একটি RTD তাপ প্রতিরোধক তাপমাত্রা সনাক্তকরণ সেন্সর কি??

রেজিস্ট্যান্স টেম্পারেচার ডিটেক্টর বা আরটিডি হতে পারে সাধারণ ধরনের তাপমাত্রা সেন্সর. এই ডিভাইসগুলি এই নীতিতে কাজ করে যে তাপমাত্রার সাথে ধাতুর প্রতিরোধ ক্ষমতা পরিবর্তিত হয়. বিশুদ্ধ ধাতুগুলির সাধারণত প্রতিরোধের একটি ইতিবাচক তাপমাত্রা সহগ থাকে, মানে তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে তাদের প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি পায়. RTDs বিস্তৃত তাপমাত্রা পরিসীমা উপর কাজ করে -200 °সে থেকে +850 °C এবং উচ্চ নির্ভুলতা অফার, চমৎকার দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতা, এবং পুনরাবৃত্তিযোগ্যতা.

MAX31865 RTD প্লাটিনাম রেজিস্ট্যান্স টেম্পারেচার ডিটেক্টর PT100 & PT1000

RTD PT100 তাপমাত্রা ট্রান্সমিটার DC24V মাইনাস 50 ~ 100 ডিগ্রী

ওভেনের জন্য RTD Pt100 তাপমাত্রা সেন্সর প্রোব

এই নিবন্ধে, আমরা RTD ব্যবহার করার ট্রেড-অফ নিয়ে আলোচনা করব, তাদের মধ্যে ব্যবহৃত ধাতু, RTD দুই ধরনের, এবং কিভাবে RTDs থার্মোকলের সাথে তুলনা করে.

আমরা ডুব দেওয়ার আগে, RTD বেসিকগুলি আরও ভালভাবে বোঝার জন্য একটি উদাহরণ অ্যাপ্লিকেশন ডায়াগ্রামের দিকে নজর দেওয়া যাক.

আরটিডি অ্যাপ্লিকেশন ডায়াগ্রামের উদাহরণ

আরটিডি হল প্যাসিভ ডিভাইস যেগুলো নিজে থেকে কোনো আউটপুট সিগন্যাল তৈরি করে না. চিত্র 1 একটি সরলীকৃত RTD অ্যাপ্লিকেশন ডায়াগ্রাম দেখায়.

RTD অ্যাপ্লিকেশন Example.jpeg এর জন্য সার্কিট ডায়াগ্রাম

চিত্র 1. আরটিডি অ্যাপ্লিকেশন ডায়াগ্রামের উদাহরণ.

উত্তেজনা কারেন্ট I1 সেন্সরের তাপমাত্রা-নির্ভর প্রতিরোধের মধ্য দিয়ে যায়. এটি একটি ভোল্টেজ সংকেত তৈরি করে যা উত্তেজনা প্রবাহ এবং RTD এর প্রতিরোধের সমানুপাতিক।. আরটিডি জুড়ে ভোল্টেজ তারপর প্রশস্ত করা হয় এবং একটি ADC-তে পাঠানো হয় (এনালগ থেকে ডিজিটাল রূপান্তরকারী) একটি ডিজিটাল আউটপুট কোড তৈরি করতে যা RTD তাপমাত্রা গণনা করতে ব্যবহার করা যেতে পারে.

আরটিডি সেন্সর ব্যবহারের ট্রেডঅফ - আরটিডি সেন্সরগুলির সুবিধা এবং অসুবিধা

আমরা ডুব দেওয়ার আগে, এটা মনে রাখা গুরুত্বপূর্ণ যে RTD সিগন্যাল কন্ডিশনিংয়ের বিশদ বিবরণ ভবিষ্যতে একটি নিবন্ধে কভার করা হবে. এই নিবন্ধের জন্য, RTD সার্কিট ব্যবহার করার সময় আমি কিছু মৌলিক ট্রেডঅফ হাইলাইট করতে চাই.

প্রথম, উল্লেখ্য যে উত্তেজনা স্রোত সাধারণত চারপাশে সীমাবদ্ধ থাকে 1 স্ব-গরম প্রভাব কমাতে mA. যখন উত্তেজনা স্রোত RTD এর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়, এটি I2R বা জুল গরম করে. স্ব-তাপী প্রভাবগুলি সেন্সরের তাপমাত্রাকে পরিবেষ্টিত তাপমাত্রার উপরে মান পর্যন্ত বাড়াতে পারে যা আসলে পরিমাপ করা হচ্ছে. উত্তেজনা স্রোত হ্রাস স্ব-গরম প্রভাব কমাতে পারে. এটিও উল্লেখ করার মতো যে স্ব-গরম প্রভাবটি RTD যে মাধ্যমে নিমজ্জিত হয় তার উপর নির্ভর করে. যেমন, স্থির বাতাসে স্থাপিত একটি আরটিডি প্রবাহিত জলে নিমজ্জিত একটি আরটিডির চেয়ে বেশি উল্লেখযোগ্য স্ব-গরম প্রভাব অনুভব করতে পারে.

একটি প্রদত্ত সনাক্তযোগ্য তাপমাত্রা পরিবর্তনের জন্য, আরটিডি ভোল্টেজের পরিবর্তনটি সিস্টেমের শব্দের পাশাপাশি বিভিন্ন সিস্টেম প্যারামিটারের অফসেট এবং ড্রিফ্টগুলি কাটিয়ে উঠতে যথেষ্ট বড় হওয়া উচিত. যেহেতু স্ব-উষ্ণতা উত্তেজনা স্রোতকে সীমাবদ্ধ করে, আমাদের যথেষ্ট বড় প্রতিরোধের সাথে একটি RTD ব্যবহার করতে হবে, এইভাবে ডাউনস্ট্রিম সিগন্যাল প্রসেসিং ব্লকের জন্য একটি বড় ভোল্টেজ তৈরি করে. যদিও পরিমাপের ত্রুটিগুলি কমাতে একটি বড় RTD প্রতিরোধ বাঞ্ছনীয়, আমরা নির্বিচারে প্রতিরোধ বাড়াতে পারি না কারণ একটি বৃহত্তর RTD প্রতিরোধের ফলে প্রতিক্রিয়ার সময় ধীর হয়.

আরটিডি ধাতু: প্ল্যাটিনামের মধ্যে পার্থক্য, সোনা, এবং কপার RTDs

তত্ত্বে, একটি RTD নির্মাণের জন্য যে কোনো ধরনের ধাতু ব্যবহার করা যেতে পারে. প্রথম আরটিডি আবিষ্কার করেন সিডব্লিউ সিমেন্স 1860 একটি তামার তার ব্যবহার করা হয়েছে. তবে, সিমেন্স শীঘ্রই আবিষ্কার করে যে প্ল্যাটিনাম RTDs একটি বিস্তৃত তাপমাত্রা পরিসরে আরও সঠিক ফলাফল তৈরি করে.

আজ, প্ল্যাটিনাম RTDs হল সঠিক তাপমাত্রা পরিমাপের জন্য সর্বাধিক ব্যবহৃত তাপমাত্রা সেন্সর. প্ল্যাটিনামের একটি রৈখিক প্রতিরোধ-তাপমাত্রার সম্পর্ক রয়েছে এবং এটি একটি বৃহৎ তাপমাত্রা পরিসরে অত্যন্ত পুনরাবৃত্তিযোগ্য. উপরন্তু, প্ল্যাটিনাম বাতাসের বেশিরভাগ দূষক গ্যাসের সাথে প্রতিক্রিয়া করে না.

প্লাটিনাম ছাড়াও, অন্য দুটি সাধারণ RTD উপকরণ হল নিকেল এবং তামা. টেবিল 1 কিছু সাধারণ RTD ধাতুর তাপমাত্রা সহগ এবং আপেক্ষিক পরিবাহিতা প্রদান করে.

উচ্চ টেম্প Pt100 প্ল্যাটিনাম তাপ প্রতিরোধের সেন্সর বিস্ফোরণ-প্রমাণ

WZP-130 231 স্টেইনলেস স্টীল প্ল্যাটিনাম প্রতিরোধের PT100 তাপমাত্রা সেন্সর

বিয়ারিংয়ের জন্য তাপীয় প্রতিরোধক pt100 তাপমাত্রা সেন্সর

টেবিল 1. সাধারণ RTD ধাতুগুলির তাপমাত্রা সহগ এবং আপেক্ষিক পরিবাহিতা. BAPI দ্বারা প্রদত্ত তথ্য

আগের বিভাগে, আমরা আলোচনা করেছি কিভাবে বড় RTD প্রতিরোধ পরিমাপ ত্রুটি কমাতে পারে. কপারের পরিবাহিতা বেশি (বা সমতুল্যভাবে, কম প্রতিরোধের) প্ল্যাটিনাম এবং নিকেলের চেয়ে. একটি প্রদত্ত সেন্সর আকার এবং উত্তেজনা বর্তমান জন্য, একটি তামার RTD একটি অপেক্ষাকৃত ছোট ভোল্টেজ তৈরি করতে পারে. অতএব, তামা RTDs ছোট তাপমাত্রা পরিবর্তন পরিমাপ করা আরো চ্যালেঞ্জিং হতে পারে. উপরন্তু, তামা উচ্চ তাপমাত্রায় জারিত হয়, তাই পরিমাপ পরিসীমাও সীমাবদ্ধ -200 থেকে +260 °সে. এসব সীমাবদ্ধতা সত্ত্বেও, রৈখিকতা এবং কম খরচের কারণে তামা এখনও কিছু অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহৃত হয়. চিত্রে দেখানো হয়েছে 2 নীচে, তিনটি সাধারণ RTD ধাতুর মধ্যে, তামা সবচেয়ে রৈখিক প্রতিরোধের-তাপমাত্রা বৈশিষ্ট্য আছে.

প্রতিরোধ বনাম. নিকেলের তাপমাত্রার বৈশিষ্ট্য, তামা, এবং প্লাটিনাম RTDs.jpeg

চিত্র 2. প্রতিরোধ বনাম. নিকেলের তাপমাত্রার বৈশিষ্ট্য, তামা, এবং প্ল্যাটিনাম RTDs. ছবি TE কানেক্টিভিটির সৌজন্যে

সোনা এবং রৌপ্যেরও তুলনামূলকভাবে কম প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে এবং আরটিডি উপাদান হিসাবে খুব কমই ব্যবহৃত হয়. নিকেলের পরিবাহিতা প্ল্যাটিনামের কাছাকাছি. চিত্রে দেখা যাবে 2, নিকেল তাপমাত্রার প্রদত্ত পরিবর্তনের জন্য প্রতিরোধের পরিবর্তনের প্রস্তাব দেয়.

তবে, নিকেল একটি নিম্ন তাপমাত্রা পরিসীমা প্রস্তাব, বৃহত্তর অরৈখিকতা, এবং প্ল্যাটিনামের চেয়ে বৃহত্তর দীর্ঘমেয়াদী প্রবাহ. উপরন্তু, নিকেলের প্রতিরোধ ব্যাচ থেকে ব্যাচে পরিবর্তিত হয়. এসব সীমাবদ্ধতার কারণে, নিকেল প্রাথমিকভাবে কম খরচের অ্যাপ্লিকেশন যেমন ভোক্তা পণ্যে ব্যবহৃত হয়.

সাধারণ প্ল্যাটিনাম RTD হল Pt100 এবং Pt1000. এই নামগুলি সেন্সর নির্মাণে ব্যবহৃত ধাতুর ধরন বর্ণনা করে (প্ল্যাটিনাম বা Pt) এবং নামমাত্র প্রতিরোধ 0 °সে, যা 100 Pt100 এর জন্য Ω এবং 1000 Pt100 এবং Pt1000 ধরনের জন্য Ω, যথাক্রমে. Pt100 প্রকার অতীতে আরো জনপ্রিয় ছিল; যাইহোক, আজ প্রবণতা উচ্চ প্রতিরোধের RTD-এর দিকে, যেহেতু উচ্চ প্রতিরোধ ক্ষমতা সামান্য বা কোন অতিরিক্ত খরচে বেশি সংবেদনশীলতা এবং রেজোলিউশন প্রদান করে. তামা এবং নিকেল থেকে তৈরি RTD একই ধরনের নামকরণ পদ্ধতি ব্যবহার করে. টেবিল 2 কিছু সাধারণ প্রকারের তালিকা দেয়.

