Teplota je jedním z nejdůležitějších fyzikálních parametrů. Je důležité ji měřit a kontrolovat jak v každodenním životě, tak ve výrobě. K tomuto účelu je k dispozici mnoho speciálních zařízení. Odporový teploměr je jedním z nejběžnějších přístrojů používaných ve vědě a průmyslu. Dnes si vysvětlíme, co je to odporový teploměr, jaké jsou jeho výhody a nevýhody, a seznámíme se s různými modely.
Obsah
Oblast použití
odporový teploměr - Odporový teploměr je zařízení pro měření teploty pevných, kapalných a plynných látek. Používá se také k měření teploty sypkých látek.
Jejich místo zaujímá odporový teploměr při těžbě plynu a ropy, v metalurgii, energetice, veřejných službách a mnoha dalších průmyslových odvětvích.
DŮLEŽITÉ! Odporové teploměry lze používat v neutrálních i agresivních médiích. To přispívá k širokému využití přístroje v chemickém průmyslu.
Vezměte prosím na vědomí! Pro měření teploty v průmyslu se používají také termočlánky, více informací o nich najdete v článku v našem článku o termočláncích.
Typy snímačů a jejich specifikace
Měření teploty odporovým teploměrem probíhá pomocí jednoho nebo více odporových snímacích prvků a připojením. drátyTy jsou uzavřeny v ochranném pouzdře.
Odporové teploměry se dělí podle typu snímacího prvku.
Kovový odporový teploměr podle GOST 6651-2009
Podle GOST 6651-2009 Existuje skupina kovových odporových teploměrů, tj. TS, jejichž citlivým prvkem je malý odpor z kovového drátu nebo fólie.
Platinové měřiče teploty
Platinové odporové teploměry jsou považovány za nejběžnější z ostatních typů, a proto se často instalují ke sledování důležitých parametrů. Rozsah měření teploty je -200 °C až 650 °C. Charakteristická křivka se blíží lineární funkci. Jedním z nejběžnějších typů je Pt100 (Pt je platina, 100 znamená 100 ohmů při 0 °C.).
DŮLEŽITÉ! Hlavní nevýhodou tohoto zařízení je vysoká cena způsobená použitím drahého kovu ve složení.
Niklové odporové teploměry
Niklové odporové teploměry se ve výrobě téměř nepoužívají kvůli jejich úzkému teplotnímu rozsahu (od -60 °C do 180 °C) a složitost provozu, je však třeba poznamenat, že mají nejvyšší teplotní koeficient. 0,00617 °С-1.
Tyto snímače se dříve používaly při stavbě lodí, ale nyní byly v tomto odvětví nahrazeny platinovými snímači teploty.
Měděné senzory (TCM)
Zdá se, že měděné senzory mají ještě užší snímací rozsah než niklové senzory (pouze od -50 °C do 170 °C), ale přesto se jedná o oblíbenější typ snímače.
Tajemství spočívá v nízkých nákladech na vlastnictví. Měděné snímací prvky jsou jednoduché a nenáročné na použití a jsou vynikající pro měření nízkých teplot nebo souvisejících parametrů, jako je teplota vzduchu v dílně.
Životnost takového zařízení je však krátká a průměrná cena měděného teplotního čidla není nijak závratná (asi 1 tisíc rublů).
Tepelné odpory
Termorezistory jsou odporové teploměry, jejichž citlivý prvek je vyroben z polovodiče. Může to být oxid, halogenid nebo jiná látka s amfoterními vlastnostmi.
Výhodou tohoto zařízení je nejen jeho vysoký teplotní koeficient, ale také možnost tvarovat budoucí výrobek do libovolného tvaru (od tenkých trubiček až po několik mikronů dlouhé). Termistory jsou obvykle určeny k měření teplot. mezi -100 °C a +200 °C..
Rozlišují se dva typy termistorů:
- Termistory - mají záporný teplotní součinitel odporu, tj. když teplota stoupá, odpor klesá;
- pozistory - mají kladný teplotní koeficient odporu, tj. s rostoucí teplotou roste i odpor.
Kalibrační tabulky pro odporové teploměry
Gradační tabulky jsou souhrnnou tabulkou, z níž lze snadno určit, při jaké teplotě bude mít teploměr určitý odpor. Tyto tabulky pomáhají technikům přístrojů odhadnout hodnotu měřené teploty z určité hodnoty odporu.
V této tabulce jsou uvedena speciální označení RTD. Můžete je vidět na horním řádku. Číslo udává hodnotu odporu snímače při 0 °C a písmeno kov, ze kterého je vyroben.
Používá se označení kovu:
- P nebo Pt - platina
- М - měď;
- N - nikl.
Například 50M je měděný TC s odporem 50 ohmů při 0 °C.
Níže je uveden fragment tabulky stupnice teploměru.
| 50M (Ohm) | 100M (Ohm) | 50P (Ohm) | 100P (Ohm) | 500P (Ohm) | |
|---|---|---|---|---|---|
| -50 °С | 39.3 | 78.6 | 40.01 | 80.01 | 401.57 |
| 0 °С | 50 | 100 | 50 | 100 | 500 |
| 50 °С | 60.7 | 121.4 | 59.7 | 119.4 | 1193.95 |
| 100 °С | 71.4 | 142.8 | 69.25 | 138.5 | 1385 |
| 150 °С | 82.1 | 164.2 | 78.66 | 157.31 | 1573.15 |
Třída tolerance
Třídu tolerance nelze zaměňovat s třídou přesnosti. S teploměrem neměříme přímo a nevidíme výsledek měření, ale přenášíme hodnotu odporu odpovídající skutečné teplotě do závor nebo sekundárních přístrojů. Proto byl zaveden nový termín.
Třída tolerance je rozdíl mezi skutečnou tělesnou teplotou a naměřenou teplotou.
Existují 4 třídy přesnosti TC (Třídy přesnosti od nejpřesnějších po ty s největší nejistotou):
- AA;
- А;
- B;
- С.
Zde je výňatek z tabulky tříd tolerance, jejíž plné znění naleznete na adrese GOST 6651-2009.
| Třída přesnosti | Tolerance, °C | Teplotní rozsah, °C | ||
|---|---|---|---|---|
| Měď TS | Platinum TS | Nikl TS | ||
| AA | ±(0,1 + 0,0017 |t|) | - | 50 °C až +250 °C | - |
| А | ±(0,15+0,002 |t|) | od -50 °C do +120 °C | 100 °C až +450 °C | - |
| В | ± (0,3 + 0,005 |t|) | od -50 °C do +200 °C | -195 °C až +650 °C | - |
| С | ±(0,6 + 0,01 |t|) | -180 °C až +200 °C | -195 °C až +650 °C | -60 °C až +180 °C |
schéma zapojení
Abyste zjistili hodnotu odporu, je třeba ji změřit. Toho lze dosáhnout začleněním do měřicího obvodu. Obecně se používají 3 různé obvody, které se liší počtem vodičů a dosaženou přesností měření:
- Dvouvodičový obvod. Obsahuje minimální počet vodičů, a proto je nejlevnější variantou. Pokud však zvolíte toto zapojení, nedosáhnete optimální přesnosti - odpor teploměru se přičte k odporu použitých vodičů, což způsobí chybu závislou na délce vodičů. V průmyslu se takové schéma používá jen zřídka. Používá se pouze pro měření, u nichž není důležitá přesnost a sonda je umístěna v těsné blízkosti sekundárního snímače. Dvouvodičový obvod na levém obrázku.
- Třívodičový obvod. Na rozdíl od předchozí verze je zde přidán další vodič, zkratovaný s jedním ze dvou ostatních měřicích vodičů. Jeho hlavním účelem je je možnost zjistit odpor připojených vodičů. a odečtěte tuto hodnotu (kompenzovat) z naměřené hodnoty snímače. Sekundární zařízení kromě základního měření navíc měří odpor mezi uzavřenými vodiči, čímž získá hodnotu odporu spojovacích vodičů od snímače k závoře nebo sekundárnímu zařízení. Protože jsou vodiče uzavřené, měla by být tato hodnota nulová, ale ve skutečnosti může vzhledem k velké délce vodičů dosahovat několika ohmů. Tato chyba se pak odečte od naměřené hodnoty, čímž se získá přesnější údaj kompenzací odporu vodičů. Toto zapojení se používá ve většině případů, protože je kompromisem mezi požadovanou přesností a přijatelnou cenou. Třívodičový obvod je znázorněn na centrálním výkresu.
- 4vodičový obvod. Účel je stejný jako u třívodičového obvodu, ale kompenzace chyb je provedena na obou měřicích vodičích. U třívodičového obvodu se předpokládá, že hodnota odporu obou zkušebních vodičů je stejná, ale skutečná hodnota se může mírně lišit. Přidáním dalšího čtvrtého vodiče do čtyřvodičového obvodu (zkratován na druhém měřicím vodiči.), je možné získat hodnotu jeho odporu samostatně a téměř úplně kompenzovat veškerý odpor vodičů. Toto zapojení je však dražší, protože je zapotřebí čtvrtý vodič, a proto by se mělo používat buď ve společnostech s dostatečnými finančními prostředky, nebo pro měřicí aplikace, kde je vyžadována větší přesnost. Schéma čtyřvodičového připojení můžete vidět na pravém obrázku.
Vezměte prosím na vědomí! Pt1000 má již při nulových stupních odpor 1000 ohmů. Ty lze pozorovat například na parním potrubí, kde je naměřená teplota 100-160 °C, což odpovídá přibližně 1400-1600 ohmům. Odpor vodičů je v závislosti na jejich délce přibližně 3-4 Ω, tj. nemají téměř žádný vliv na chybu a nemá smysl používat třívodičové nebo čtyřvodičové zapojení.
Výhody a nevýhody odporových teploměrů
Jako každé zařízení má i použití odporových teploměrů řadu výhod a nevýhod. Podívejme se na ně.
Výhody:
- Prakticky lineární charakteristika;
- měření jsou poměrně přesná (nepřesnost max. 1 °C.);
- některé modely jsou levné a snadno použitelné;
- zaměnitelnost zařízení;
- stabilita provozu.
nevýhody:
- malý rozsah měření;
- poměrně nízký teplotní limit;
- Nutnost používat speciální schémata zapojení pro zvýšení přesnosti, což zvyšuje náklady na implementaci.
Odporový teploměr je běžným přístrojem téměř ve všech průmyslových odvětvích. Je snadné měřit nízké teploty, aniž byste se museli obávat o přesnost naměřených hodnot. Teploměr není příliš odolný, ale rozumná cena a snadná výměna čidla tuto drobnou nevýhodu vyvažují.
Související články:
