บทความนี้แนะนำเซ็นเซอร์แพลตตินัมในเครื่องตรวจจับอุณหภูมิความต้านทาน (RTD), โดยเฉพาะอย่างยิ่งความแตกต่างระหว่าง PT100 และ PT1000. รวมถึงการต่อต้านเล็กน้อย, WZP, ABB, แผ่นข้อมูล, เส้นโค้งลักษณะและข้อดีของ 3 ลวดและ 4 สายในแอปพลิเคชันที่แตกต่างกัน. มุ่งเน้นไปที่ปัจจัยที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกเซ็นเซอร์, เช่นความเป็นเส้นตรง, ช่วงอุณหภูมิการทำงาน, ปัญหาผลกระทบตะกั่วและปัญหามาตรฐาน.
หลายอุตสาหกรรมใช้ RTD เพื่อวัดอุณหภูมิ, และเซ็นเซอร์ในอุปกรณ์เหล่านี้ส่วนใหญ่คือ PT100 หรือ PT1000. เซ็นเซอร์อุณหภูมิทั้งสองนี้มีลักษณะคล้ายกัน, แต่ความแตกต่างในการต่อต้านเล็กน้อยอาจกำหนดว่าคุณเลือกแอปพลิเคชันใด.
เครื่องตรวจจับอุณหภูมิความต้านทาน (RTD) เรียกอีกอย่างว่าเทอร์โมมิเตอร์ต้านทาน. พวกเขาได้กลายเป็นอุปกรณ์วัดอุณหภูมิที่ได้รับความนิยมเนื่องจากความน่าเชื่อถือของพวกเขา, ความแม่นยำ, ความอเนกประสงค์, การทำซ้ำและการติดตั้งได้ง่าย.
หลักการพื้นฐานของ RTD คือเซ็นเซอร์ลวด (ทำจากโลหะที่มีความต้านทานที่รู้จักกัน) เปลี่ยนค่าความต้านทานเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นหรือลดลง. แม้ว่าเครื่องวัดอุณหภูมิความต้านทานจะมีข้อ จำกัด บางประการ, รวมถึงอุณหภูมิการวัดสูงสุดประมาณ 1,100 ° F (600องศาเซลเซียส), โดยรวมแล้วเป็นวิธีการวัดอุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับการออกแบบผลิตภัณฑ์ที่หลากหลาย.
ทำไมต้องใช้เซ็นเซอร์แพลตตินัม?
PT100 และ PT1000 Platinum มักใช้ในเซ็นเซอร์, โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการวัดอุณหภูมิ, เนื่องจากความมั่นคงที่ยอดเยี่ยม, ความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันสูง, ช่วงอุณหภูมิการทำงานที่กว้าง, และการเปลี่ยนแปลงที่คาดการณ์ได้มากในความต้านทานไฟฟ้าที่มีอุณหภูมิ, ทำให้เหมาะสำหรับการอ่านที่แม่นยำและเชื่อถือได้ในสภาพแวดล้อมที่ต้องการ.
สายตรวจจับใน RTD สามารถทำจากนิกเกิลได้, ทองแดง, หรือทังสเตน, แต่แพลตตินัม (พ.ต) เป็นโลหะที่ใช้กันมากที่สุด. มีราคาแพงกว่าวัสดุอื่น ๆ, แต่แพลตตินัมมีคุณสมบัติหลายอย่างที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการวัดอุณหภูมิ, รวมทั้ง:
ความสัมพันธ์ที่ต้านทานอุณหภูมิเกือบเชิงเส้น
ความต้านทานสูง (59 Ω/cmf เมื่อเทียบกับ 36 Ω/cmf สำหรับนิกเกิล)
ไม่มีการต่อต้านลดลงเมื่อเวลาผ่านไป
เสถียรภาพที่ยอดเยี่ยม
ความเฉยเมยทางเคมีที่ดีมาก
ความต้านทานต่อการปนเปื้อนสูง
ความแตกต่างระหว่างเซ็นเซอร์ PT100 และ PT1000?
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเซ็นเซอร์ Pt100 และ Pt1000 คือความต้านทานที่ระบุที่ 0°C, โดยที่ Pt100 มีแนวต้าน 100 โอห์ม และ Pt1000 มีความต้านทานเท่ากับ 1000 โอห์ม, หมายความว่า Pt1000 มีความต้านทานสูงกว่าอย่างเห็นได้ชัด, ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการการวัดอุณหภูมิที่แม่นยำโดยมีผลกระทบน้อยที่สุดจากความต้านทานของลวดตะกั่ว, โดยเฉพาะในการกำหนดค่าวงจร 2 สาย; ในขณะที่ PT100 มักจะเป็นที่ต้องการ 3 หรือ 4 วงจรลวดเนื่องจากค่าความต้านทานที่ต่ำกว่าซึ่งอาจได้รับผลกระทบมากขึ้นจากความต้านทานลวดตะกั่ว. ประเด็นสำคัญเกี่ยวกับเซ็นเซอร์ PT100 และ PT1000: ความต้านทานที่ 0 ° C: PT100 มี 100 โอห์ม, PT1000 มี 1000 โอห์ม. ความเหมาะสมของแอปพลิเคชัน: PT1000 ดีกว่าสำหรับการใช้งานที่มีสายไฟยาวหรือวงจร 2 สายเนื่องจากความต้านทานที่สูงขึ้น, ในขณะที่ PT100 มักจะใช้ใน 3 หรือ 4 วงจรลวดเพื่อชดเชยความต้านทานลวดตะกั่ว.
ความแม่นยำในการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเล็กน้อย:
โดยทั่วไปแล้ว PT1000 ถือว่าแม่นยำมากขึ้นสำหรับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเล็กน้อยเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความต้านทานที่ใหญ่ขึ้นต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิระดับปริญญา.
ทั้งสองเป็นเครื่องวัดอุณหภูมิต้านทานแพลตตินัม (RTD):
เซ็นเซอร์ทั้งสองใช้แพลตตินัมเป็นองค์ประกอบการตรวจจับและทำงานตามหลักการที่ว่าความต้านทานของการเปลี่ยนแปลงของแพลตตินัมกับอุณหภูมิ.
ในบรรดาเซ็นเซอร์ Platinum RTD, PT100 และ PT1000 เป็นเรื่องธรรมดาที่สุด. ความต้านทานเล็กน้อยของเซ็นเซอร์ PT100 ที่จุดน้ำแข็ง (0องศาเซลเซียส) คือ100Ω. ความต้านทานเล็กน้อยของเซ็นเซอร์ PT1000 ที่ 0 ° C คือ1,000Ω. ทั้งสองมีเส้นโค้งลักษณะเหมือนกัน, ช่วงอุณหภูมิการทำงาน, และเวลาตอบสนอง. ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานก็เหมือนกัน.
อย่างไรก็ตาม, เนื่องจากความแตกต่างของความต้านทานเล็กน้อย, เซ็นเซอร์ PT1000 สามารถอ่านได้ 10 สูงกว่าเซ็นเซอร์ PT100. ความแตกต่างนี้ชัดเจนเมื่อเปรียบเทียบการกำหนดค่า 2 สายโดยใช้ข้อผิดพลาดการวัดลวดตะกั่ว. ตัวอย่างเช่น, PT100 อาจมีข้อผิดพลาดในการวัดที่ +1.0 ° C, ในขณะที่ PT1000 อาจมีข้อผิดพลาดในการวัดที่ +0.1 ° C ในการออกแบบเดียวกัน.
วิธีเลือกเซ็นเซอร์แพลตตินัมที่เหมาะสม
เซ็นเซอร์ทั้งสองประเภททำงานได้ดีในการกำหนดค่า 3 สายและ 4 สาย, ในกรณีที่สายไฟและตัวเชื่อมต่อเพิ่มเติมชดเชยผลกระทบของความต้านทานลวดตะกั่วต่อการวัดอุณหภูมิ. ทั้งสองประเภทมีราคาคล้ายกัน. อย่างไรก็ตาม, เซ็นเซอร์ PT100 เป็นที่นิยมมากกว่า PT1000 ด้วยเหตุผลต่อไปนี้:
เซ็นเซอร์ PT100 มีให้เลือกทั้งแบบ Wirewound และ Thin Film Constructions, ให้ผู้ใช้เลือกและความยืดหยุ่น. PT1000 RTDs เป็นฟิล์มบางเกือบเสมอ.
เนื่องจาก PT100 RTDs ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม, พวกเขาเข้ากันได้กับเครื่องมือและกระบวนการที่หลากหลาย.
เหตุใดจึงมีคนเลือกเซ็นเซอร์ PT1000? ความต้านทานเล็กน้อยมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในสถานการณ์ต่อไปนี้:
เซ็นเซอร์ PT1000 ทำงานได้ดีขึ้นในการกำหนดค่า 2 สายและมีความยาวตะกั่วนานขึ้น. สายไฟน้อยลงและนานเท่าไหร่, ยิ่งมีการต่อต้านมากขึ้นในการอ่าน, ทำให้เกิดความไม่ถูกต้อง. ความต้านทานเล็กน้อยของเซ็นเซอร์ PT1000 สามารถชดเชยข้อผิดพลาดที่เพิ่มขึ้นเหล่านี้ได้.
เซ็นเซอร์ PT1000 เหมาะกว่าสำหรับแอปพลิเคชันที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่. เซ็นเซอร์ที่มีความต้านทานเล็กน้อยใช้กระแสไฟฟ้าน้อยลงดังนั้นจึงต้องใช้พลังงานน้อยลงในการทำงาน. การใช้พลังงานที่ต่ำกว่าช่วยยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่และช่วงเวลาการบำรุงรักษา, ลดการหยุดทำงานและค่าใช้จ่าย.
เพราะเซ็นเซอร์ PT1000 ใช้พลังงานน้อยลง, พวกเขายังร้อนตัวเองน้อยลง. ซึ่งหมายถึงข้อผิดพลาดในการอ่านน้อยลงเนื่องจากอุณหภูมิสูงกว่า.
โดยทั่วไป, เซ็นเซอร์อุณหภูมิ PT100 พบได้ทั่วไปในแอปพลิเคชันกระบวนการ, ในขณะที่เซ็นเซอร์ PT1000 ถูกใช้ในการทำความเย็น, ความร้อน, การระบายอากาศ, เกี่ยวกับยานยนต์, และแอพพลิเคชั่นการผลิตเครื่องจักร.
การแทนที่ RTDS: หมายเหตุเกี่ยวกับมาตรฐานอุตสาหกรรม
RTD นั้นง่ายต่อการแทนที่, แต่มันไม่ใช่เรื่องของการแลกเปลี่ยนอีกเรื่องหนึ่ง. ปัญหาที่ผู้ใช้จะต้องทราบเมื่อเปลี่ยนเซ็นเซอร์ PT100 และ PT1000 ที่มีอยู่เป็นมาตรฐานระดับภูมิภาคหรือระดับนานาชาติ.
มาตรฐานเก่าของสหรัฐอเมริการะบุค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของแพลตตินัมเป็น 0.00392 O/° C (โอห์มต่อโอห์มต่อองศาเซลเซียส). ใน DIN/IEC ในยุโรปรุ่นใหม่ 60751 มาตรฐาน, ยังใช้ในอเมริกาเหนือ, ค่าคือ 0.00385 O/° C. ความแตกต่างนี้เล็กน้อยที่อุณหภูมิต่ำ, แต่จะสังเกตได้ที่จุดเดือด (100องศาเซลเซียส), โดยที่มาตรฐานเก่าอ่าน139.2Ωในขณะที่มาตรฐานใหม่อ่าน138.5Ω.