RTD 열 저항기 온도 감지 센서란 무엇입니까??

저항 온도 감지기 또는 RTD는 단순한 유형의 온도 센서 일 수 있습니다.. 이 장치는 금속의 저항이 온도에 따라 변하는 원칙에 따라 작동합니다.. 순수 금속은 일반적으로 양의 온도 계수를 가지고 있습니다., 온도가 증가함에 따라 저항이 증가 함을 의미합니다. RTD는 넓은 온도 범위에서 작동합니다 -200 ° C ~ +850 ° C 및 높은 정확도를 제공합니다, 우수한 장기 안정성, 그리고 반복성.

MAX31865 RTD 백금 저항성 온도 검출기 PT100 & PT1000

RTD PT100 온도 트랜스미터 DC24V 마이너스 50 ~ 100 등급

오븐 용 RTD PT100 온도 센서 프로브

이 기사에서, RTD 사용의 상충 관계에 대해 논의 할 것입니다, 그들에 사용 된 금속, 두 가지 유형의 RTD, 그리고 RTD가 열전대와 어떻게 비교 되는가.

우리가 다이빙하기 전에, RTD 기본 사항을 더 잘 이해하려면 예제 응용 프로그램 다이어그램을 살펴 보겠습니다..

RTD 응용 프로그램 다이어그램 예제

RTD는 자체적으로 출력 신호를 생성하지 않는 수동 장치입니다.. 수치 1 단순화 된 RTD 응용 프로그램 다이어그램을 보여줍니다.

RTD 애플리케이션 예제에 대한 회로도 .jpeg

수치 1. RTD 응용 프로그램 다이어그램 예제.

여기 전류 i1은 센서의 온도 의존성 저항을 통과합니다.. 이것은 여기 전류 및 RTD의 저항에 비례하는 전압 신호를 생성합니다.. 그런 다음 RTD의 전압이 증폭되어 ADC로 전송됩니다. (아날로그-디지털 변환기) RTD 온도를 계산하는 데 사용할 수있는 디지털 출력 코드를 생성하려면.

RTD 센서 사용의 트레이드 오프 - RTD 센서의 장점 및 단점

우리가 다이빙하기 전에, RTD 신호 컨디셔닝의 세부 사항은 향후 기사에서 다루어 질 것입니다.. 이 기사의 경우, RTD 회로를 사용할 때 몇 가지 기본 트레이드 오프를 강조하고 싶습니다..

첫 번째, 여기 전류는 일반적으로 주변으로 제한됩니다. 1 자기 가열 효과를 최소화하는 MA. 여기 전류가 RTD를 통해 흐를 때, I2R 또는 Joule 가열을 생성합니다. 자가 혼합 효과는 센서 온도를 실제로 측정중인 주변 온도 이상으로 올릴 수 있습니다.. 여기 전류를 줄이면 자기 가열 효과가 줄어들 수 있습니다. 자가 혼합 효과는 RTD가 침수되는 매체에 달려 있음을 언급 할 가치가 있습니다.. 예를 들어, Still Air에 배치 된 RTD는 흐르는 물에 침수 된 RTD보다 더 중요한자가 제거 효과를 경험할 수 있습니다..

주어진 검출 가능한 온도 변화에 대해, RTD 전압의 변화는 시스템 노이즈뿐만 아니라 다른 시스템 매개 변수의 오프셋 및 드리프트를 극복하기에 충분히 커야합니다.. 자기 가열은 여기 전류를 제한하기 때문에, 우리는 충분히 큰 저항이있는 RTD를 사용해야합니다., 따라서 다운 스트림 신호 처리 블록에 대한 큰 전압을 생성합니다.. 측정 오류를 줄이기 위해 큰 RTD 저항이 바람직하지만, RTD 저항이 클수록 응답 시간이 느리기 때문에 저항을 임의로 증가시킬 수 없습니다..

RTD 금속: 백금의 차이, 금, 및 구리 RTD

이론적으로, 모든 종류의 금속은 RTD를 구성하는 데 사용될 수 있습니다.. CW Siemens가 발명 한 첫 번째 RTD 1860 구리선을 사용했습니다. 하지만, Siemens는 곧 백금 RTD가 더 넓은 온도 범위에서 더 정확한 결과를 생성한다는 것을 발견했습니다..

