• ‏בסד יום שני 29 אוגוסט 2022

מהו רגש RTD

RTD הוא חיישן טמפרטורה פסיבי הפועל על העיקרון הפיזיקלי שלפיו ההתנגדות של מתכת משתנה עם שינוי הטמפרטורה, ככל שהטמפרטורה של מתכת עולה, ההתנגדות של המתכת לזרימת החשמל עולה, כלומר אנחנו מודדים התנגדות וממירים את ערך ההתנגדות הנמדדת לייצוג של טמפרטורה באמצעות הייחס הלינארי של החיישן. השימוש בחיישני RTD נובע מהדיוק, יכולת החזרה והיציבות שלהם.

• תמונה מספר 1 : סוגים שונים של רגשי טמפרטורה

סוגי החומרים המרכיבים את הרגשים

יש מגוון רחב של סוגי חומרים המשמשים לייצור חיישני טמפרטורה כל אחד מהסוגים השונים תואם תקנים שונים, מודד טווחי טמפרטורות שונים מגיע במגוון גדלים וסוגי מחברים. הפונקציה הבסיסית שלהם הינה מדידת טמפרטורה לפי התנגדות זהה כאשר לכל סוג יש ערך התנגדות מוגדר מראש עבור טווח הטמפרטורות הספציפי שלהם ואנחנו נסקור כמה מהם

1. פלטינה – חיישני הפלטינה עשויים ממוליך פלטינה טהור ובעלי יציבות ליניארית גדולה על טווח רחב תכונה זו הופכת את חיישני הפלטינה לחיישן מדויק במיוחד עבור יישומים תעשייתיים נרחבים.
2. טונגסטן – הינו בין החומרים החזקים והכבדים בעולם דבר ההופך אותו לאידיאלי עבור יישומים בטמפרטורה גבוהה מאוד אך קיים קושי עם טונגסטן היות והוא חומר קשה מאוד לעיצוב וכן משקלו גדול מאוד עד פי 3 ממשקל הנחושת נדרש לחשב את המשקל שהוא מוסיף למערכת.
3. ניקל– לניקל יש טווח מדידת טמפרטורה מוגבל עקב לינאריות החומר אשר נהפך ללא לינארי באזור ה300 מעלות צלזיוס. לרגשי ניקל עמידות טובה בפני קורוזיה והם פחות יקרים מאשר רגשי פלטינה אבל מזדקנים במהירות ומאבדים את הדיוק שלהם.
4. נחושת – לנחושת התנגדות ליניארית טובה ביחס לשינויי טמפרטורה אך זקוקה לאלמנט ארוך יותר מפלטינה בגלל התנגדות החומר שלה. חסרונה של חיישן הנחושת היא העובדה שנחושת מתחמצנת היתרון של הנחושת הינו בליניאריות מעולה ועלות כספית נמוכה יותר מאשר סוגים אחרים של חיישני טמפרטורה.

חימום עצמי

בשונה מטרמוקפל (צמד טרמי) חיישני RTD נדרשים באספקת אנרגיה על מנת לבצע מדידה הזרם שנדרש מהמקור בממוצע הינו 5mA למרות האנרגיה הנמוכה חימום זה מחמם מעט את החיישן דבר שעלול לפגום בדיוק המדידה.

כיול

התדירות שבה מכויל RTD תלויה בשינויי הטמפרטורה, ברעידות ודברים חריגים אשר קרו בתהליך. ברוב המקרים, תדירות הכיול נקבעת על ידי המשתמש. הכיול של החיישן מושג על ידי השוואת ההתנגדות שלו לדפי הייצרן כולל אחוזי השגיאה.

סוגי מבנה חיישנים

הסוגים השונים של חיישני הטמפרטורה השונים מסווגים לפי מבנה הפנימי של חיישן הטמפרטורה. סוג החיישן נקבע על פי הסביבה שבה הוא ימצא והאפליקציה לדוגמא מספר סוגי חיישנים

1. חיישן סרט – זהו חיישן המתבסס על שכבה דקה של מתכת המונחת על המצע של חומר קרמי. אורך סרט המתכת מחושב על פי ההתנגדות הדרושה.

• תמונה מספר 2: דוגמה של חיישן סרט

2. חיישן מלופף – זהו חיישן עם חוט מלופף סביב החלק החיצוני של זכוכית, קרמיקה או חומר אחר, המכונה סליל .

סוגי חיישנים נפוצים

1. Pt100 – חיישן פלטינה
2. NI100 – חיישן ניקל
3. Cu100- חיישן נחושת
4. Ni-Fe604- תרכובת ברזל עם ניקל

PT100

ה-"PT" בסימן pt100 מציין שהחיישן עשוי עם אלמנט פלטינה. ה-100 הוא מקדם ההתנגדות שלו. חיישן pt100 RTD הוא אחד ממכשירי מדידת הטמפרטורה המדויקים והנפוצים ביותר עם מקדם התנגדות של 100 Ω ב-0 מעלות צלזיוס. ישנן מספר גרסאות של pt100 בעלות מקדמי טמפרטורה שונים, המיוצגים על ידי האות היוונית אלפא או α.

PT1000

ה- PT1000 הוא חיישן ההתנגדות הנפוץ ביותר לאחר ה PT100 והוא בעל מקדם התנגדות של 1000 Ω באפס מעלות בשל העובדה כי ערך התנגדות גבוה יותר נדרש פחות זרם ובהתאמה פחות חימום עצמי ולכן הם יהיו יותר מדויקים.

לחיישנים אלו יש מספר תצורות של מוליכי מדידה

1. 2 מוליכי מדידה – זהו העיצוב הפשוט ביותר חוט יחיד מתחבר לכל קצה של החיישן , ההתנגדות במעגל מחושבת על ידי מדידת ההתנגדות דרך חוטי המדידה. זה גורם לשגיאה כלשהי של מעלות או קריאה גבוהה מהטמפרטורה הנמדדת בפועל ניתן לבטל זאת באמצעות כיול.

• תמונה מספר 3 : מדידה עם גשר 2 מוליכים

1. 3 מוליכי מדידה – תצורת שלושת החוטים היא הנפוצה ביותר בין שיטות מדידת הטמפרטורה . שני חוטים מחוברים לקצה אחד של החיישן, A ו-B, ולמכשיר הניטור. החוט השלישי, C, מחובר לאלמנט. שלושת החוטים הם באורך שווה, ולכן ההתנגדות שלהם שווה לתצורת שלושת החוטים יש שגיאות שיתקזזו באמצעות גשר המדידה .

• תמונה מספר 4 : מדידה עם גשר ו 3 מוליכי מדידה

1. 4 מוליכי מדידה – תצורת ארבעת החוטים היא המורכבת ביותר ויקרה להתקנה אך מייצרת את הקריאות המדויקות ביותר. זרם DC מסופק באמצעות שני מובילים, A ו-C. מפל המתח נמדד על ידי שני המולכים האחרים מפל המתח והזרם ידועים, מה שהופך את ההתנגדות לקלה לקריאה כמו גם את הטמפרטורה על פני המערכת. ניתן לקרוא בהרחבה במאמר הקודם שכתבתי מדידה באמצעות 4 מוליכים.

לסיכום

1. חיישן טמפרטורה המבוסס על התנגדות, הוא חיישן טמפרטורה פסיבי הפועל על העיקרון לפיו ההתנגדות של מתכת משתנה ככל שהטמפרטורה משתנה.
2. יש מגוון רחב של סוגי אלמנטים המשמשים לייצור חיישני טמפרטורה צריך להתאים את סוג החיישן למדידה כל אחד מהסוגים השונים תואם תקנים שונים, מודד טווחי טמפרטורות שונים, מגיע במגוון גדלים ותצורות
3. השימוש הפופולרי בחיישני RTD נובע מהדיוק, החזרה והיציבות שלהם ועלות זולה.
4. עקרון העבודה של חיישן RTD הוא די פשוט, לכל צורות המתכת יש גורם התנגדות כאשר הטמפרטורה של המתכת עולה.
5. הסוגים השונים של חיישני RTD מסווגים לפי המבנה של חיישן הטמפרטורה.

בהצלחה