Η θερμοκρασία είναι μια από τις κύριες φυσικές παραμέτρους. Είναι σημαντικό να το μετράτε και να το ελέγχετε τόσο στην καθημερινή ζωή όσο και στην παραγωγή. Υπάρχουν πολλές ειδικές συσκευές για αυτό. Το θερμόμετρο αντίστασης είναι ένα από τα πιο κοινά όργανα που χρησιμοποιούνται ενεργά στην επιστήμη και τη βιομηχανία. Σήμερα θα σας πούμε τι είναι ένα θερμόμετρο αντίστασης, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά του και επίσης θα κατανοήσουμε τα διάφορα μοντέλα.
Περιεχόμενο
Περιοχή εφαρμογής
θερμόμετρο αντίστασης είναι μια συσκευή σχεδιασμένη για τη μέτρηση της θερμοκρασίας στερεών, υγρών και αέριων μέσων. Χρησιμοποιείται επίσης για τη μέτρηση της θερμοκρασίας χύδην στερεών.
Το θερμόμετρο αντίστασης έχει βρει τη θέση του στην παραγωγή φυσικού αερίου και πετρελαίου, τη μεταλλουργία, την ενέργεια, τη στέγαση και τις κοινοτικές υπηρεσίες και πολλές άλλες βιομηχανίες.
ΣΠΟΥΔΑΙΟΣ! Τα θερμόμετρα αντίστασης μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο σε ουδέτερα όσο και σε επιθετικά περιβάλλοντα. Αυτό συμβάλλει στην εξάπλωση της συσκευής στη χημική βιομηχανία.
Σημείωση! Τα θερμοστοιχεία χρησιμοποιούνται επίσης στη βιομηχανία για τη μέτρηση θερμοκρασιών, μάθετε περισσότερα για αυτά από το άρθρο μας για τα θερμοστοιχεία.
Τύποι αισθητήρων και τα χαρακτηριστικά τους
Η μέτρηση της θερμοκρασίας με ένα θερμόμετρο αντίστασης πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας ένα ή περισσότερα στοιχεία ανίχνευσης αντίστασης και σύνδεση σύρματα, τα οποία είναι κρυμμένα με ασφάλεια σε προστατευτική θήκη.
Η ταξινόμηση του οχήματος γίνεται ακριβώς σύμφωνα με τον τύπο του ευαίσθητου στοιχείου.
Θερμόμετρο μεταλλικής αντίστασης σύμφωνα με το GOST 6651-2009
Σύμφωνα με GOST 6651-2009 διακρίνουν μια ομάδα μεταλλικών θερμομέτρων αντίστασης, δηλαδή TS, των οποίων το ευαίσθητο στοιχείο είναι μια μικρή αντίσταση από μεταλλικό σύρμα ή φιλμ.
Μετρητές θερμοκρασίας πλατίνας
Τα Platinum TS θεωρούνται τα πιο κοινά μεταξύ άλλων τύπων, επομένως εγκαθίστανται συχνά για τον έλεγχο σημαντικών παραμέτρων. Το εύρος μέτρησης θερμοκρασίας βρίσκεται από -200 °C έως 650 °C. Το χαρακτηριστικό είναι κοντά σε μια γραμμική συνάρτηση. Ένας από τους πιο συνηθισμένους τύπους είναι Pt100 (Pt - πλατίνα, 100 - σημαίνει 100 ohms στους 0 ° C).
ΣΠΟΥΔΑΙΟΣ! Το κύριο μειονέκτημα αυτής της συσκευής είναι το υψηλό κόστος λόγω της χρήσης πολύτιμου μετάλλου στη σύνθεση.
Θερμόμετρα αντίστασης νικελίου
Το νικέλιο TS δεν χρησιμοποιείται σχεδόν ποτέ στην παραγωγή λόγω του στενού εύρους θερμοκρασίας (από -60 °C έως 180 °C) και λειτουργικές δυσκολίες, ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι έχουν τον υψηλότερο συντελεστή θερμοκρασίας 0,00617 °C-1.
Προηγουμένως, τέτοιοι αισθητήρες χρησιμοποιούνταν στη ναυπηγική βιομηχανία, ωστόσο, τώρα στη βιομηχανία αυτή έχουν αντικατασταθεί από οχήματα πλατίνας.
Αισθητήρες χαλκού (TCM)
Φαίνεται ότι το εύρος χρήσης των αισθητήρων χαλκού είναι ακόμη πιο στενό από αυτό των νικελίων (μόνο από -50 °C έως 170 °C), αλλά, ωστόσο, είναι ο πιο δημοφιλής τύπος οχήματος.
Το μυστικό βρίσκεται στη φθηνότητα της συσκευής. Τα αισθητήρια στοιχεία χαλκού είναι απλά και ανεπιτήδευτα στη χρήση και είναι επίσης εξαιρετικά για τη μέτρηση χαμηλών θερμοκρασιών ή σχετικών παραμέτρων, όπως η θερμοκρασία του αέρα στο κατάστημα.
Ωστόσο, η διάρκεια ζωής μιας τέτοιας συσκευής είναι μικρή και το μέσο κόστος ενός χάλκινου TS δεν είναι πολύ ακριβό (περίπου 1 χιλιάδες ρούβλια).
Θερμίστορ
Τα θερμίστορ είναι θερμόμετρα αντίστασης των οποίων το αισθητήριο στοιχείο είναι κατασκευασμένο από ημιαγωγό. Μπορεί να είναι ένα οξείδιο, ένα αλογονίδιο ή άλλες ουσίες με αμφοτερικές ιδιότητες.
Το πλεονέκτημα αυτής της συσκευής δεν είναι μόνο ο υψηλός συντελεστής θερμοκρασίας, αλλά και η δυνατότητα να δώσει οποιοδήποτε σχήμα στο μελλοντικό προϊόν (από ένα λεπτό σωλήνα σε μια συσκευή μήκους λίγων μικρών). Κατά κανόνα, τα θερμίστορ είναι σχεδιασμένα για τη μέτρηση της θερμοκρασίας από -100 °С έως +200 °С.
Υπάρχουν δύο τύποι θερμίστορ:
- θερμίστορ - έχουν αρνητικό συντελεστή αντίστασης θερμοκρασίας, δηλαδή, με αύξηση της θερμοκρασίας, η αντίσταση μειώνεται.
- posistors - έχουν θετικό συντελεστή αντίστασης θερμοκρασίας, δηλαδή όσο αυξάνεται η θερμοκρασία αυξάνεται και η αντίσταση.
Πίνακες βαθμονόμησης για θερμόμετρα αντίστασης
Οι πίνακες βαθμολόγησης είναι ένα συνοπτικό πλέγμα με το οποίο μπορείτε εύκολα να προσδιορίσετε σε ποια θερμοκρασία το θερμόμετρο θα έχει μια συγκεκριμένη αντίσταση. Τέτοιοι πίνακες βοηθούν τους εργάτες οργάνων να αξιολογήσουν την τιμή της μετρούμενης θερμοκρασίας σύμφωνα με μια συγκεκριμένη τιμή αντίστασης.
Μέσα σε αυτόν τον πίνακα, υπάρχουν ειδικές ονομασίες οχημάτων. Μπορείτε να τα δείτε στην πρώτη γραμμή. Ο αριθμός σημαίνει την τιμή αντίστασης του αισθητήρα στους 0°C και το γράμμα είναι το μέταλλο από το οποίο είναι κατασκευασμένος.
Για να ορίσετε μέταλλο, χρησιμοποιήστε:
- P ή Pt - πλατίνα;
- Μ - χαλκός;
- Ν - Νικέλιο.
Για παράδειγμα, το 50M είναι ένα χάλκινο RTD, με αντίσταση 50 ohms στους 0 ° C.
Παρακάτω είναι ένα τμήμα του πίνακα βαθμονόμησης των θερμομέτρων.
| 50M (Ωμ) | 100M (Ωμ) | 50P (Ωμ) | 100P (Ωμ) | 500P (Ωμ) | |
|---|---|---|---|---|---|
| -50 °C | 39.3 | 78.6 | 40.01 | 80.01 | 401.57 |
| 0 °С | 50 | 100 | 50 | 100 | 500 |
| 50 °C | 60.7 | 121.4 | 59.7 | 119.4 | 1193.95 |
| 100 °С | 71.4 | 142.8 | 69.25 | 138.5 | 1385 |
| 150 °C | 82.1 | 164.2 | 78.66 | 157.31 | 1573.15 |
Κατηγορία ανοχής
Η κατηγορία ανοχής δεν πρέπει να συγχέεται με την έννοια της κατηγορίας ακρίβειας. Με τη βοήθεια ενός θερμομέτρου, δεν μετράμε απευθείας και δεν βλέπουμε το αποτέλεσμα της μέτρησης, αλλά μεταφέρουμε την τιμή αντίστασης που αντιστοιχεί στην πραγματική θερμοκρασία στα εμπόδια ή στις δευτερεύουσες συσκευές. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο εισήχθη μια νέα έννοια.
Η κατηγορία ανοχής είναι η διαφορά μεταξύ της πραγματικής θερμοκρασίας του σώματος και της θερμοκρασίας που ελήφθη κατά τη μέτρηση.
Υπάρχουν 4 κατηγορίες ακρίβειας TS (από τις πιο ακριβείς έως συσκευές με μεγαλύτερο σφάλμα):
- AA;
- ΑΛΛΑ;
- ΣΙ;
- ΑΠΟ.
Εδώ είναι ένα απόσπασμα του πίνακα τάξεων ανοχής, μπορείτε να δείτε την πλήρη έκδοση GOST 6651-2009.
| Κατηγορία ακρίβειας | Ανοχή, °С | Εύρος θερμοκρασίας, °С | ||
|---|---|---|---|---|
| Χαλκός ΤΣ | Πλατίνα TS | Νικέλιο TS | ||
| AA | ±(0,1 + 0,0017 |t|) | - | από -50 °С έως +250 °С | - |
| ΑΛΛΑ | ±(0,15+0,002 |t|) | από -50 °С έως +120 °С | από -100 °С έως +450 °С | - |
| ΣΤΟ | ±(0,3 + 0,005 |t|) | από -50 °С έως +200 °С | από -195 °С έως +650 °С | - |
| ΑΠΟ | ±(0,6 + 0,01 |t|) | από -180 °С έως +200 °С | από -195 °С έως +650 °С | -60 °С έως +180 °С |
Διάγραμμα σύνδεσης
Για να βρεθεί η τιμή της αντίστασης, πρέπει να μετρηθεί. Αυτό μπορεί να γίνει συμπεριλαμβάνοντάς το στο κύκλωμα μέτρησης. Για αυτό, χρησιμοποιούνται 3 τύποι κυκλωμάτων, τα οποία διαφέρουν ως προς τον αριθμό των καλωδίων και την επιτευχθείσα ακρίβεια μέτρησης:
- Κύκλωμα 2 καλωδίων. Περιέχει έναν ελάχιστο αριθμό καλωδίων, πράγμα που σημαίνει ότι είναι η φθηνότερη επιλογή. Ωστόσο, κατά την επιλογή αυτού του σχήματος, δεν θα είναι δυνατή η επίτευξη βέλτιστης ακρίβειας μέτρησης - η αντίσταση των χρησιμοποιούμενων συρμάτων θα προστεθεί στην αντίσταση του θερμομέτρου, το οποίο θα δημιουργήσει ένα σφάλμα ανάλογα με το μήκος των συρμάτων. Στη βιομηχανία, ένα τέτοιο σύστημα χρησιμοποιείται σπάνια. Χρησιμοποιείται μόνο για μετρήσεις όπου η ειδική ακρίβεια δεν είναι σημαντική και ο αισθητήρας βρίσκεται σε κοντινή απόσταση από τον δευτερεύοντα μετατροπέα. 2-σύρμα φαίνεται στην αριστερή εικόνα.
- Κύκλωμα 3 καλωδίων. Σε αντίθεση με την προηγούμενη έκδοση, εδώ προστίθεται ένα επιπλέον καλώδιο, το οποίο συνδέεται σύντομα με ένα από τα άλλα δύο μετρητές. Ο κύριος στόχος του είναι τη δυνατότητα λήψης της αντίστασης των συνδεδεμένων καλωδίων και αφαιρέστε αυτήν την τιμή (αποζημιώνω) από τη μετρούμενη τιμή από τον αισθητήρα. Η δευτερεύουσα συσκευή, εκτός από την κύρια μέτρηση, μετρά επιπλέον την αντίσταση μεταξύ κλειστών καλωδίων, λαμβάνοντας έτσι την τιμή της αντίστασης των καλωδίων σύνδεσης από τον αισθητήρα στο φράγμα ή στο δευτερεύον. Δεδομένου ότι τα καλώδια είναι κλειστά, αυτή η τιμή πρέπει να είναι μηδέν, αλλά στην πραγματικότητα, λόγω του μεγάλου μήκους των καλωδίων, αυτή η τιμή μπορεί να φτάσει αρκετά ohms.Επιπλέον, αυτό το σφάλμα αφαιρείται από τη μετρούμενη τιμή, λαμβάνοντας πιο ακριβείς μετρήσεις, λόγω της αντιστάθμισης της αντίστασης των συρμάτων. Μια τέτοια σύνδεση χρησιμοποιείται στις περισσότερες περιπτώσεις, καθώς αποτελεί συμβιβασμό μεταξύ της απαιτούμενης ακρίβειας και μιας αποδεκτής τιμής. 3-σύρμα απεικονίζεται στο κεντρικό σχήμα.