오늘, 백금 RTD는 정밀 온도 측정을 위해 가장 널리 사용되는 온도 센서입니다.. 백금은 선형 저항 온도 관계를 가지며 넓은 온도 범위에서 매우 반복 가능합니다.. 게다가, 백금은 공기 중 대부분의 오염 물질 가스와 반응하지 않습니다..

백금 외에, 다른 두 가지 일반적인 RTD 재료는 니켈과 구리입니다. 테이블 1 일부 일반적인 RTD 금속의 온도 계수 및 상대 전도도를 제공합니다..

고온 PT100 백금 열 저항 센서 폭발 방지

WZP-130 231 스테인리스 스틸 백금 저항 PT100 온도 센서

베어링 용 열 저항 PT100 온도 센서

테이블 1. 일반적인 RTD 금속의 온도 계수 및 상대 전도도. BAPI가 제공 한 데이터

이전 섹션에서, 우리는 더 큰 RTD 저항이 측정 오류를 줄일 수있는 방법에 대해 논의했습니다.. 구리는 전도도가 높습니다 (또는 동등하게, 낮은 저항) 백금 및 니켈보다. 주어진 센서 크기 및 여기 전류, 구리 RTD는 비교적 작은 전압을 생성 할 수 있습니다. 그러므로, 구리 RTD는 작은 온도 변화를 측정하기 위해 더 어려울 수 있습니다.. 게다가, 구리는 더 높은 온도에서 산화됩니다, 따라서 측정 범위도 제한됩니다 -200 에게 +260 ℃. 이러한 한계에도 불구하고, 구리는 선형성과 저렴한 비용으로 인해 일부 응용 분야에서 여전히 사용됩니다.. 그림과 같이 2 아래에, 3 개의 일반적인 RTD 금속 중, 구리는 가장 선형 저항 온도 특성을 가지고 있습니다.

저항 대. 니켈의 온도 특성, 구리, 및 백금 rtds.jpeg

수치 2. 저항 대. 니켈의 온도 특성, 구리, 및 백금 RTD. TE 연결의 이미지 제공

금과 은은 또한 저항력이 상대적으로 낮으며 RTD 요소로 거의 사용되지 않습니다.. 니켈은 백금에 가까운 전도도를 갖습니다. 그림에서 볼 수 있듯이 2, 니켈은 주어진 온도 변화에 대한 저항의 변화를 제공합니다..

하지만, 니켈은 더 낮은 온도 범위를 제공합니다, 더 큰 비선형 성, 백금보다 장기 드리프트. 또한, 니켈의 저항은 배치마다 다릅니다. 이러한 한계 때문에, 니켈은 주로 소비자 제품과 같은 저렴한 응용 분야에서 사용됩니다..

일반적인 백금 RTD는 PT100 및 PT1000입니다. 이 이름은 센서 구조에 사용되는 금속 유형을 설명합니다. (백금 또는 Pt) 그리고 공칭 저항 0 ℃, 그게 100 PT100의 경우 Ω 1000 ω PT100 및 PT1000 유형의 경우, 각기. PT100 유형은 과거에 더 인기가있었습니다; 하지만, 오늘날 추세는 더 높은 저항 RTD를 향한 것입니다, 더 높은 저항은 추가 비용이 거의 없거나 전혀 더 큰 감도와 해상도를 제공함에 따라. 구리 및 니켈로 만든 RTD는 비슷한 이름 지정 규칙을 사용합니다.. 테이블 2 몇 가지 일반적인 유형을 나열합니다.

테이블 2. RTD 유형, 재료, 그리고 온도 범위. 아날로그 장치에서 제공하는 데이터

사용 된 금속의 유형 외에도, RTD의 기계적 구조는 또한 센서 성능에도 영향을 미칩니다.. RTD는 두 가지 기본 유형으로 나눌 수 있습니다: 박막과 전선. 이 두 유형은 다음 섹션에서 논의됩니다..

박막 대. Wirwound RTD

RTD에 대한 우리의 논의를 더욱 발전시키기 위해, 두 가지 유형을 살펴 보겠습니다: 박막과 전선.

박막 RTD 기본

박막 RTD 디스플레이 구조

박막 유형의 구조는 그림에 표시됩니다. 3(에이).

수치 3. 박막 RTD의 예, 어디 (에이) 구조를 보여줍니다 (비) 다른 전체 유형을 보여줍니다. 영상 (수정) Evosensors의 제공

박막 Rtd, 플래티넘의 얇은 층이 세라믹 기판에 증착됩니다.. 이어서 매우 높은 온도 어닐링 및 안정화가 이어집니다., 전체 요소를 덮는 얇은 보호 유리 층. 그림에 표시된 트리밍 영역 3(에이) 제조 된 저항을 지정된 목표 값으로 조정하는 데 사용됩니다..

박막 RTD는 어셈블리 시간과 생산 비용을 크게 줄이는 비교적 새로운 기술에 의존합니다.. 전선 유형과 비교합니다, 다음 섹션에서 깊이 탐색 할 것입니다., 박막 RTD는 충격이나 진동으로 인한 손상에 더 저항력이 있습니다.. 또한, 박막 RTD는 비교적 작은 지역에서 큰 저항을 수용 할 수 있습니다.. 예를 들어, 에이 1.6 mm by 2.6 MM 센서는 1000 오. 작은 크기로 인해, 얇은 필름 RTD는 온도 변화에 빠르게 반응 할 수 있습니다. 이 장치는 많은 범용 응용 프로그램에 적합합니다. 이 유형의 단점은 상대적으로 장기 안정성과 좁은 온도 범위입니다..

Wirwound RTD

전선 RTD의 건설

수치 4. 기본 전선 RTD의 구성 개요. PR 전자 제품의 이미지 제공

이 유형의 RTD. 전체 요소는 일반적으로 보호 목적으로 세라믹 또는 유리 튜브 내에서 캡슐화됩니다.. 세라믹 코어가있는 RTD는 매우 높은 온도를 측정하는 데 적합합니다.. 전선 RTD는 일반적으로 박막 유형보다 정확합니다. 하지만, 그들은 더 비싸고 진동으로 더 쉽게 손상됩니다..

백금 와이어의 변형을 최소화합니다, 센서 구조에 사용 된 재료의 열 팽창 계수는 백금의 열 팽창 계수와 일치해야합니다.. 동일한 열 팽창 계수 RTD 요소의 장기 응력으로 인한 저항 변화를 최소화합니다., 따라서 센서 반복성 및 안정성을 향상시킵니다.

RTD 대. 열전대 특성

RTD 온도 센서에 대한이 대화를 마무리합니다, 다음은 RTD와 열전대 센서의 간단한 비교입니다..

열전대는 두 교차점 사이의 온도 차이에 비례하는 전압을 생성합니다.. 열전대는 자체적으로 강화되며 외부 흥분이 필요하지 않습니다, RTD 기반 온도 측정에는 여기 전류 또는 전압이 필요합니다.. 열전대 출력은 콜드와 핫 접합의 온도 차이를 지정합니다., 열전대 응용 분야에서는 냉간 접합 보상이 필요합니다. 반면에, RTD 애플리케이션에는 콜드 정션 보상이 필요하지 않습니다, 더 간단한 측정 시스템을 초래합니다.

열전대는 일반적으로에 사용됩니다 -184 ° C ~ 2300 ° C 범위, RTD는 측정 할 수 있습니다 -200 ° C ~ +850 ℃. RTD는 일반적으로 열전대보다 더 정확하지만, 그들은 열전대보다 약 2 ~ 3 배 더 비쌉니다.. 또 다른 차이점은 RTD가 열전대보다 선형 적이며 우수한 장기 안정성을 나타냅니다.. 열전대와 함께, 센서 재료의 화학적 변화는 장기 안정성을 줄이고 센서 읽기가 드리프트를 유발할 수 있습니다..