Temperatuur is een van de belangrijkste fysische parameters. Zowel in het dagelijks leven als bij de productie is het van belang dit te meten en te controleren. Er zijn veel speciale apparaten beschikbaar voor dit doel. De weerstandsthermometer is een van de meest gangbare instrumenten die op grote schaal in wetenschap en industrie worden gebruikt. Vandaag zullen wij uitleggen wat een weerstandsthermometer is, wat de voor- en nadelen zijn en welke verschillende modellen er zijn.
Inhoud
Toepassingsgebied
Een weerstandsthermometer - Een weerstandsthermometer is een apparaat voor het meten van de temperatuur van vaste, vloeibare en gasvormige media. Het wordt ook gebruikt voor het meten van de temperatuur van bulk vaste stoffen.
Hun plaats weerstandsthermometer gevonden in gas-en olieproductie, metallurgie, energie, nutsbedrijven en vele andere industrieën.
BELANGRIJK! Weerstandsthermometers kunnen zowel in neutrale als in agressieve media worden gebruikt. Dit draagt bij tot het wijdverbreide gebruik van het instrument in de chemische industrie.
Let op! Voor temperatuurmeting in de industrie worden ook thermokoppels gebruikt, lees er meer over in in ons artikel over thermokoppels.
Soorten sensoren en hun specificaties
Temperatuurmeting met een weerstandsthermometer vindt plaats door middel van één of meer weerstandsvoelers en het aansluiten van dradenDeze zijn ingekapseld in een beschermende behuizing.
RTD's worden ingedeeld volgens het type meetelement.
Metaalweerstandsthermometer volgens GOST 6651-2009
Volgens GOST 6651-2009 Er bestaat een groep weerstandsthermometers van metaal, de zogenoemde TS, waarvan het gevoelige element een kleine weerstand van metaaldraad of folie is.
Platina temperatuurmeters
Platina weerstandsthermometers worden beschouwd als de meest voorkomende van de andere types, en worden daarom vaak geïnstalleerd om belangrijke parameters te bewaken. Het meetbereik van de temperatuur is -200 °C tot 650 °C. De karakteristieke curve benadert een lineaire functie. Een van de meest voorkomende soorten is Pt100 (Pt is platina, 100 betekent 100 ohm bij 0 °C.).
BELANGRIJK! Het grootste nadeel van dit toestel is de hoge kostprijs als gevolg van het gebruik van edelmetaal in de samenstelling.
Nikkel weerstandsthermometers
Weerstandsthermometers van nikkel worden nauwelijks in de productie gebruikt vanwege hun geringe temperatuurbereik (van -60 °C tot 180 °C) en de complexiteit van de werking, moet echter worden opgemerkt dat zij de hoogste temperatuurcoëfficiënt hebben van 0,00617 °С-1.
Deze sensoren werden vroeger gebruikt in de scheepsbouw, maar zijn nu in deze industrie vervangen door platina temperatuursensoren.
Kopersensoren (TCM)
Koperen sensoren lijken een nog kleiner detectiebereik te hebben dan nikkelen sensoren (alleen van -50 °C tot 170 °C), maar zij zijn niettemin het populairste type sensor.
Het geheim zit hem in de lage eigendomskosten. Koperen sensorelementen zijn eenvoudig en pretentieloos in het gebruik, en zijn uitstekend geschikt voor het meten van lage temperaturen of aanverwante parameters zoals de luchttemperatuur in werkplaatsen.
De levensduur van zo'n apparaat is echter kort, en de gemiddelde kostprijs van een koperen temperatuursensor is niet al te laag (ongeveer 1 duizend roebels).
Thermische weerstanden
Thermoresistors zijn weerstandsthermometers, waarvan het gevoelige element bestaat uit een halfgeleider. Dit kan een oxide, een halogenide of een andere stof met amfotere eigenschappen zijn.
Het voordeel van dit toestel is niet alleen de hoge temperatuurcoëfficiënt, maar ook de mogelijkheid om het toekomstige product in om het even welke vorm te gieten (van dunne buisjes tot enkele microns lang). Typische thermistors zijn ontworpen om temperaturen te meten tussen -100 °C en +200 °C..
Er wordt een onderscheid gemaakt tussen twee soorten thermistors:
- Thermistors - hebben een negatieve temperatuurscoëfficiënt van de weerstand, d.w.z. dat wanneer de temperatuur stijgt, de weerstand daalt;
- posistors - hebben een positieve temperatuurscoëfficiënt van de weerstand, d.w.z. met toenemende temperatuur neemt ook de weerstand toe.
ijktabellen voor weerstandsthermometers
Graadtabellen zijn een samenvattend rooster aan de hand waarvan men gemakkelijk kan bepalen bij welke temperatuur een thermometer een bepaalde weerstand zal hebben. Dergelijke tabellen helpen de instrumentatietechnicus om de waarde van de gemeten temperatuur te schatten op basis van een bepaalde weerstandswaarde.
Binnen deze tabel zijn er speciale RTD aanduidingen. Je kunt ze zien op de bovenste regel. Het cijfer geeft de weerstandswaarde van de sensor bij 0°C aan en de letter het metaal waarvan hij is gemaakt.
De metaalaanduiding wordt gebruikt:
- P of Pt - platina
- М - koper;
- N - nikkel.
Bijvoorbeeld, 50M is een koperen TC, met een weerstand van 50 ohm bij 0 °C.
Hieronder staat een fragment van de schaalverdelingstabel van de thermometer.
| 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 |
Tolerantieklasse
Tolerantieklasse mag niet worden verward met nauwkeurigheidsklasse. Met een thermometer meten wij niet rechtstreeks en zien wij het resultaat van de meting, maar geven wij de weerstandswaarde die overeenkomt met de werkelijke temperatuur door aan de slagbomen of secundaire instrumenten. Daarom is een nieuwe term ingevoerd.
De tolerantieklasse is het verschil tussen de werkelijke lichaamstemperatuur en de gemeten temperatuur.
Er zijn 4 nauwkeurigheidsklassen van TC (Nauwkeurigheidsklassen van de meest nauwkeurige tot die met de grootste onzekerheid):
- AA;
- А;
- B;
- С.
Hier volgt een uittreksel uit de tabel van de tolerantieklassen, de volledige versie is te vinden in GOST 6651-2009.
| Nauwkeurigheidsklasse | Tolerantie, °C | Temperatuurbereik, °C | ||
|---|---|---|---|---|
| Koper TS | Platina TS | Nikkel TS | ||
| AA | ±(0,1 + 0,0017 |t|) | - | 50 °C tot +250 °C | - |
| А | ±(0,15+0,002 |t|) | van -50 °C tot +120 °C | 100 °C tot +450 °C | - |
| В | ± (0,3 + 0,005 |t|) | van -50 °C tot +200 °C | -195 °C tot +650 °C | - |
| С | ±(0,6 + 0,01 |t|) | -180 °C tot +200 °C | -195 °C tot +650 °C | -60 °C tot +180 °C |
bedradingsschema
Om de weerstandswaarde te weten te komen, moet deze worden gemeten. Dit kan gebeuren door het op te nemen in een meetcircuit. In het algemeen worden 3 verschillende circuits gebruikt, die elk verschillen door het aantal draden en de nauwkeurigheid van de bereikte meting:
- 2-draads circuit. Deze bevat het minimum aantal draden en is daarom de goedkoopste optie. Door voor deze schakeling te kiezen zal echter geen optimale nauwkeurigheid worden bereikt - de weerstand van de thermometer zal worden toegevoegd aan de weerstand van de gebruikte draden, hetgeen een fout zal introduceren die afhankelijk is van de lengte van de draden. In de industrie wordt zelden van een dergelijke regeling gebruik gemaakt. Hij wordt alleen gebruikt voor metingen waarbij nauwkeurigheid niet belangrijk is en de sonde zich in de nabijheid van de secundaire transducer bevindt. 2-draads circuit getoond in de linker foto.
- 3-draads circuit. In tegenstelling tot de vorige versie is hier een extra draad toegevoegd, kortgesloten op een van de twee andere meetdraden. Het belangrijkste doel ervan is is om in staat te zijn de weerstand van de aangesloten draden te krijgen en trek deze waarde af (compenseren) uit de meetwaarde van de sensor. Het secundaire toestel meet, naast de basismeting, ook de weerstand tussen de gesloten draden, en verkrijgt zo de weerstandswaarde van de verbindingsdraden van de sensor naar de barrière of het secundaire toestel. Aangezien de draden gesloten zijn, zou deze waarde nul moeten zijn, maar in feite kan deze waarde, door de lange lengte van de draden, oplopen tot verscheidene ohms. Deze fout wordt dan afgetrokken van de gemeten waarde, waardoor een nauwkeuriger aflezing wordt verkregen door compensatie van de weerstand van de draden. Deze verbinding wordt in de meeste gevallen gebruikt, omdat het een compromis is tussen de vereiste nauwkeurigheid en een aanvaardbare prijs. 3-draads circuit is te zien in de centrale tekening.
- 4-draads circuit. Het doel is hetzelfde als bij de 3-draadsschakeling, maar de foutcompensatie wordt aan beide meetdraden gegeven. In een driedraadsschakeling wordt aangenomen dat de weerstandswaarde van de twee meetsnoeren gelijk is, maar de werkelijke waarde kan enigszins verschillen. Door nog een vierde draad toe te voegen in een vierdraads circuit (kortgesloten met de tweede meetkabel), is het mogelijk de weerstandswaarde ervan afzonderlijk te verkrijgen en de weerstand van de draden bijna volledig te compenseren. Deze schakeling is echter duurder omdat een vierde geleider nodig is en moet dus worden gebruikt in bedrijven met voldoende middelen of voor meettoepassingen waarbij een grotere nauwkeurigheid is vereist. Het 4-draads aansluitschema zie je op de rechter foto.
Let op! De Pt1000 sensor heeft al een weerstand van 1000 ohm bij nul graden. Deze kunnen bijvoorbeeld worden waargenomen op een stoompijp, waar de gemeten temperatuur 100-160 °C bedraagt, wat overeenkomt met ongeveer 1400-1600 ohm. De weerstand van de draden bedraagt, afhankelijk van hun lengte, ongeveer 3-4 Ω, d.w.z. zij hebben bijna geen invloed op de fout en het heeft niet veel zin een drie- of vieraderige verbinding te gebruiken.
Voor- en nadelen van weerstandsthermometers
Zoals elk apparaat heeft ook het gebruik van weerstandsthermometers een aantal voor- en nadelen. Laten we ze eens bekijken.
Voordelen:
- Vrijwel lineaire karakteristiek;
- de metingen zijn vrij exact (onnauwkeurigheid max. 1 °C.);
- sommige modellen zijn goedkoop en gemakkelijk te gebruiken;
- uitwisselbaarheid van hulpmiddelen;
- stabiliteit van de werking.
nadelen:
- klein meetbereik;
- vrij lage temperatuurgrens;
- De noodzaak om speciale bedradingsschema's te gebruiken voor grotere nauwkeurigheid, hetgeen de uitvoeringskosten verhoogt.
De weerstandsthermometer is een veelgebruikt instrument in bijna alle takken van industrie. Het is gemakkelijk om lage temperaturen te meten zonder dat u zich zorgen hoeft te maken over de nauwkeurigheid van de aflezingen. De thermometer is niet bijzonder duurzaam, maar de redelijke prijs en de gemakkelijke vervanging van de sensor maken dit kleine nadeel goed.
Verwante artikelen:
