Weerstandsthermometerkenmerken, werking, gebruik

Hij Weerstandsthermometer ((Weerstand thermisch apparaat of rtd) is een instrument dat profiteert van een eigenschap die de objecten hebben -de elektrische weerstand -om de temperatuur te meten. Deze procedure staat bekend als maat door Thermo -weerstand.

Elektrische weerstand is een zeer geschikte parameter, omdat het in veel gevallen meestal lineair toeneemt met de temperatuur. Er wordt gezegd dat een bepaalde X -eigenschap thermometrisch is, dat wil zeggen dat het kan worden gebruikt om de temperatuur T te meten, wanneer de relatie tussen X en T lineair is:

X = k ∙ΔT

Een weerstandsthermometer

Waarbij k een evenredigheid constant is om te bepalen.

Een goed bekende thermometrische eigenschap is de uitbreiding van kwik wanneer verwarmd, gebruikt in een klinische thermometer. Andere thermometers gebruiken gas, metaalplaten die verwijden met de toename van de temperatuur, weerstand of de helderheid van een gloeidraad gebruiken, naast andere eigenschappen.

Het is handig om dit bereik van mogelijkheden te hebben, omdat temperatuur een van de meest karakteristieke grootten van elk systeem is, biologisch of levenloos. Daarom is het de grootte die het meest wordt gemeten in industriële processen, en voor de bereiken die in elk van hen worden behandeld, hebben bepaalde thermometrische eigenschappen de voorkeur boven andere.

[TOC]

Kenmerken van de weerstandsthermometer

Weerstandsthermometers hebben de volgende kenmerken:

-Ze zijn een zeer eenvoudige werking. Het sensorelement bestaat uit een metaaldraad, als het meest gebruikte platina, nikkel, wolfraam en koper.

-Ze bieden snelle lezing.

-Hoge nauwkeurigheid.

-Werken in een breed temperatuurbereik.

Weerstand, weerstand en temperatuur

De materialen die worden gebruikt om weerstandsthermometers te produceren zijn stuurprogramma's waarvan weerstand Neemt bijna altijd toe met de temperatuur. Weerstand en weerstand zijn geen synoniemen, maar ze zijn nauw verwant.

De weerstand Het is de relatie tussen het elektrische veld dat in het materiaal is gecreëerd wanneer de stroom en dichtheid van genoemde stroom circuleert. Het is daarom een ​​eigendomseigenschap.

Voor bepaalde materialen, genoemd ohmisch, De relatie tussen elektrisch veld en stroomdichtheid is lineair. Naarmate de temperatuur stijgt, verhogen de ionen van de bestuurder hun trillingen en daarmee de oppositie tegen de doorgang van de stroom.

Aan de andere kant is weerstand een eigenschap van de bestuurder, niet alleen bepaald door de weerstand van het materiaal, maar door geometrie: lengte en oppervlakte van de dwarsdoorsnede.

Kan u dienen: Andromeda: ontdekking, oorsprong, kenmerken, structuur

Als de dwarsdoorsnede constant blijft, is de relatie tussen deze magnitudes:

Waarbij r de weerstand van draad is, ρ de weerstand van het materiaal, L lengte en het dwarsdoorsnedeoppervlak.

De eenheid voor elektrische weerstand in het internationale systeem is ohmio (ω), terwijl weerstand in ω ∙ m komt, hoewel het gebruikelijk is om ω ∙ mm te vinden.

In metalen neemt de weerstand toe met een lineaire temperatuur:

ρ (t) = ρ_of (1+α ∙ Δt)

Waarbij ρ de weerstand van het materiaal op een bepaalde temperatuur is, ρ_of Het is de referentietemperatuurweerstand, meestal 0ºC of 20 ºC, α is de thermische coëfficiënt van het materiaal en AT is de temperatuurvariatie.

Omdat weerstand afhangt van de weerstand van het materiaal, als het verschil van temperaturen niet erg groot is, is het vervuld dat:

R (t) = r_of (1+ α ∙ Δt)

De weerstand is gemakkelijk te meten, en omdat de relatie met de temperatuur lineair is, is het een goede thermometrische eigenschap.

Werking

Platinumweerstand thermometer sensoren in ingekapseld formaat. Bron: Tepouser via Wikimedia Commons.

Het centrale element van de weerstandsthermometer is een metaaldraad die wordt gerold in een isolerende ondersteuning, meestal gemaakt van mica, keramiek of glas. Het is ingesloten in een buis vol isolerend stof en gewikkeld in lagen ook isolerend, het afdichten van vochtbestendig.

De druk in de buis blijft laag, om de vorming van oxiden te voorkomen die fouten in de metingen veroorzaken. De set is klein: tussen 1-5 mm in diameter en 10-50 mm lang, bedekt op zijn beurt door een buitenbehuizing die dient om het te beschermen, omdat het apparaat delicaat is en zorgvuldig moet worden afgehandeld.

Platina, een edelmetaal, is het meest gebruikte materiaal om weerstand te produceren, omdat het zeer stabiel is in een breed scala van temperaturen en extreem precieze maatregelen biedt, tot het punt van dienen als een standaard internationaal temperatuurpatroon in het bereik van -260 ° C. - 630ºC. Platinumweerstandsthermometers kunnen echter worden vervaardigd met een veel groter bereik.

Kan u van dienst zijn: Eugen Goldstein: biografie, bijdragen en ontdekkingen

Om veranderingen in draadweerstand te meten, moet u deze opnemen in een speciaal circuit genaamd Wheatstone -brug, gebruikt om onbekende weerstanden of impedanties te meten.

Dit wordt gedaan door dunne koperen draden (twee, drie of vier koperen draden, hoe meer schroefdraden, hoe preciezer de thermometer, die van drie zijn de meest voorkomende).

Om het apparaat te laten werken, moet een kleine meetstroom. Kennis van de stroom en spanning, wordt de sensorweerstand met de wet van Ohm bepaald en daarmee de temperatuur.

Platinum thermometer karakteristieke curve

De lineariteit van de relatie tussen weerstand en temperatuur wordt niet altijd nauwkeurig vervuld in alle temperatuurbereiken, die veel afhangt van het draadmateriaal.

Het probleem van niet -lineariteit kan worden verholpen met behulp van een extra circuit of eenvoudigweg door de weerstandsgrafiek versus temperatuur te gebruiken, genoemd, genoemd karakteristieke curve, zoals die getoond:

100 ohm platinaresistentie karakteristieke curve. Bron: Wikimedia Commons.

PT-100 karakteristieke curve of 100 Ω platinaresistentiethermometer. Bron: Wikimedia Commons.

Varianten

Platinumweerstand thermometers worden vervaardigd volgens de weerstand van de spoel: PT-25, PT-100 en PT-1000 zijn de meest gebruikte.

De "PT" letters verwijzen naar het platina chemische symbool, en het nummer is de weerstand van de draad tegen de referentietemperatuur 0ºC. Hoe groter de meest gevoelige weerstand is de thermometer, voor het bieden van een grotere variatie van weerstand met dezelfde temperatuurverandering. De PT-100 is echter degene die het meest wordt gebruikt op industrieel niveau, met een resolutie van de tiende klas.

In plaats van draad- of spoelrolleries, gebruiken sommige fabrikanten een dunne laag platina afgezet op een isolerend keramisch substraat. Dit vermindert de grootte van het apparaat en maakt het nog preciezer en sneler.

Gebruik/toepassingen van de weerstandsthermometer

De weerstandsthermometer wordt bij voorkeur gebruikt in de chemische, farmaceutische en voedingsindustrie, evenals in gebieden waar grote precisie nodig is in de mate van temperatuur om kwaliteitsproducten te garanderen.

Kan u van dienst zijn: Goniometer: geschiedenis, onderdelen, bediening, gebruik, typen

De instrumentfabrikant geeft het temperatuurbereik aan dat met precisie kan worden gemeten. Uit hun bereik leveren de thermometers geen precieze maatregelen op en in het ergste geval is het sensorelement beschadigd.

Omgevingstemperatuurmeting

Het meten van de omgevingstemperatuur met precisie is belangrijk in de auto -industrie, waarvan de montage-, lassen- en motorische testprocessen zeer warmte in de omgeving produceren. In deze gevallen heeft de koperweerstandsthermometer meestal de voorkeur.

Temperatuursensor voor auto

Om de motortemperatuur van een auto te meten, wordt een elektrische weerstand gebruikt als thermometrisch element.

Industrieel gebruik

Om de temperatuur van de industriële ovens van de gieterij te bepalen, in ketels, koelkasten en kernreactoren.

Ook de precieze temperatuurregeling is erg belangrijk voor de voedingsindustrie, omdat het ze langer vers en vrij van ziektekiemen houdt.

Astronomie

Platinumweerstand thermometers worden gebruikt bij de detectie van zwaartekrachtgolven. Het apparaat dat voor dit doel is gemaakt, bestaat uit twee interferometers, die optische instrumenten zijn om lichte interferentie te meten.

Interferometers gebruiken spiegels om laserstralen op de juiste manier te sturen, en hun temperatuur wordt continu gecontroleerd om ervoor te zorgen dat ze de juiste kromming handhaven en de nauwkeurigheid van de maatregelen waarborgen.

Voor-en nadelen

Onder de voordelen is het vermeldenswaard:

-Hoge nauwkeurigheid.

-Verscheidenheid van toepassingen.

-Groot meetbereik waarmee ze in verschillende industrieën kunnen worden gebruikt.

-Ze blijven lange tijd stabiel.

-Ze zijn lineair of heel dicht bij lineariteit in een groot temperatuurbereik.

Terwijl ze een van de beperkingen kunnen worden aangehaald:

-Ze worden niet gebruikt voor temperaturen hoger dan 660ºC.

-Noch onder -270 ºC.

-Ze moeten zorgvuldig worden gemanipuleerd.

-Ze zijn minder gevoelig dan andere goedkoopste apparaten zoals thermistors, en in sommige toepassingen is hun responstijd groter dan deze.

-Platinumthermometers zijn duur.

Referenties

1. Cambatronics online. PT100: basisverklaring en verbinding. Hersteld van: YouTube.
2. Sears, Zemansky. 2016. Universitaire natuurkunde met moderne natuurkunde. 14e. ED. Deel 2. Pearson.
3. Serway, r., Jewett, J. (2008). Natuurkunde voor wetenschap en engineering. Deel 2. 7e. ED. Cengage leren.
4. De engineering toolbox. RTD-weerstandstemperatuurdetector. Opgehaald uit: EngineeringToolbox.com.
5. Torres, B. Weerstandsberekening (RTD - PTC). Hersteld van: YouTube.