- Κύκλωμα 4 καλωδίων. Ο στόχος είναι ο ίδιος όπως όταν χρησιμοποιείτε το κύκλωμα τριών καλωδίων, αλλά η αντιστάθμιση σφάλματος είναι και στα δύο καλώδια δοκιμής. Σε ένα κύκλωμα τριών καλωδίων, η τιμή αντίστασης και των δύο ακροδεκτών δοκιμής θεωρείται ότι είναι η ίδια τιμή, αλλά στην πραγματικότητα μπορεί να διαφέρει ελαφρώς. Προσθέτοντας ένα άλλο τέταρτο καλώδιο σε ένα κύκλωμα τεσσάρων συρμάτων (βραχυκυκλώθηκε στο δεύτερο ηλεκτρόδιο δοκιμής), είναι δυνατό να ληφθεί χωριστά η τιμή αντίστασής του και να αντισταθμιστεί σχεδόν πλήρως όλη η αντίσταση από τα καλώδια. Ωστόσο, αυτό το κύκλωμα είναι πιο ακριβό, αφού απαιτείται τέταρτος αγωγός, και επομένως εφαρμόζεται είτε σε επιχειρήσεις με επαρκή χρηματοδότηση, είτε στη μέτρηση των παραμέτρων όπου χρειάζεται μεγαλύτερη ακρίβεια. Σχέδιο σύνδεσης 4 καλωδίων μπορείτε να δείτε στη δεξιά εικόνα.
Σημείωση! Για έναν αισθητήρα Pt1000, ήδη σε μηδέν μοίρες, η αντίσταση είναι 1000 ohms. Μπορείτε να τα δείτε, για παράδειγμα, σε έναν σωλήνα ατμού, όπου η μετρούμενη θερμοκρασία είναι 100-160 ° C, που αντιστοιχεί σε περίπου 1400-1600 ohms. Η αντίσταση των συρμάτων, ανάλογα με το μήκος, είναι περίπου 3-4 ohms, δηλ. πρακτικά δεν επηρεάζουν το σφάλμα και δεν έχει νόημα να χρησιμοποιήσετε ένα σχέδιο σύνδεσης τριών ή τεσσάρων καλωδίων.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των θερμομέτρων αντίστασης
Όπως κάθε όργανο, η χρήση θερμομέτρων αντίστασης έχει μια σειρά από πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Ας τα εξετάσουμε.
Πλεονεκτήματα:
- σχεδόν γραμμικό χαρακτηριστικό.
- οι μετρήσεις είναι αρκετά ακριβείς (σφάλμα όχι μεγαλύτερο από 1°С);
- ορισμένα μοντέλα είναι φθηνά και εύκολα στη χρήση.
- εναλλαξιμότητα συσκευών·
- σταθερότητα εργασίας.
Ελαττώματα:
- Μικρό εύρος μέτρησης.
- μάλλον χαμηλή οριακή θερμοκρασία μετρήσεων.
- την ανάγκη χρήσης ειδικών σχημάτων σύνδεσης για αυξημένη ακρίβεια, γεγονός που αυξάνει το κόστος υλοποίησης.
Ένα θερμόμετρο αντίστασης είναι μια κοινή συσκευή σε όλες σχεδόν τις βιομηχανίες. Είναι βολικό να μετράτε χαμηλές θερμοκρασίες με αυτήν τη συσκευή χωρίς φόβο για την ακρίβεια των δεδομένων που λαμβάνονται. Το θερμόμετρο δεν είναι πολύ ανθεκτικό, ωστόσο, η λογική τιμή και η ευκολία αντικατάστασης του αισθητήρα καλύπτουν αυτό το μικρό μειονέκτημα.
Παρόμοια άρθρα:
