سنسور RTD چیست و چه کاربردهایی دارد؟

در پروسه‌های صنعتی مواد زیادی در لوله‌ها و مخازن مختلف جابه‌جا می‌شوند. از مایعاتی مانند آب، شیر، نفت گرفته تا گازهای مختلف شیمیایی و غیره. برای کنترل دقیق فرآیند نیاز داریم تا دمای این مواد رو به صورت دقیق اندازه بگیریم. یکی از پرکاربردترین روش‌های اندازه‌گیری از طریق مقاومت یا Resistance است.

RTD چیست؟

Resistance Temperature Detector به معنای آشکار کننده دمای مقاومتی است. سنسورهای فلزی حساس به حرارت و برودت هستند و هرگونه تغییراتی را تشخیص داده و آن را به سیستم کنترل منتقل می‌کند. در واقع با افزایش دما در تمامی فلزات مقاومتی ایجاد می‌شود که میزان این مقاومت با توجه به ضریب دمایی در فلزات مختلف متفاوت است. نقطه ذوب فلز مورد استفاده باید بالا بوده ومقاوم دربرابر خوردگی باشد همچنین باید دارای حساسیت بالایی باشد به همین دلیل برای ساخت rtd از سنسورهایی مانند پلاتین، نیکل، آلیاژ نیکل آهن و مس استفاده می‌شود که هر کدام برای کاربردهای مخصوصی به کار می‌روند. رایج ترین فلز مورد استفاده پلاتین است که دارای کمترین نوسانات در اندازه‌گیری ، پایداری و محدوده دمایی وسیع ( از منفی 260 درجه تا 650 درجه سانتی گراد) است. در انواع سنسور RTD مقاومت در دمای صفر درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری می‌شود و نام سنسور بر همین اساس گذاشته می‌شوند. فرض کنید یک سنسور در دمای صفر درجه سانتیگراد، مقاومتی برابر 500 اهم داشته باشد، نام 500 و نوع فلز بر روی آن گذاشته می‌شود. سنسور pt100 یکی از معروف‌ترین سنسورهای rtd بوده pt به معنی پلاتین است و در دمای 0 درجه مقاومت 100 اهم دارد.

انواع سنسور RTD بر اساس نوع ساخت

RTD سیم پیچی شده

یکی از مدل‌های این سنسور به صورت یک سیم پیچ خیلی ریز در اطراف هسته سرامیکی یا شیشه ای قرار گرفته است. این عنصر بسیار شکننده است به همین دلیل برای حفاظت از این سنسور معمولا در غلاف فلزی قرار می‌گیرد. این مدل از RTD ها پایدار هستند اما زمان پاسخ دهی بالایی دارند و سرعت پاسخ دهی آنها معمولا کند است این نوع سنسور ها جهت کار در هر محیطی و هر نوع کاربردی مناسب می‌‎باشند.

RTD فیلم

در این مدل یک لایه فلز برای مثال یک لایه پلاتین فشرده شده بر روی یک لایه شیشه‌ای یا سرامیکی قرار می‌گیرد و این فیلم با شیشه پوشانده می‌شود تا مقاوم گردد. RTD های فیلم زمان پاسخ‌دهی کمتری دارند و سرعت پاسخ دهی آن‌ها معمولا سریع است . این RTD ها دارای پایداری کمتری نسبت به RTD های سیم‌پیچی شده می‌باشند، ولی به دلیل قیمت بسیار پایین‌تر، کاربرد بسیار فراوانی دارند.

عملکرد سنسورهای RTD

این سنسورها به علت حساسیت بالای حسگرهای حرارتی معمولا در یک غلاف استوانه‌ای شکل با جنس فلزی قرار گرفته‌اند که به آن ترموول می‌گویند. این فلز معمولا برای حفاظت از سنسور در فرآیندهای صنعتی مختلف استفاده می‌شود.گرما از طریق دیواره‌ی ترموول به سنسور منتقل می‌شود.در واقع این سنسورها در نوک این غلاف قرار دارند. مقاومت‌های پلاتینی (PT100) از یک مسیر بسیار نازک که از جنس پلاتین است در یک بدنه سرامیکی قرار می‌گیرد و زمانی که ولتاژ به دو سر آن اعمال می‌شود و جریان در این مقاومت الکتریکی به حرکت در می‌آید به معنی است است که الکترون‌ها درساختار این فلز در حال حرکت هستند. این سنسور در دمای 0 درجه سانتی‌گراد دارای مقاومت 100 اهم می‌باشد و با افزایش دما این مقاومت بیشتر هم می‌شود. اصل کار این سنسورها به این شکل است که با تغییر دما مقاومت سنسور افزایش پیدا می‌کند. یک جریان ثابت از عنصر سازنده مثلا پلاتین عبور کرده با افزایش دمای سنسور شکل زیر حرکت الکترونها را در میان اتم‌های سازنده پلاتین نمایش می‌دهد زمانی که دمای پلاتین بالا می‌رود جنبش ذرات و اتم‌های پلاتین افزایش پیدا می‌کند و جریان سخت‌تر عبور می‌کند و در حقیقت مقاومت الکتریکی افزایش پیدا می‌کند.

کاربردهای سنسور RTD

این سنسور در صنایع مختلف استفاده می‌شود مانند صنعت پتروشیمی، نفت و گاز، کارخانه های تولیدی مواد غذایی، صنعت خودروسازی و به طور کل هر کجا که نیاز به اندازه‌گیری دما داشته باشیم از سنسورهای مقاومتی و یا ترموکوپل استفاده می‌کنیم.

دسته‌بندی سنسورهای RTD

سنسورهای RTD از لحاظ تعداد سیم به سه دسته تقسیم می‌شوند.

سنسور RTD دو سیمه

توانایی حذف مقاومت سیم‌ها را ندارد و به همین علت دقت پایینی دارد و معمولا در مکان‌هایی که دقت بالا نیاز نباشد با یک سیم کوتاه استفاده می‌شود و بدون سیم‌های رابط به کنترلر متصل می‌شود. چون افزایش طول سیم دمای اندازه‌گیری شده را با خطای بیشتری نشان می‌دهد.

سنسور RTD سه سیمه

دقت بالا تری نسبت به RTD دو سیمه دارد و مقاومت سیم‌ها را در صورتی که مقاومت یکی داشته باشند حذف می‌کند و عملکرد بهتری دارد .این سنسورها در متراژهای بالا قابل استفاده است. این سنسور معمولا در صنعت استفاده می‌شود. قیمت این سنسور کمتر از مدل چهار سیمه است. اما دقت مدل چهار سیمه را هم ندارد.

سنسور RTD چهار سیمه

در این سنسور مقاومت سیم‌‌ها محاسبه شده و اثر آن‌‌ها از دمای اندازه‌گیری شده حذف می‌‌شود و علاوه بر این اثر مقاومت نقطه تماس را هم از بین می‌برند و دما با دقت بسیار بالایی، نمایش داده می‌شود. با حذف یک سیم و یا اتصال کوتاه دو سیم، می‌توان از این سنسور به جای مدل‌های دو سیمه و سه سیمه نیز استفاده کرد. با این حال قیمت سنسورهای چهار سیمه بیشتر از دو سیمه و سه سیمه است و معمولا در محل هایی استفاده می‌شود که برای اندازه‌گیری دما به دقت بسیار بالایی نیاز داریم و دقت سنسور های دیگر قابل قبول نمی‌باشد.

راه‌های ارتباطی نیک صنعت:

• تماس با نیک صنعت: 87700210
• واحد فروش نیک صنعت: 09197872783
• واحد تعمیرات نیک صنعت: 09197872789
• ایمیل نیک صنعت: info@nicsanat.com
• آدرس شرکت: تهران، خیابان بهشتی، خیابان میرعماد، کوچه پیمانی (یازدهم)، پلاک 17