البيئية، والتوافق مع الأجهزة.

   تلعب تكوينات التوصيل، مثل الإعدادات ثلاثية الأسلاك أو رباعية الأسلاك، دورًا حاسمًا في تقليل الأخطاء الناجمة عن مقاومة الأسلاك. وهذا يضمن قراءات دقيقة لدرجة الحرارة، وخاصة في البيئات الصناعية حيث تكون الدقة أمرًا بالغ الأهمية. من خلال فهم ما هو مستشعر RTD وكيف يعمل، يمكن للمهندسين والفنيين تحسين أنظمة قياس درجة الحرارة الخاصة بهم للحصول على أداء موثوق ومتسق.