Teplota je jedným z hlavných fyzikálnych parametrov. Je dôležité ho merať a kontrolovať ako v bežnom živote, tak aj vo výrobe. Na to existuje veľa špeciálnych zariadení. Odporový teplomer je jedným z najbežnejších nástrojov aktívne používaných vo vede a priemysle. Dnes vám povieme, čo je odporový teplomer, jeho výhody a nevýhody a tiež pochopíme rôzne modely.
Obsah
Oblasť použitia
odporový teplomer je zariadenie určené na meranie teploty pevných, kvapalných a plynných médií. Používa sa aj na meranie teploty sypkých látok.
Odporový teplomer si našiel svoje miesto vo výrobe plynu a ropy, hutníctve, energetike, bytových a komunálnych službách a mnohých ďalších odvetviach.
DÔLEŽITÉ! Odporové teplomery je možné použiť v neutrálnom aj agresívnom prostredí. To prispieva k rozšíreniu zariadenia v chemickom priemysle.
Poznámka! Termočlánky sa používajú aj v priemysle na meranie teplôt, dozviete sa o nich viac z náš článok o termočlánkoch.
Typy snímačov a ich charakteristiky
Meranie teploty odporovým teplomerom sa vykonáva pomocou jedného alebo viacerých odporových snímacích prvkov a pripojenia drôty, ktoré sú bezpečne ukryté v ochrannom obale.
Klasifikácia vozidla prebieha presne podľa typu citlivého prvku.
Kovový odporový teplomer podľa GOST 6651-2009
Podľa GOST 6651-2009 rozlišujú skupinu kovových odporových teplomerov, teda TS, ktorých citlivým prvkom je malý odpor vyrobený z kovového drôtu alebo fólie.
Platinové merače teploty
Platinum TS sú považované za najbežnejšie medzi ostatnými typmi, preto sa často inštalujú na ovládanie dôležitých parametrov. Rozsah merania teploty leží od -200 °С do 650 °С. Charakteristika je blízka lineárnej funkcii. Jedným z najbežnejších typov je Pt100 (Pt - platina, 100 - znamená 100 ohmov pri 0 ° C).
DÔLEŽITÉ! Hlavnou nevýhodou tohto zariadenia sú vysoké náklady v dôsledku použitia drahého kovu v kompozícii.
Niklové odporové teplomery
Nikel TS sa takmer vôbec nepoužíva vo výrobe kvôli úzkemu teplotnému rozsahu (od -60 °С do 180 °С) a prevádzkové ťažkosti, treba však poznamenať, že majú najvyšší teplotný koeficient 0,00617 °C-1.
Predtým sa takéto senzory používali pri stavbe lodí, teraz ich však v tomto odvetví nahradili platinové vozidlá.
Medené senzory (TCM)
Zdá sa, že rozsah použitia medených snímačov je ešte užší ako rozsah niklových (len od -50 °С do 170 °С), no napriek tomu sú najobľúbenejším typom vozidiel.
Tajomstvo je v lacnosti zariadenia. Medené snímacie prvky sú jednoduché a nenáročné na použitie a sú vynikajúce aj na meranie nízkych teplôt alebo súvisiacich parametrov, ako je teplota vzduchu v predajni.
Životnosť takéhoto zariadenia je však krátka a priemerná cena medeného TS nie je príliš drahá (asi 1 tisíc rubľov).
Termistory
Termistory sú odporové teplomery, ktorých snímací prvok je vyrobený z polovodiča. Môže to byť oxid, halogenid alebo iné látky s amfotérnymi vlastnosťami.
Výhodou tohto zariadenia je nielen vysoký teplotný koeficient, ale aj schopnosť dať budúcemu produktu akýkoľvek tvar (z tenkej trubice na zariadenie dlhé niekoľko mikrónov). Termistory sú spravidla určené na meranie teploty od -100 °С do +200 °С.
Existujú dva typy termistorov:
- termistory - majú negatívny teplotný koeficient odporu, to znamená, že so zvýšením teploty sa odpor znižuje;
- pozistory - majú kladný teplotný koeficient odporu, to znamená, že so zvyšujúcou sa teplotou sa zvyšuje aj odpor.
Kalibračné tabuľky pre odporové teplomery
Odstupňovacie tabuľky sú súhrnnou mriežkou, podľa ktorej ľahko určíte, pri akej teplote bude mať teplomer určitý odpor. Takéto tabuľky pomáhajú prístrojovým pracovníkom vyhodnotiť hodnotu nameranej teploty podľa určitej hodnoty odporu.
V tejto tabuľke sú špeciálne označenia vozidiel. Môžete ich vidieť na hornom riadku. Číslo znamená hodnotu odporu snímača pri 0°C a písmeno označuje kov, z ktorého je vyrobený.
Na označenie kovu použite:
- P alebo Pt - platina;
- M - meď;
- N - Nikel.
Napríklad 50M je medený RTD s odporom 50 ohmov pri 0 ° C.
Nižšie je uvedený fragment kalibračnej tabuľky teplomerov.
| 50M (ohm) | 100 M (Ohm) | 50P (Ohm) | 100P (Ohm) | 500P (Ohm) | |
|---|---|---|---|---|---|
| -50 °C | 39.3 | 78.6 | 40.01 | 80.01 | 401.57 |
| 0 °C | 50 | 100 | 50 | 100 | 500 |
| 50 °C | 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 |
Tolerančná trieda
Trieda tolerancie by sa nemala zamieňať s pojmom triedy presnosti. Pomocou teplomeru priamo nemeriame a nevidíme výsledok merania, ale prenášame hodnotu odporu zodpovedajúcu skutočnej teplote do zábran alebo sekundárnych zariadení. Preto bol zavedený nový koncept.
Tolerančná trieda je rozdiel medzi skutočnou telesnou teplotou a teplotou, ktorá bola získaná počas merania.
Existujú 4 triedy presnosti TS (od najpresnejších po zariadenia s väčšou chybou):
- AA;
- ALE;
- B;
- OD.
Tu je fragment tabuľky tried tolerancie, plnú verziu si môžete pozrieť v GOST 6651-2009.
| Trieda presnosti | Tolerancia, °С | Rozsah teplôt, °С | ||
|---|---|---|---|---|
| Medený TS | Platinum TS | Nikel TS | ||
| AA | ±(0,1 + 0,0017 |t|) | - | od -50 °С do +250 °С | - |
| ALE | ±(0,15+0,002 |t|) | od -50 °С do +120 °С | od -100 °С do +450 °С | - |
| AT | ±(0,3 + 0,005 |t|) | od -50 °С do +200 °С | od -195 °С do +650 °С | - |
| OD | ±(0,6 + 0,01 |t|) | od -180 °С do +200 °С | od -195 °С do +650 °С | -60 °С až +180 °С |
Schéma zapojenia
Aby sa zistila hodnota odporu, musí sa merať. To sa dá dosiahnuť jeho zahrnutím do meracieho obvodu. Na to sa používajú 3 typy obvodov, ktoré sa líšia počtom vodičov a dosiahnutou presnosťou merania:
- 2-vodičový obvod. Obsahuje minimálny počet vodičov, čo znamená, že je to najlacnejšia možnosť. Pri výbere tejto schémy však nebude možné dosiahnuť optimálnu presnosť merania - odpor použitých drôtov sa pripočíta k odporu teplomera, čo zavedie chybu v závislosti od dĺžky drôtov. V priemysle sa takáto schéma používa zriedka. Používa sa len pri meraniach, kde nie je dôležitá špeciálna presnosť a snímač je umiestnený v tesnej blízkosti sekundárneho prevodníka. 2-drôtový zobrazené na obrázku vľavo.
- 3-vodičový obvod. Na rozdiel od predchádzajúcej verzie je tu pridaný ďalší vodič, ktorý je nakrátko pripojený k jednému z ďalších dvoch meracích. Jeho hlavným cieľom je schopnosť získať odpor pripojených vodičov a odčítajte túto hodnotu (kompenzovať) z nameranej hodnoty zo snímača. Sekundárne zariadenie okrem hlavného merania dodatočne meria odpor medzi uzavretými vodičmi, čím získava hodnotu odporu spojovacích vodičov od snímača k bariére alebo sekundárnemu. Pretože sú vodiče uzavreté, táto hodnota by mala byť nula, ale v skutočnosti môže táto hodnota vzhľadom na veľkú dĺžku vodičov dosiahnuť niekoľko ohmov.Ďalej sa táto chyba odpočíta od nameranej hodnoty, čím sa získajú presnejšie údaje v dôsledku kompenzácie odporu vodičov. Takéto spojenie sa používa vo väčšine prípadov, keďže ide o kompromis medzi požadovanou presnosťou a prijateľnou cenou. 3-drôtový zobrazený v ústrednej postave.
- 4-vodičový obvod. Cieľ je rovnaký ako pri použití trojvodičového obvodu, ale kompenzácia chyby je na oboch testovacích vodičoch. V trojvodičovom obvode sa predpokladá, že hodnota odporu oboch testovacích vodičov je rovnaká, ale v skutočnosti sa môže mierne líšiť. Pridaním ďalšieho štvrtého vodiča do štvorvodičového obvodu (skrat na druhý testovací kábel), je možné získať oddelene jeho hodnotu odporu a takmer úplne kompenzovať všetok odpor z drôtov. Tento obvod je však drahší, pretože je potrebný štvrtý vodič, a preto sa implementuje buď v podnikoch s dostatočným financovaním, alebo pri meraní parametrov, kde je potrebná väčšia presnosť. 4-vodičová schéma zapojenia môžete vidieť na pravom obrázku.
Poznámka! Pre snímač Pt1000 už pri nulových stupňoch je odpor 1000 ohmov. Môžete ich vidieť napríklad na parovode, kde je nameraná teplota 100-160°C, čo zodpovedá cca 1400-1600 ohmom. Odpor vodičov v závislosti od dĺžky je približne 3-4 ohmy, t.j. prakticky neovplyvňujú chybu a nemá veľký zmysel používať schému pripojenia troch alebo štyroch vodičov.
Výhody a nevýhody odporových teplomerov
Ako každý prístroj, aj použitie odporových teplomerov má množstvo výhod a nevýhod. Zvážme ich.
Výhody:
- takmer lineárna charakteristika;
- merania sú celkom presné (chyba nie väčšia ako 1°С);
- niektoré modely sú lacné a ľahko sa používajú;
- zameniteľnosť zariadení;
- stabilitu práce.
nedostatky:
- malý rozsah merania;
- pomerne nízka medzná teplota meraní;
- potreba použiť špeciálne schémy pripojenia pre zvýšenú presnosť, čo zvyšuje náklady na implementáciu.
Odporový teplomer je bežným zariadením takmer vo všetkých priemyselných odvetviach. Pomocou tohto zariadenia je vhodné merať nízke teploty bez obáv o presnosť získaných údajov. Teplomer nie je príliš odolný, avšak rozumná cena a jednoduchosť výmeny snímača tento malý nedostatok zakrývajú.
Podobné články:
