Lämpötila on yksi tärkeimmistä fysikaalisista parametreista. Sen mittaaminen ja kontrollointi on tärkeää sekä arjessa että tuotannossa. Tätä varten on olemassa monia erikoislaitteita. Vastuslämpömittari on yksi yleisimmistä tieteen ja teollisuuden aktiivisesti käytetyistä instrumenteista. Tänään kerromme sinulle, mikä vastuslämpömittari on, sen edut ja haitat, ja ymmärrämme myös erilaisia malleja.
Sisältö
Sovellusalue
vastuslämpömittari on laite, joka on suunniteltu mittaamaan kiinteiden, nestemäisten ja kaasumaisten väliaineiden lämpötilaa. Sitä käytetään myös irtotavara-aineen lämpötilan mittaamiseen.
Vastuslämpömittari on löytänyt paikkansa kaasun ja öljyn tuotannossa, metallurgiassa, energiassa, asunto- ja kunnallispalveluissa sekä monilla muilla aloilla.
TÄRKEÄ! Resistanssilämpömittareita voidaan käyttää sekä neutraaleissa että aggressiivisissa ympäristöissä. Tämä edistää laitteen leviämistä kemianteollisuudessa.
Merkintä! Termopareja käytetään myös teollisuudessa lämpötilojen mittaamiseen, opi niistä lisää artikkelimme termopareista.
Anturityypit ja niiden ominaisuudet
Lämpötilan mittaus vastuslämpömittarilla suoritetaan käyttämällä yhtä tai useampaa vastusanturielementtiä ja liittämistä johdot, jotka on piilotettu turvallisesti suojakoteloon.
Ajoneuvon luokitus tapahtuu tarkasti herkän elementin tyypin mukaan.
Metallivastuslämpömittari GOST 6651-2009 mukaan
Mukaan GOST 6651-2009 ne erottavat ryhmän metallivastuksen lämpömittareita, eli TS, jonka herkkä elementti on pieni metallilangasta tai kalvosta valmistettu vastus.
Platina lämpötilamittarit
Platinum TS:itä pidetään yleisimpinä muiden tyyppien joukossa, joten ne asennetaan usein hallitsemaan tärkeitä parametreja. Lämpötilan mittausalue on -200 °С - 650 °С. Ominaisuus on lähellä lineaarifunktiota. Yksi yleisimmistä tyypeistä on Pt100 (Pt - platina, 100 - tarkoittaa 100 ohmia 0 °C:ssa).
TÄRKEÄ! Tämän laitteen suurin haitta on korkea hinta, joka johtuu jalometallin käytöstä koostumuksessa.
Nikkelin vastustuskykyiset lämpömittarit
Nickel TS:itä ei käytetä lähes koskaan tuotannossa kapeasta lämpötila-alueesta johtuen (-60 °С - 180 °С) ja käyttövaikeudet, mutta on huomattava, että niillä on korkein lämpötilakerroin 0,00617 °C-1.
Aiemmin tällaisia antureita käytettiin laivanrakennuksessa, mutta nyt tällä alalla ne on korvattu platinaajoneuvoilla.
Kuparianturit (TCM)
Näyttäisi siltä, että kuparianturien käyttöalue on vielä kapeampi kuin nikkelianturien (vain -50 °С - 170 °С), mutta ne ovat kuitenkin suosituin ajoneuvotyyppi.
Salaisuus on laitteen halvuudessa. Kupariset anturielementit ovat käytössä yksinkertaisia ja vaatimattomia, ja ne sopivat erinomaisesti myös alhaisten lämpötilojen tai niihin liittyvien parametrien, kuten myymälän ilman lämpötilan mittaamiseen.
Tällaisen laitteen käyttöikä on kuitenkin lyhyt, eikä kupari-TS:n keskihinta ole liian kallis (noin 1 tuhat ruplaa).
Termistorit
Termistorit ovat vastuslämpömittareita, joiden anturielementti on valmistettu puolijohteesta. Se voi olla oksidi, halogenidi tai muut aineet, joilla on amfoteerisia ominaisuuksia.
Tämän laitteen etuna ei ole vain korkea lämpötilakerroin, vaan myös kyky antaa tulevalle tuotteelle mikä tahansa muoto (ohuesta putkesta muutaman mikronin pituiseksi laitteeksi). Yleensä termistorit on suunniteltu mittaamaan lämpötilaa -100 °С - +200 °С.
Termistoreja on kahta tyyppiä:
- termistorit - niillä on negatiivinen lämpötilavastuskerroin, eli lämpötilan noustessa vastus pienenee;
- posistorit - niillä on positiivinen lämpötilavastuskerroin, eli lämpötilan noustessa myös vastus kasvaa.
Vastuslämpömittareiden kalibrointitaulukot
Graduaatiotaulukot ovat yhteenvetotaulukko, jonka avulla voit helposti määrittää, missä lämpötilassa lämpömittarilla on tietty vastus. Tällaiset taulukot auttavat instrumentointityöntekijöitä arvioimaan mitatun lämpötilan arvon tietyn vastusarvon mukaan.
Tässä taulukossa on erityisiä ajoneuvomerkintöjä. Näet ne ylärivillä. Numero tarkoittaa anturin vastusarvoa 0°C:ssa ja kirjain metallia, josta se on valmistettu.
Käytä metallin osoittamiseen:
- P tai Pt - platina;
- M - kupari;
- N - Nikkeli.
Esimerkiksi 50M on kupari-RTD, jonka resistanssi on 50 ohmia 0 °C:ssa.
Alla on fragmentti lämpömittareiden kalibrointitaulukosta.
| 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 |
Toleranssiluokka
Toleranssiluokkaa ei pidä sekoittaa tarkkuusluokan käsitteeseen. Lämpömittarin avulla emme mittaa ja näe mittaustulosta suoraan, vaan siirrämme todellista lämpötilaa vastaavan resistanssiarvon esteisiin tai toisiolaitteisiin. Tästä syystä on otettu käyttöön uusi käsite.
Toleranssiluokka on todellisen kehon lämpötilan ja mittauksen aikana saadun lämpötilan välinen ero.
TS-tarkkuusluokkaa on 4 (tarkimmasta laitteisiin, joissa on suurempi virhe):
- AA;
- MUTTA;
- B;
- FROM.
Tässä on fragmentti toleranssiluokkien taulukosta, näet koko version GOST 6651-2009.
| Tarkkuusluokka | Toleranssi, °С | Lämpötila-alue, °С | ||
|---|---|---|---|---|
| Kupari TS | Platina TS | Nikkeli TS | ||
| AA | ±(0,1 + 0,0017 |t|) | - | -50 °С - +250 °С | - |
| MUTTA | ±(0,15+0,002 |t|) | -50 °С - +120 °С | -100 °С - +450 °С | - |
| AT | ±(0,3 + 0,005 |t|) | -50 °С - +200 °С | -195 °С - +650 °С | - |
| FROM | ±(0,6 + 0,01 |t|) | -180 °С - +200 °С | -195 °С - +650 °С | -60 °С - +180 °С |
Kytkentäkaavio
Resistanssin arvon selvittämiseksi se on mitattava. Tämä voidaan tehdä sisällyttämällä se mittauspiiriin. Tätä varten käytetään 3 tyyppisiä piirejä, jotka eroavat johtojen lukumäärästä ja saavutetusta mittaustarkkuudesta:
- 2-johtiminen piiri. Se sisältää vähimmäismäärän johtoja, mikä tarkoittaa, että se on halvin vaihtoehto. Tätä järjestelmää valittaessa ei kuitenkaan ole mahdollista saavuttaa optimaalista mittaustarkkuutta - käytettyjen johtojen resistanssi lisätään lämpömittarin resistanssiin, mikä aiheuttaa virheen johtojen pituudesta riippuen. Teollisuudessa tällaista järjestelmää käytetään harvoin. Sitä käytetään vain mittauksissa, joissa erityisellä tarkkuudella ei ole merkitystä ja anturi sijaitsee toisiomuuntimen välittömässä läheisyydessä. 2-johtoinen näkyy vasemmassa kuvassa.
- 3-johtiminen piiri. Toisin kuin edellisessä versiossa, tähän on lisätty ylimääräinen johto, joka on kytketty lyhyesti toiseen kahdesta muusta mittausjohdosta. Sen päätavoite on kyky saada kytkettyjen johtojen vastus ja vähennä tämä arvo (kompensoida) anturin mittausarvosta. Toisiolaite mittaa päämittauksen lisäksi lisäksi suljettujen johtimien välistä resistanssia, jolloin saadaan anturista esteeseen tai toisioon menevien liitäntäjohtojen resistanssin arvo. Koska johdot ovat kiinni, tämän arvon tulisi olla nolla, mutta itse asiassa johtojen suuren pituuden vuoksi tämä arvo voi saavuttaa useita ohmeja.Lisäksi tämä virhe vähennetään mitatusta arvosta, jolloin saadaan tarkempia lukemia johtimien resistanssin kompensoinnin vuoksi. Tällaista yhteyttä käytetään useimmissa tapauksissa, koska se on kompromissi vaaditun tarkkuuden ja hyväksyttävän hinnan välillä. 3-johtoinen kuvattu keskikuvassa.
- 4-johtiminen piiri. Tavoite on sama kuin kolmijohtimista käytettäessä, mutta virheen kompensointi on molemmissa testijohtimissa. Kolmijohtimispiirissä molempien testijohtimien resistanssiarvon oletetaan olevan sama arvo, mutta itse asiassa se voi poiketa hieman. Lisäämällä toinen neljäs johto nelijohtimiseen piiriin (oikosulussa toiseen testijohtoon), on mahdollista saada erikseen sen vastusarvo ja lähes täysin kompensoida kaikki vastus johtimista. Tämä piiri on kuitenkin kalliimpi, koska tarvitaan neljäs johdin, ja siksi se toteutetaan joko yrityksissä, joilla on riittävä rahoitus, tai parametrien mittauksessa, jossa tarvitaan suurempaa tarkkuutta. 4-johtiminen kytkentäkaavio näet oikeasta kuvasta.
Merkintä! Pt1000-anturille, jo nollaasteessa, vastus on 1000 ohmia. Voit nähdä ne esimerkiksi höyryputkessa, jossa mitattu lämpötila on 100-160 °C, mikä vastaa noin 1400-1600 ohmia. Johtojen resistanssi on pituudesta riippuen noin 3-4 ohmia, ts. ne eivät käytännössä vaikuta virheeseen, eikä kolmi- tai nelijohdinkytkentäkaavion käyttämisessä ole paljon järkeä.
Vastuslämpömittarien edut ja haitat
Kuten kaikilla laitteilla, myös vastuslämpömittareiden käytöllä on useita etuja ja haittoja. Harkitse niitä.
Edut:
- lähes lineaarinen ominaisuus;
- mittaukset ovat melko tarkkoja (virhe enintään 1°С);
- jotkut mallit ovat halpoja ja helppokäyttöisiä;
- laitteiden vaihdettavuus;
- työn vakaus.
Virheet:
- pieni mittausalue;
- melko alhainen mittausten rajalämpötila;
- tarve käyttää erityisiä kytkentämenetelmiä tarkkuuden lisäämiseksi, mikä lisää toteutuskustannuksia.
Vastuslämpömittari on yleinen laite lähes kaikilla teollisuudenaloilla. Tällä laitteella on kätevää mitata alhaisia lämpötiloja ilman pelkoa saatujen tietojen tarkkuudesta. Lämpömittari ei ole kovin kestävä, mutta kohtuullinen hinta ja anturin vaihdon helppous peittävät tämän pienen epäkohdan.
Samanlaisia artikkeleita:
