Temperatuur is een van de belangrijkste fysieke parameters. Zowel in het dagelijks leven als in de productie is het belangrijk om het te meten en te beheersen. Hier zijn veel speciale apparaten voor. De weerstandsthermometer is een van de meest voorkomende instrumenten die actief worden gebruikt in de wetenschap en de industrie. Vandaag zullen we u vertellen wat een weerstandsthermometer is, de voor- en nadelen ervan, en ook de verschillende modellen begrijpen.
Inhoud
Toepassingsgebied
weerstandsthermometer is een apparaat dat is ontworpen om de temperatuur van vaste, vloeibare en gasvormige media te meten. Het wordt ook gebruikt voor het meten van de temperatuur van stortgoederen.
De weerstandsthermometer heeft zijn plaats gevonden in de gas- en olieproductie, metallurgie, energie, huisvesting en gemeentelijke diensten en vele andere industrieën.
BELANGRIJK! Weerstandsthermometers kunnen zowel in neutrale als agressieve omgevingen worden gebruikt. Dit draagt bij aan de verspreiding van het apparaat in de chemische industrie.
Opmerking! Thermokoppels worden ook in de industrie gebruikt om temperaturen te meten, lees er meer over op ons artikel over thermokoppels.
Soorten sensoren en hun kenmerken
Temperatuurmeting met een weerstandsthermometer wordt uitgevoerd met behulp van een of meer weerstandsmeetelementen en verbindingsstukken draden, die veilig zijn verborgen in een beschermhoes.
De classificatie van het voertuig gebeurt precies volgens het type van het gevoelige element.
Metalen weerstandsthermometer volgens GOST 6651-2009
Volgens GOST 6651-2009 ze onderscheiden een groep metalen weerstandsthermometers, dat wil zeggen TS, waarvan het gevoelige element een kleine weerstand is gemaakt van metaaldraad of film.
Platina temperatuurmeters
Platinum TS wordt beschouwd als de meest voorkomende onder andere typen, dus worden ze vaak geïnstalleerd om belangrijke parameters te regelen. Temperatuur meetbereik ligt van -200 °С tot 650 °С. Het kenmerk ligt dicht bij een lineaire functie. Een van de meest voorkomende soorten is: Pt100 (Pt - platina, 100 - betekent 100 ohm bij 0 ° C).
BELANGRIJK! Het grootste nadeel van dit apparaat zijn de hoge kosten als gevolg van het gebruik van edelmetaal in de samenstelling.
Nikkel weerstandsthermometers
Nikkel TS wordt bijna nooit gebruikt in de productie vanwege het smalle temperatuurbereik (van -60 °С tot 180 °С) en operationele problemen, moet echter worden opgemerkt dat ze de hoogste temperatuurcoëfficiënt hebben 0,00617 °C-1.
Voorheen werden dergelijke sensoren gebruikt in de scheepsbouw, nu zijn ze in deze industrie vervangen door platina-voertuigen.
Koperen sensoren (TCM)
Het lijkt erop dat het gebruiksbereik van koperen sensoren nog kleiner is dan dat van nikkelsensoren (alleen van -50 °С tot 170 °С), maar niettemin zijn ze het meest populaire type voertuig.
Het geheim zit hem in de lage prijs van het apparaat. Koperen meetelementen zijn eenvoudig en pretentieloos in gebruik, en zijn ook uitstekend geschikt voor het meten van lage temperaturen of gerelateerde parameters, zoals de luchttemperatuur in de winkel.
De levensduur van een dergelijk apparaat is echter kort en de gemiddelde kosten van een koperen TS zijn niet te duur (ongeveer 1000 roebel).
Thermistoren
Thermistors zijn weerstandsthermometers waarvan het meetelement is gemaakt van een halfgeleider. Het kan een oxide, een halogenide of andere stoffen met amfotere eigenschappen zijn.
Het voordeel van dit apparaat is niet alleen een hoge temperatuurcoëfficiënt, maar ook de mogelijkheid om het toekomstige product elke vorm te geven (van een dunne buis tot een apparaat van enkele microns lang). In de regel zijn thermistoren ontworpen om temperatuur te meten van -100 °С tot +200 °С.
Er zijn twee soorten thermistoren:
- thermistoren - een negatieve temperatuurcoëfficiënt van weerstand hebben, dat wil zeggen, met een toename van de temperatuur neemt de weerstand af;
- positoren - een positieve temperatuurcoëfficiënt van weerstand hebben, dat wil zeggen, naarmate de temperatuur stijgt, neemt ook de weerstand toe.
Kalibratietabellen voor weerstandsthermometers
Afstudeertabellen zijn een samenvattend raster waarmee je eenvoudig kunt bepalen bij welke temperatuur de thermometer een bepaalde weerstand zal hebben. Dergelijke tabellen helpen instrumentatiewerkers om de waarde van de gemeten temperatuur te evalueren volgens een bepaalde weerstandswaarde.
Binnen deze tabel zijn er speciale voertuigaanduidingen. Je ziet ze op de bovenste regel. Het getal betekent de weerstandswaarde van de sensor bij 0°C, en de letter is het metaal waaruit het is gemaakt.
Gebruik om metaal aan te duiden:
- P of Pt - platina;
- M - koper;
- N - Nikkel.
50M is bijvoorbeeld een koperen RTD, met een weerstand van 50 ohm bij 0°C.
Hieronder vindt u een fragment van de kalibratietabel van thermometers.
| 50M (ohm) | 100M (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 |
Tolerantie klasse
De tolerantieklasse moet niet worden verward met het begrip nauwkeurigheidsklasse. Met behulp van een thermometer meten en zien we niet direct het meetresultaat, maar dragen we de weerstandswaarde die overeenkomt met de werkelijke temperatuur over naar de barrières of secundaire apparaten. Daarom is er een nieuw concept geïntroduceerd.
De tolerantieklasse is het verschil tussen de werkelijke lichaamstemperatuur en de temperatuur die tijdens de meting is verkregen.
Er zijn 4 klassen van TS-nauwkeurigheid (van de meest nauwkeurige tot apparaten met een grotere fout):
- AA;
- MAAR;
- B;
- VAN.
Hier is een fragment van de tabel met tolerantieklassen, u kunt de volledige versie bekijken in GOST 6651-2009.
| Nauwkeurigheidsklasse | Tolerantie, °С | Temperatuurbereik, °С | ||
|---|---|---|---|---|
| Koper TS | Platina TS | Nikkel TS | ||
| AA | ±(0.1 + 0.0017 |t|) | - | van -50 °С tot +250 °С | - |
| MAAR | ±(0,15+0,002 |t|) | van -50 °С tot +120 °С | van -100 °С tot +450 °С | - |
| BIJ | ±(0,3 + 0,005 |t|) | van -50 °С tot +200 °С | van -195 °С tot +650 °С | - |
| VAN | ±(0,6 + 0,01 |t|) | van -180 °С tot +200 °С | van -195 °С tot +650 °С | -60 °С tot +180 °С |
Verbindingsdiagram
Om de waarde van weerstand te achterhalen, moet deze worden gemeten. Dit kan door deze op te nemen in het meetcircuit. Hiervoor worden 3 soorten schakelingen gebruikt, die verschillen in het aantal draden en de bereikte meetnauwkeurigheid:
- 2-draads circuit. Het bevat een minimum aantal draden, wat betekent dat het de goedkoopste optie is. Bij het kiezen van dit schema is het echter niet mogelijk om een optimale meetnauwkeurigheid te bereiken - de weerstand van de gebruikte draden wordt opgeteld bij de weerstand van de thermometer, wat een fout zal veroorzaken, afhankelijk van de lengte van de draden. In de industrie wordt een dergelijke regeling zelden gebruikt. Het wordt alleen gebruikt voor metingen waarbij speciale nauwkeurigheid niet belangrijk is, en de sensor bevindt zich in de buurt van de secundaire converter. 2-draads getoond in de linker foto:.
- 3-draads circuit. In tegenstelling tot de vorige versie wordt hier een extra draad toegevoegd, kort verbonden met een van de andere twee meetsnoeren. Het belangrijkste doel is: de mogelijkheid om de weerstand van de aangesloten draden te krijgen en trek deze waarde af (compenseren) van de gemeten waarde van de sensor. Het secundaire apparaat meet, naast de hoofdmeting, bovendien de weerstand tussen gesloten draden, waardoor de waarde van de weerstand van de verbindingsdraden van de sensor naar de barrière of secundair wordt verkregen. Aangezien de draden gesloten zijn, zou deze waarde nul moeten zijn, maar door de grote lengte van de draden kan deze waarde enkele ohms bereiken.Verder wordt deze fout afgetrokken van de gemeten waarde, waardoor nauwkeurigere metingen worden verkregen dankzij de compensatie van de weerstand van de draden. Een dergelijke verbinding wordt in de meeste gevallen gebruikt, omdat het een compromis is tussen de vereiste nauwkeurigheid en een acceptabele prijs. 3-draads afgebeeld in de centrale figuur.
- 4-draads circuit. Het doel is hetzelfde als bij het gebruik van de driedraadsschakeling, maar de foutcompensatie bevindt zich op beide meetsnoeren. In een driedraadscircuit wordt aangenomen dat de weerstandswaarde van beide meetsnoeren dezelfde waarde is, maar in feite kan deze enigszins verschillen. Door nog een vierde draad toe te voegen aan een vierdraads circuit (kortgesloten naar tweede meetsnoer), is het mogelijk om de weerstandswaarde afzonderlijk te verkrijgen en bijna volledig te compenseren voor alle weerstand van de draden. Deze schakeling is echter duurder, omdat er een vierde geleider nodig is, en wordt daarom geïmplementeerd in bedrijven met voldoende financiering, of bij het meten van parameters waar een grotere nauwkeurigheid nodig is. 4-draads aansluitschema zie je op de rechter foto.
Opmerking! Voor een Pt1000-sensor, al op nul graden, is de weerstand 1000 ohm. Je ziet ze bijvoorbeeld op een stoomleiding, waar de gemeten temperatuur 100-160 °C is, wat overeenkomt met ongeveer 1400-1600 ohm. De weerstand van de draden is, afhankelijk van de lengte, ongeveer 3-4 ohm, d.w.z. ze hebben praktisch geen invloed op de fout en het heeft niet veel zin om een drie- of vierdraads verbindingsschema te gebruiken.
Voor- en nadelen van weerstandsthermometers
Zoals elk instrument heeft het gebruik van weerstandsthermometers een aantal voor- en nadelen. Laten we ze eens bekijken.
Voordelen:
- bijna lineair kenmerk;
- metingen zijn vrij nauwkeurig (fout niet meer dan 1°С);
- sommige modellen zijn goedkoop en gemakkelijk te gebruiken;
- uitwisselbaarheid van apparaten;
- werk stabiliteit.
Gebreken:
- klein meetbereik;
- vrij lage grenstemperatuur van metingen;
- de noodzaak om speciale verbindingsschema's te gebruiken voor meer nauwkeurigheid, wat de implementatiekosten verhoogt.
Een weerstandsthermometer is een veelgebruikt apparaat in bijna alle industrieën. Het is handig om met dit apparaat lage temperaturen te meten zonder bang te hoeven zijn voor de nauwkeurigheid van de verkregen gegevens. De thermometer is niet erg duurzaam, maar de redelijke prijs en het gemak van het vervangen van de sensor dekken dit kleine nadeel af.
Vergelijkbare artikelen:
