Teplota je jedným z najdôležitejších fyzikálnych parametrov. Je dôležité ju merať a kontrolovať v každodennom živote aj vo výrobe. Na tento účel je k dispozícii mnoho špeciálnych zariadení. Odporový teplomer je jedným z najbežnejších prístrojov, ktoré sa vo veľkej miere používajú vo vede a priemysle. Dnes si vysvetlíme, čo je to odporový teplomer, aké sú jeho výhody a nevýhody a aké sú jeho rôzne modely.
Obsah
Oblasť použitia
Odporový teplomer - Odporový teplomer je zariadenie na meranie teploty pevných, kvapalných a plynných látok. Používa sa aj na meranie teploty sypkých látok.
Ich miesto odporový teplomer nachádza v ťažbe plynu a ropy, metalurgii, energetike, verejných službách a mnohých ďalších odvetviach.
DÔLEŽITÉ! Odporové teplomery sa môžu používať v neutrálnych aj agresívnych médiách. To prispieva k širokému používaniu tohto prístroja v chemickom priemysle.
Upozornenie! Na meranie teploty v priemysle sa používajú aj termočlánky, viac informácií o nich nájdete v v našom článku o termočlánkoch.
Typy snímačov a ich špecifikácie
Meranie teploty odporovým teplomerom sa uskutočňuje pomocou jedného alebo viacerých odporových snímacích prvkov a pripojením drôtyTie sú uzavreté v ochrannom puzdre.
Odporové snímače sa klasifikujú podľa typu snímacieho prvku.
Kovový odporový teplomer podľa GOST 6651-2009
Podľa GOST 6651-2009 Existuje skupina kovových odporových teplomerov, t. j. TS, ktorých citlivým prvkom je malý odpor vyrobený z kovového drôtu alebo fólie.
Platinové merače teploty
Platinové odporové snímače sa považujú za najbežnejšie z ostatných typov, preto sa často inštalujú na monitorovanie dôležitých parametrov. Rozsah merania teploty je -200 °C až 650 °C. Charakteristická krivka je blízka lineárnej funkcii. Jedným z najbežnejších typov je Pt100 (Pt je platina, 100 znamená 100 ohmov pri 0 °C.).
DÔLEŽITÉ! Hlavnou nevýhodou tohto zariadenia sú vysoké náklady v dôsledku použitia drahého kovu v zložení.
Niklové odporové teplomery
Niklové odporové teplomery sa vo výrobe takmer nepoužívajú kvôli ich úzkemu teplotnému rozsahu (od -60 °C do 180 °C) a zložitosť prevádzky, treba však poznamenať, že majú najvyšší teplotný koeficient 0,00617 °С-1.
Tieto snímače sa predtým používali v lodiarstve, ale v súčasnosti ich v tomto odvetví nahradili platinové snímače teploty.
Medené senzory (TCM)
Zdá sa, že medené senzory majú ešte užší rozsah snímania ako niklové senzory (len od -50 °C do 170 °C), ale napriek tomu sú obľúbenejším typom snímača.
Tajomstvo spočíva v nízkych nákladoch na vlastníctvo. Medené snímacie prvky sú jednoduché a nenáročné na použitie a sú vynikajúce na meranie nízkych teplôt alebo súvisiacich parametrov, ako je teplota vzduchu v dielni.
Životnosť takéhoto zariadenia je však krátka a priemerná cena medeného snímača teploty nie je príliš vysoká (asi 1 tisíc rubľov).
Tepelné odpory
Termorezistory sú odporové teplomery, ktorých citlivý prvok je vyrobený z polovodiča. Môže to byť oxid, halogenid alebo iná látka s amfoternými vlastnosťami.
Výhodou tohto zariadenia je nielen jeho vysoký teplotný koeficient, ale aj možnosť vytvarovať budúci výrobok do ľubovoľného tvaru (od tenkých rúrok až po niekoľko mikrónov dlhé). Termistory sú zvyčajne určené na meranie teploty medzi -100 °C a +200 °C..
Rozlišujú sa dva typy termistorov:
- Termistory - majú záporný teplotný koeficient odporu, t. j. keď teplota stúpa, odpor klesá;
- Pozistory - majú kladný teplotný koeficient odporu, t. j. s rastúcou teplotou rastie aj odpor.
Kalibračné tabuľky pre odporové teplomery
Gradačné tabuľky sú súhrnnou tabuľkou, z ktorej možno ľahko určiť, pri akej teplote bude mať teplomer určitý odpor. Takéto tabuľky pomáhajú technikom prístrojov odhadnúť hodnotu meranej teploty z určitej hodnoty odporu.
V tejto tabuľke sú špeciálne označenia RTD. Môžete ich vidieť na hornom riadku. Číslo označuje hodnotu odporu snímača pri 0 °C a písmeno kov, z ktorého je vyrobený.
Používa sa označenie kovu:
- P alebo Pt - platina
- М - meď;
- N - Nikel.
Napríklad 50M je medený TC s odporom 50 ohmov pri 0 °C.
Nižšie je uvedený fragment tabuľky odstupňovania teplomerov.
| 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 |
Trieda tolerancie
Trieda tolerancie by sa nemala zamieňať s triedou presnosti. Pri teplomere nemeriame priamo a nevidíme výsledok merania, ale prenášame hodnotu odporu zodpovedajúcu skutočnej teplote do bariér alebo sekundárnych prístrojov. Preto bol zavedený nový termín.
Trieda tolerancie je rozdiel medzi skutočnou telesnou teplotou a nameranou teplotou.
Existujú 4 triedy presnosti TC (Triedy presnosti od najpresnejších po tie s najväčšou neistotou):
- AA;
- А;
- B;
- С.
Tu je výňatok z tabuľky tried tolerancie, úplnú verziu nájdete na GOST 6651-2009.
| Trieda presnosti | Tolerancia, °C | Teplotný rozsah, °C | ||
|---|---|---|---|---|
| Medený TS | Platinum TS | Nikel 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 zapojenia
Ak chcete zistiť hodnotu odporu, je potrebné ju zmerať. To sa dá dosiahnuť začlenením do meracieho obvodu. Vo všeobecnosti sa používajú 3 rôzne obvody, ktoré sa líšia počtom vodičov a dosiahnutou presnosťou merania:
- 2-vodičový obvod. Obsahuje minimálny počet vodičov, a preto je najlacnejšou možnosťou. Ak sa však rozhodnete pre toto zapojenie, nedosiahnete optimálnu presnosť - odpor teplomera sa pripočíta k odporu použitých vodičov, čo spôsobí chybu, ktorá závisí od dĺžky vodičov. V priemysle sa takýto systém používa len zriedka. Používa sa len na merania, pri ktorých nie je dôležitá presnosť a sonda sa nachádza v tesnej blízkosti sekundárneho snímača. 2-vodičový obvod na ľavom obrázku.
- 3-vodičový obvod. Na rozdiel od predchádzajúcej verzie je tu pridaný ďalší vodič, ktorý je skratovaný s jedným z ostatných dvoch meracích vodičov. Jeho hlavným cieľom je je možnosť získať odpor pripojených vodičov a odpočítajte túto hodnotu (kompenzovať) z nameranej hodnoty snímača. Sekundárne zariadenie okrem základného merania dodatočne meria odpor medzi uzavretými vodičmi, čím sa získa hodnota odporu spojovacích vodičov od snímača k bariére alebo sekundárnemu zariadeniu. Keďže sú vodiče uzavreté, táto hodnota by mala byť nulová, ale v skutočnosti môže vzhľadom na veľkú dĺžku vodičov dosiahnuť niekoľko ohmov. Táto chyba sa potom odpočíta od nameranej hodnoty, čím sa kompenzáciou odporu vodičov získa presnejší údaj. Toto zapojenie sa používa vo väčšine prípadov, pretože je kompromisom medzi požadovanou presnosťou a prijateľnou cenou. 3-vodičový obvod je znázornená na centrálnom výkrese.
- 4-vodičový obvod. Účel je rovnaký ako pri trojvodičovom zapojení, ale kompenzácia chýb sa poskytuje obom meracím vodičom. V trojvodičovom obvode sa predpokladá, že hodnota odporu oboch skúšobných vodičov je rovnaká, ale skutočná hodnota sa môže mierne líšiť. Pridaním ďalšieho štvrtého vodiča do štvorvodičového obvodu (skratovaný na druhý merací vodič), je možné získať hodnotu jeho odporu samostatne a takmer úplne kompenzovať celý odpor z vodičov. Tento obvod je však drahší, pretože je potrebný štvrtý vodič, a preto by sa mal používať buď v spoločnostiach s dostatočnými finančnými prostriedkami, alebo pri meraniach, kde sa vyžaduje väčšia presnosť. Schéma 4-vodičového pripojenia môžete vidieť na pravom obrázku.
Upozornenie! Pt1000 má už pri nulových stupňoch odpor 1000 ohmov. Možno ich vidieť napríklad na parnom potrubí, kde je nameraná teplota 100-160 °C, čo zodpovedá približne 1400-1600 ohmom. Odpor vodičov je v závislosti od ich dĺžky približne 3 - 4 Ω, t. j. nemajú takmer žiadny vplyv na chybu a nemá veľký význam používať trojvodičové alebo štvorvodičové zapojenie.
Výhody a nevýhody odporových teplomerov
Ako každé zariadenie, aj používanie odporových teplomerov má niekoľko výhod a nevýhod. Pozrime sa na ne.
Výhody:
- Prakticky lineárna charakteristika;
- merania sú pomerne presné (nepresnosť max. 1 °C.);
- niektoré modely sú lacné a ľahko použiteľné;
- zameniteľnosť zariadení;
- stabilita prevádzky.
nevýhody:
- malý rozsah merania;
- pomerne nízky teplotný limit;
- Potreba používať špeciálne schémy zapojenia na zvýšenie presnosti, čo zvyšuje náklady na implementáciu.
Odporový teplomer je bežným zariadením v takmer všetkých odvetviach priemyslu. Je ľahké merať nízke teploty bez toho, aby ste sa museli obávať o presnosť údajov. Teplomer nie je obzvlášť odolný, ale rozumná cena a jednoduchá výmena snímača túto malú nevýhodu kompenzujú.
Súvisiace články:
