เซ็นเซอร์ RTD เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ตรวจสอบอุณหภูมิของก๊าซหรือของเหลว มีหลายประเภท ได้แก่ ฟิล์มบาง ทองแดง และนิเกิล บางประเภทใช้ตัวต้านทานอ้างอิง ในขณะที่ประเภทอื่นใช้การกำหนดค่าแบบสามสาย เซ็นเซอร์เหล่านี้มักจะใช้หลักการต้านทานและใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ มากมาย
การกำหนดค่าสามลีด
เซ็นเซอร์ RTD ที่พบมากที่สุดคือการกำหนดค่าแบบสามสาย นี่เป็นส่วนผสมที่ลงตัวระหว่างความสะดวกและความแม่นยำ แม้ว่าการวัดอุณหภูมิแบบสัมบูรณ์อาจไม่แม่นยำ แต่ก็ชดเชยข้อผิดพลาดที่เกิดจากความต้านทานของตะกั่ว
ขั้นตอนแรกในการเชื่อมต่อแบบสามสายคือการวัดความต้านทานของสายไฟ ในกรณีนี้ ความต้านทานของลีดจะเพิ่มความต้านทานของ RTD เป็นผลให้มีการคำนวณความต้านทานที่สร้างขึ้นในวงจร
ขั้นตอนที่สองคือการลบความต้านทานของลีดออกจากความต้านทานของ RTD เพื่อให้ได้การอ่านค่า RTD ที่แท้จริง นี่เป็นวิธีที่ดีที่สุดในการวัดค่า RTD ที่แท้จริง
ข้อเสียของวิธีนี้คือใช้ได้ผลกับการวัดระยะทางสั้นๆ เท่านั้น เพื่อให้แน่ใจว่าข้อผิดพลาดน้อยที่สุด สายไฟทั้งหมดควรมีความยาวเท่ากัน หากสายใดสายหนึ่งสั้นกว่า ข้อผิดพลาดในการวัดจะมากขึ้น
ข้อดีอีกประการของการออกแบบนี้คือแรงดันไฟฟ้าตกไม่ได้รับผลกระทบจากความต้านทานของตะกั่ว เหตุผลนี้คือกระแสของสนามเข้ากันได้ดี อย่างไรก็ตาม การต้านทานตะกั่วอาจเป็นปัญหาได้เมื่อต้องการการต้านทานจำนวนมาก
สุดท้าย การกำหนดค่าแบบสองสายเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในสามแบบ สิ่งนี้ไม่ได้ผลมากนักในการใช้งานที่มีความต้านทานสูง แต่ทำงานได้ดีเมื่อใช้กับวงชดเชย
แม้ว่าการกำหนดค่าแบบสองสายจะง่ายที่สุด แต่ก็มีประสิทธิภาพน้อยที่สุดในการให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำที่สุด สำหรับการวัดอุณหภูมิ การออกแบบนี้อาจทำให้คุณอ่านค่าได้สูงเกินไปเนื่องจากความต้านทานเพิ่มเติมของสายวัด
ทองแดงหรือนิกเกิล
เซ็นเซอร์ RTD ใช้ในการวัดอุณหภูมิในงานอุตสาหกรรมต่างๆ มีความน่าเชื่อถือในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เครื่องมือเหล่านี้ทำงานบนหลักการง่ายๆ ในการถ่ายเทความร้อนไปยังตัวต้านทาน เมื่อความร้อนเพิ่มขึ้น ความต้านทานก็เพิ่มขึ้นด้วย
ขึ้นอยู่กับชนิดของโลหะที่ใช้ทำ RTD อัตราส่วนของความต้านทานต่ออุณหภูมิจะแตกต่างกันไป โดยทั่วไป ค่าความต้านทานยิ่งสูง การอ่านค่าจะแม่นยำยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม ความแม่นยำอาจได้รับผลกระทบจากคุณภาพของเส้นลวดที่ใช้ทำ RTD
โดยทั่วไปจะใช้ทองแดงและนิกเกิลในเซ็นเซอร์ RTD ทั้งสองอย่างมีราคาไม่แพงและมีความเป็นเส้นตรงและความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี เมื่อเทียบกับแพลทินัมแล้ว จะสูญเสียความแม่นยำที่อุณหภูมิสูง
ทองแดงมีความเสถียรมากกว่านิกเกิล นิยมใช้วัดอุณหภูมิขดลวดของมอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ในทางกลับกัน แพลทินัมมีภูมิคุ้มกันต่อการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อน
ทองแดงมีราคาไม่แพงเมื่อเทียบกับองค์ประกอบ RTD อื่น ๆ ทำให้เป็นตัวเลือกยอดนิยม โดยทั่วไปแล้ว ทองแดงจะใช้กับงานที่อุณหภูมิต่ำ และนิกเกิลสำหรับงานที่มีอุณหภูมิสูง
นิกเกิลเป็นโลหะเฉื่อยทางเคมี เป็นโลหะราคาถูกเหมาะสำหรับงานอุตสาหกรรมที่สำคัญน้อย มีช่วงอุณหภูมิที่แคบมากเมื่อเทียบกับโลหะชนิดอื่น
เส้นโค้งความต้านทานสำหรับโลหะแต่ละชนิดจะแตกต่างกันไปตามความบริสุทธิ์ของโลหะ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องเลือกส่วนประกอบที่มีอัตราส่วนความต้านทานสูง ค่า R0 ที่สูงขึ้นจะทำให้วัดค่าความต้านทานได้อย่างแม่นยำได้ง่ายขึ้น
แพลทินัมมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิที่สูงมาก สามารถผลิตได้โดยใช้สายไฟสองหรือสามเส้น แม้ว่าแพลทินัมจะมีราคาแพงมาก แต่ก็เป็นวัสดุที่เลือกใช้สำหรับ RTD
ฟิล์ม
เซ็นเซอร์ RTD แบบฟิล์มบางใช้เพื่อวัดอุณหภูมิในด้านต่างๆ มีความทนทาน แข็งแกร่ง และเป็นโซลูชั่นที่คุ้มค่า ประเภทและขนาดของตัวต้านทานมีให้เลือกหลากหลายและสามารถออกแบบได้อย่างยืดหยุ่นสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย
โดยทั่วไปแล้ว ชั้นโลหะบาง ๆ จะถูกวางลงบนพื้นผิวเซรามิก จากนั้นพื้นผิวจะเคลือบด้วยสารเคลือบแก้วเพื่อความทนทานเป็นพิเศษ นอกจากนี้ มักจะใช้การเคลือบป้องกันกับปลอกโลหะ
จากนั้นลวดตัวต้านทานจะถูกสร้างเป็นขดเล็ก ๆ และติดตั้งภายในตัวเซรามิก สิ่งนี้ทำให้ความเครียดเชิงกลน้อยที่สุดและช่วยให้การวัดแม่นยำ
แพลทินัมมักใช้ในการสร้างเซ็นเซอร์ RTD พวกมันเป็นที่รู้จักจากความเป็นเชิงเส้นสูง ซึ่งหมายความว่าการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานจะตรงกับอุปกรณ์ทุกประการ อย่างไรก็ตาม ความบริสุทธิ์ของแพลทินัมอาจส่งผลต่อความแม่นยำของค่าที่อ่านได้
ทองแดงเป็นอีกหนึ่งวัสดุที่ใช้กันทั่วไปในการสร้างเซ็นเซอร์ RTD มีความเป็นเชิงเส้นที่ดีและทนต่อการกัดกร่อนได้ดี อย่างไรก็ตาม มีช่วงอุณหภูมิที่จำกัด
นิกเกิลยังใช้ในการสร้างเซ็นเซอร์ RTD นิกเกิลมีความต้านทานไฟฟ้าที่ดี แต่ความเป็นเส้นตรงอยู่ในระดับปานกลาง
แพลทินัมเป็นตัวเลือกที่แม่นยำที่สุด โดยมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเป็นบวกมากที่สุด นอกจากนี้ยังมีส่วนประกอบทองแดงและนิกเกิล แต่การเปลี่ยนแปลงความต้านทานจะไม่สอดคล้องกันที่อุณหภูมิสูงขึ้น
จุดต่อเย็นของเซ็นเซอร์ RTD มักเป็นปลอกโลหะที่ทำจาก Inconel หรือเหล็กกล้าไร้สนิม มีปลั๊กหรือแจ็คต่างๆ สำหรับจุดต่อเย็นของเซ็นเซอร์ สิ่งเหล่านี้มักจะเชื่อมต่อกับองค์ประกอบการตรวจจับโดยใช้การบัดกรีหรือการบัดกรี
เซ็นเซอร์ RTD แบบฟิล์มบางสามารถประดิษฐ์ขึ้นโดยใช้ปลอกเหล็กกล้าไร้สนิมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 มม. จากนั้นส่วนประกอบเหล่านี้จะเสร็จสิ้นด้วยการตัดแต่งด้วยเลเซอร์ การเชื่อม หรือการพิมพ์สกรีน
ความต้านทานอ้างอิง
ตัวต้านทานอ้างอิงของเซ็นเซอร์ RTD เป็นส่วนสำคัญของระบบวัดอุณหภูมิ เซ็นเซอร์จะเปลี่ยนความต้านทานตามอุณหภูมิ และอุปกรณ์จะวัดความต้านทานนี้เพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด มีค่าตัวต้านทานมาตรฐานหลายค่าซึ่งแตกต่างกันไปตามประเภทของ RTD ที่ใช้
ค่าความต้านทานเล็กน้อยที่พบมากที่สุดคือ 100 โอห์ม แพลทินัมเป็นวัสดุองค์ประกอบทั่วไปสำหรับ RTD เนื่องจากทนทานต่อสารเคมีและความเสถียร มีช่วงอุณหภูมิการทำงานที่กว้าง
แพลทินัมได้รับมาตรฐานอย่างกว้างขวางและไวต่อการปนเปื้อนน้อยกว่า อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิของส่วนประกอบอาจส่งผลต่อความแม่นยำของการวัด นอกจากนี้ ลวดแพลทินัมยังบริสุทธิ์มาก และมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ทำซ้ำได้ดีเยี่ยม
แอปพลิเคชันจำนวนมากต้องการ RTD หลายรายการ เนื่องจากความซับซ้อนของ RTD สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจวิธีขับเคลื่อนอย่างถูกต้อง
วิธีหนึ่งที่พบมากที่สุดคือการใช้แหล่งข้อมูลปัจจุบัน ซึ่งช่วยให้สามารถชดเชยแรงดันไฟตกได้โดยตรงมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ต้องปรับวิธีการเชื่อมต่อให้เข้ากับแอปพลิเคชัน
อีกวิธีหนึ่งคือการใช้อินเทอร์เฟซแบบสองสาย สายไฟสองเส้นเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟเข้ากับ RTD สายนำยังนำไปสู่ความต้านทานของวงจร อย่างไรก็ตาม ลูกค้าเป้าหมายเหล่านี้อาจมีผลกระทบอย่างมากต่อความแม่นยำในการอ่าน
เมื่อเลือกอินเทอร์เฟซแบบสองสาย ผู้ออกแบบต้องพิจารณาความต้านทานขององค์ประกอบการตรวจจับและสายเชื่อมต่อ ความล้มเหลวในการชดเชยค่าความต้านทานของตะกั่วส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดในการอ่านค่ามาก
เมื่อตัดสินใจเลือกอินเทอร์เฟซ RTD ผู้ออกแบบควรเลือกระบบที่สามารถกำจัดผลกระทบของการต้านทานตะกั่ว การออกแบบบางอย่างใช้ระบบสี่สายซึ่งให้ความแม่นยำมากขึ้นในการขจัดความต้านทานของตะกั่ว
มาตรฐานความอดทน
มีมาตรฐานความคลาดเคลื่อนหลายประเภทสำหรับเซ็นเซอร์ RTD การเลือกสิ่งที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับการใช้งาน
ขั้นตอนแรกคือกำหนดช่วงอุณหภูมิที่คุณวางแผนจะใช้เซ็นเซอร์ โดยทั่วไปทำได้โดยการเลือกวัสดุถ่ายเทความร้อน คุณต้องพิจารณาประเภทขององค์ประกอบการตรวจจับที่คุณใช้ด้วย องค์ประกอบการตรวจจับบางประเภทมีความแม่นยำมากกว่าองค์ประกอบอื่นๆ
มีสายหลักสองประเภทที่ใช้ในเซ็นเซอร์ RTD ซึ่งรวมถึงการเชื่อมต่อแบบสามสายและการเชื่อมต่อแบบสี่สาย การเชื่อมต่อทั้งสองจำเป็นต้องได้รับการพิจารณาเป็นพิเศษเนื่องจากความต้านทานของตะกั่วที่เกี่ยวข้อง
ในกรณีส่วนใหญ่ RTD ที่แม่นยำที่สุดคือผู้ที่ตรงตามเกณฑ์ต่อไปนี้อย่างน้อยหนึ่งข้อ โดยทั่วไป ยิ่งมีความแม่นยำสูง เซ็นเซอร์ก็ยิ่งมีราคาแพง เป็นเรื่องปกติที่จะพบเซ็นเซอร์ที่มีความแม่นยำแบบเศษส่วน แต่ก็ไม่สามารถทำได้เสมอไป
RTD ที่มีความแม่นยำสูงมักถูกอธิบายว่าเป็นเพียงเศษเสี้ยวของความแม่นยำคลาส B นี่เป็นข้อบ่งชี้ที่ดีว่าผู้ผลิตเข้าใจถึงแหล่งที่มาของข้อผิดพลาด
องค์ประกอบ RTD นั้นมักจะทำจากฟิล์มบางแพลทินัมหรือทองคำขาว มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ 0.385 โอห์มต่อองศาเซลเซียส แม้ว่าอาจดูเหมือนชัดเจน แต่จริงๆ แล้วค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมินี้มีการเปลี่ยนแปลงหลายอย่าง
หนึ่งในมาตรฐานความคลาดเคลื่อนที่ใช้บ่อยที่สุดสำหรับเซ็นเซอร์ Pt100 คือเส้นโค้ง DIN เส้นโค้งนี้กำหนดลักษณะความต้านทานและอุณหภูมิของเซนเซอร์ 100 O
เครื่องวัดการไหลของแม่เหล็กไฟฟ้า
เรามีอุปกรณ์ทดสอบที่ทันสมัยและสมบูรณ์แบบในอุตสาหกรรม ห้องปฏิบัติการทดสอบทางกายภาพ อุปกรณ์สอบเทียบความดันอัตโนมัติ อุปกรณ์สอบเทียบอุณหภูมิอัตโนมัติ ฯลฯ อุปกรณ์ข้างต้นสามารถรับประกันการจัดหาผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่มีความแม่นยำสูงให้กับลูกค้าได้อย่างเต็มที่ และสามารถรับประกันได้ ลูกค้าสามารถตอบสนองความต้องการการทดสอบรอบด้านสำหรับคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของวัสดุ การทดสอบมิติทางเรขาคณิตที่มีความแม่นยำสูง ฯลฯ
เครื่องวัดการไหลของแม่เหล็กไฟฟ้า
เรามีอุปกรณ์ทดสอบที่ทันสมัยและสมบูรณ์แบบในอุตสาหกรรม ห้องปฏิบัติการทดสอบทางกายภาพ อุปกรณ์สอบเทียบความดันอัตโนมัติ อุปกรณ์สอบเทียบอุณหภูมิอัตโนมัติ ฯลฯ อุปกรณ์ข้างต้นสามารถรับประกันการจัดหาผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่มีความแม่นยำสูงให้กับลูกค้าได้อย่างเต็มที่ และสามารถรับประกันได้ ลูกค้าสามารถตอบสนองความต้องการการทดสอบรอบด้านสำหรับคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของวัสดุ การทดสอบมิติทางเรขาคณิตที่มีความแม่นยำสูง ฯลฯ