টেবিল 2. RTD প্রকার, উপকরণ, এবং তাপমাত্রা পরিসীমা. এনালগ ডিভাইস দ্বারা প্রদত্ত ডেটা

ব্যবহার করা ধাতু ধরনের ছাড়াও, RTD এর যান্ত্রিক গঠন সেন্সর কর্মক্ষমতা প্রভাবিত করে. RTDs কে দুটি মৌলিক প্রকারে ভাগ করা যায়: পাতলা ফিল্ম এবং wirewound. এই দুই প্রকার নিয়ে আলোচনা করা হবে নিম্নলিখিত বিভাগে.

পাতলা ফিল্ম বনাম. ওয়্যারওয়াউন্ড RTDs

আরটিডি সম্পর্কে আমাদের আলোচনাকে আরও এগিয়ে নিতে, দুই ধরনের অন্বেষণ করা যাক: পাতলা ফিল্ম এবং wirewound.

থিন ফিল্ম আরটিডি বেসিক

থিন ফিল্ম RTD ডিসপ্লে স্ট্রাকচার.jpeg

পাতলা ফিল্ম টাইপের গঠন চিত্রে দেখানো হয়েছে 3(ক).

চিত্র 3. পাতলা ফিল্ম RTD-এর উদাহরণ, যেখানে (ক) গঠন দেখায় এবং (খ) বিভিন্ন সামগ্রিক প্রকার দেখায়. ছবি (পরিবর্তিত) Evosensors এর সৌজন্যে

একটি পাতলা ফিল্মে RTD, প্ল্যাটিনামের একটি পাতলা স্তর একটি সিরামিক স্তরে জমা হয়. এটি খুব উচ্চ তাপমাত্রা অ্যানিলিং এবং স্থিতিশীলকরণ দ্বারা অনুসরণ করা হয়, এবং একটি পাতলা প্রতিরক্ষামূলক কাচের স্তর পুরো উপাদানটিকে ঢেকে রাখে. চিত্রে দেখানো ট্রিমিং এলাকা 3(ক) একটি নির্দিষ্ট লক্ষ্য মানের সাথে উত্পাদিত প্রতিরোধের সামঞ্জস্য করতে ব্যবহৃত হয়.

পাতলা ফিল্ম আরটিডিগুলি তুলনামূলকভাবে নতুন প্রযুক্তির উপর নির্ভর করে যা সমাবেশের সময় এবং উৎপাদন খরচ উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে. ওয়্যারওয়াউন্ড টাইপের তুলনায়, যা আমরা পরবর্তী বিভাগে গভীরভাবে অন্বেষণ করব, পাতলা ফিল্ম RTD গুলি শক বা কম্পন থেকে ক্ষতির জন্য বেশি প্রতিরোধী. উপরন্তু, পাতলা-ফিল্ম RTDs একটি অপেক্ষাকৃত ছোট এলাকায় বড় প্রতিরোধ মিটমাট করতে পারে. যেমন, ক 1.6 মিমি দ্বারা 2.6 মিমি সেন্সর একটি প্রতিরোধের উত্পাদন করার জন্য যথেষ্ট এলাকা প্রদান করে 1000 ওহ. তাদের ছোট আকারের কারণে, থিন-ফিল্ম RTDs তাপমাত্রার পরিবর্তনে দ্রুত সাড়া দিতে পারে. এই ডিভাইসগুলি অনেক সাধারণ-উদ্দেশ্য অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত. এই ধরনের অসুবিধাগুলি অপেক্ষাকৃত দুর্বল দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতা এবং একটি সংকীর্ণ তাপমাত্রা পরিসীমা.

ওয়্যারওয়াউন্ড RTDs

একটি ওয়্যারওয়াউন্ড RTD নির্মাণ

চিত্র 4. একটি মৌলিক ওয়্যারওয়াউন্ড RTD নির্মাণের ওভারভিউ. ছবি পিআর ইলেকট্রনিক্সের সৌজন্যে

এই ধরনের RTD একটি সিরামিক বা গ্লাস কোরের চারপাশে প্ল্যাটিনামের দৈর্ঘ্য ঘুরিয়ে তৈরি করা হয়. সুরক্ষার উদ্দেশ্যে সমগ্র উপাদানটি সাধারণত একটি সিরামিক বা কাচের নলের মধ্যে আবদ্ধ থাকে. সিরামিক কোর সহ RTDগুলি খুব উচ্চ তাপমাত্রা পরিমাপের জন্য উপযুক্ত. ওয়্যারওয়াউন্ড আরটিডি সাধারণত থিন-ফিল্ম টাইপের চেয়ে বেশি নির্ভুল. তবে, তারা আরো ব্যয়বহুল এবং আরো সহজে কম্পন দ্বারা ক্ষতিগ্রস্ত হয়.

প্ল্যাটিনাম তারের উপর কোনো চাপ কমাতে, সেন্সর নির্মাণে ব্যবহৃত উপাদানের তাপীয় প্রসারণ সহগ প্ল্যাটিনামের সাথে মেলে. অভিন্ন তাপ সম্প্রসারণ সহগ RTD উপাদানে দীর্ঘমেয়াদী চাপের কারণে প্রতিরোধের পরিবর্তনগুলি হ্রাস করে, এইভাবে সেন্সর পুনরাবৃত্তিযোগ্যতা এবং স্থায়িত্ব উন্নত.

আরটিডি বনাম. থার্মোকলের বৈশিষ্ট্য

RTD তাপমাত্রা সেন্সর সম্পর্কে এই কথোপকথনটি শেষ করতে, এখানে RTD এবং থার্মোকল সেন্সরগুলির মধ্যে একটি সংক্ষিপ্ত তুলনা.

একটি থার্মোকল একটি ভোল্টেজ তৈরি করে যা তার দুটি জংশনের মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্যের সমানুপাতিক. থার্মোকলগুলি স্ব-চালিত এবং বাহ্যিক উত্তেজনার প্রয়োজন হয় না, যেখানে RTD-ভিত্তিক তাপমাত্রা পরিমাপের জন্য একটি উত্তেজনা কারেন্ট বা ভোল্টেজ প্রয়োজন. থার্মোকল আউটপুট ঠান্ডা এবং গরম জংশনের মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্য নির্দিষ্ট করে, তাই থার্মোকল অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ঠান্ডা জংশন ক্ষতিপূরণ প্রয়োজন. অন্যদিকে, RTD অ্যাপ্লিকেশনের জন্য কোল্ড জংশন ক্ষতিপূরণের প্রয়োজন নেই, একটি সহজ পরিমাপ সিস্টেমের ফলে.

থার্মোকলগুলি সাধারণত ব্যবহৃত হয় -184 °সে থেকে 2300 °C পরিসর, RTDs থেকে পরিমাপ করতে পারেন -200 °সে থেকে +850 °সে. যদিও RTDs সাধারণত থার্মোকলের চেয়ে বেশি নির্ভুল, এগুলি থার্মোকলের তুলনায় প্রায় দুই থেকে তিনগুণ বেশি ব্যয়বহুল. আরেকটি পার্থক্য হল RTDগুলি থার্মোকলের চেয়ে বেশি রৈখিক এবং উচ্চতর দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতা প্রদর্শন করে. থার্মোকল সহ, সেন্সর উপাদানে রাসায়নিক পরিবর্তন দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতা হ্রাস করতে পারে এবং সেন্সর রিডিং প্রবাহিত হতে পারে.