आरटीडी थर्मल रेसिस्टर टेम्परेचर डिटेक्शन सेंसर क्या है??

प्रतिरोध तापमान डिटेक्टर या आरटीडी सरल प्रकार के तापमान सेंसर हो सकते हैं. ये उपकरण इस सिद्धांत पर काम करते हैं कि धातु का प्रतिरोध तापमान के साथ बदलता है. शुद्ध धातुओं में आमतौर पर प्रतिरोध का सकारात्मक तापमान गुणांक होता है, अर्थात तापमान बढ़ने पर उनका प्रतिरोध बढ़ जाता है. आरटीडी विस्तृत तापमान रेंज पर काम करते हैं -200 डिग्री सेल्सियस से +850 डिग्री सेल्सियस और उच्च सटीकता प्रदान करते हैं, उत्कृष्ट दीर्घकालिक स्थिरता, और दोहराव.

MAX31865 RTD प्लैटिनम प्रतिरोध तापमान डिटेक्टर PT100 & पीटी1000

आरटीडी पीटी100 तापमान ट्रांसमीटर डीसी24वी माइनस 50 ~ 100 डिग्री

ओवन के लिए आरटीडी पीटी100 तापमान सेंसर जांच

इस आलेख में, हम आरटीडी के उपयोग के खतरों पर चर्चा करेंगे, उनमें प्रयुक्त धातुएँ, आरटीडी के दो प्रकार, और आरटीडी की तुलना थर्मोकपल से कैसे की जाती है.

इससे पहले कि हम गोता लगाएँ, आइए आरटीडी मूल बातें बेहतर ढंग से समझने के लिए एक उदाहरण एप्लिकेशन आरेख पर नज़र डालें.

आरटीडी अनुप्रयोग आरेख उदाहरण

आरटीडी निष्क्रिय उपकरण हैं जो स्वयं आउटपुट सिग्नल उत्पन्न नहीं करते हैं. आकृति 1 एक सरलीकृत आरटीडी अनुप्रयोग आरेख दिखाता है.

आरटीडी अनुप्रयोग के लिए सर्किट आरेख उदाहरण.जेपीईजी

आकृति 1. आरटीडी अनुप्रयोग आरेख उदाहरण.

उत्तेजना धारा I1 सेंसर के तापमान-निर्भर प्रतिरोध से होकर गुजरती है. यह एक वोल्टेज सिग्नल उत्पन्न करता है जो उत्तेजना धारा और आरटीडी के प्रतिरोध के समानुपाती होता है. फिर आरटीडी में वोल्टेज को बढ़ाया जाता है और एडीसी को भेजा जाता है (एनॉलॉग से डिजिटल परिवर्तित करने वाला उपकरण) एक डिजिटल आउटपुट कोड तैयार करने के लिए जिसका उपयोग आरटीडी तापमान की गणना के लिए किया जा सकता है.

आरटीडी सेंसर का उपयोग करने के फायदे - आरटीडी सेंसर के फायदे और नुकसान

इससे पहले कि हम गोता लगाएँ, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि आरटीडी सिग्नल कंडीशनिंग का विवरण भविष्य के लेख में शामिल किया जाएगा. इस लेख के लिए, मैं आरटीडी सर्किट का उपयोग करते समय कुछ बुनियादी ट्रेडऑफ़ पर प्रकाश डालना चाहता हूं.

पहला, ध्यान दें कि उत्तेजना धारा आम तौर पर आसपास तक ही सीमित होती है 1 स्व-हीटिंग प्रभाव को कम करने के लिए एम.ए. जब उत्तेजना धारा आरटीडी से प्रवाहित होती है, यह I2R या जूल हीटिंग उत्पन्न करता है. स्व-हीटिंग प्रभाव सेंसर के तापमान को उस परिवेश के तापमान से ऊपर मान तक बढ़ा सकता है जिसे वास्तव में मापा जा रहा है. उत्तेजना धारा को कम करने से स्व-हीटिंग प्रभाव कम हो सकता है. यह भी उल्लेखनीय है कि स्व-हीटिंग प्रभाव उस माध्यम पर निर्भर करता है जिसमें आरटीडी को डुबोया जाता है. उदाहरण के लिए, शांत हवा में रखा गया आरटीडी बहते पानी में डूबे हुए आरटीडी की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण स्व-ताप प्रभाव का अनुभव कर सकता है.

किसी दिए गए पता लगाने योग्य तापमान परिवर्तन के लिए, सिस्टम के शोर के साथ-साथ विभिन्न सिस्टम मापदंडों के ऑफसेट और बहाव को दूर करने के लिए आरटीडी वोल्टेज में परिवर्तन काफी बड़ा होना चाहिए. चूँकि स्व-हीटिंग उत्तेजना धारा को सीमित करती है, हमें पर्याप्त बड़े प्रतिरोध वाले आरटीडी का उपयोग करने की आवश्यकता है, इस प्रकार डाउनस्ट्रीम सिग्नल प्रोसेसिंग ब्लॉक के लिए एक बड़ा वोल्टेज उत्पन्न होता है. जबकि माप त्रुटियों को कम करने के लिए एक बड़ा आरटीडी प्रतिरोध वांछनीय है, हम मनमाने ढंग से प्रतिरोध नहीं बढ़ा सकते क्योंकि बड़े आरटीडी प्रतिरोध के परिणामस्वरूप प्रतिक्रिया समय धीमा हो जाता है.

आरटीडी धातुएँ: प्लैटिनम के बीच अंतर, सोना, और कॉपर आरटीडी

सिद्धांत में, आरटीडी के निर्माण के लिए किसी भी प्रकार की धातु का उपयोग किया जा सकता है. प्रथम आरटीडी का आविष्कार सीडब्ल्यू सीमेंस द्वारा किया गया था 1860 तांबे के तार का इस्तेमाल किया. तथापि, सीमेंस को जल्द ही पता चला कि प्लैटिनम आरटीडी व्यापक तापमान सीमा पर अधिक सटीक परिणाम देते हैं.

आज, सटीक तापमान माप के लिए प्लैटिनम आरटीडी सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले तापमान सेंसर हैं. प्लैटिनम में एक रैखिक प्रतिरोध-तापमान संबंध होता है और यह एक बड़े तापमान रेंज में अत्यधिक दोहराव योग्य होता है. इसके अलावा, प्लैटिनम हवा में अधिकांश प्रदूषक गैसों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है.

प्लैटिनम के अलावा, दो अन्य सामान्य आरटीडी सामग्रियां निकल और तांबा हैं. मेज़ 1 कुछ सामान्य आरटीडी धातुओं के तापमान गुणांक और सापेक्ष चालकता प्रदान करता है.

उच्च तापमान Pt100 प्लैटिनम थर्मल प्रतिरोध सेंसर विस्फोट-प्रूफ

WZP-130 231 स्टेनलेस स्टील प्लैटिनम प्रतिरोध PT100 तापमान सेंसर

बियरिंग्स के लिए थर्मल रेसिस्टर pt100 तापमान सेंसर

मेज़ 1. तापमान गुणांक और सामान्य आरटीडी धातुओं की सापेक्ष चालकता. BAPI द्वारा उपलब्ध कराया गया डेटा

पिछले भाग में, हमने चर्चा की कि कैसे बड़ा आरटीडी प्रतिरोध माप त्रुटियों को कम कर सकता है. तांबे में उच्च चालकता होती है (या समकक्ष, कम प्रतिरोध) प्लैटिनम और निकल की तुलना में. किसी दिए गए सेंसर आकार और उत्तेजना धारा के लिए, एक कॉपर आरटीडी अपेक्षाकृत छोटा वोल्टेज उत्पन्न कर सकता है. इसलिए, छोटे तापमान परिवर्तनों को मापने के लिए कॉपर आरटीडी अधिक चुनौतीपूर्ण हो सकते हैं. इसके अलावा, तांबा उच्च तापमान पर ऑक्सीकरण करता है, इसलिए माप सीमा भी सीमित है -200 को +260 डिग्री सेल्सियस. इन सीमाओं के बावजूद, तांबे का उपयोग अभी भी इसकी रैखिकता और कम लागत के कारण कुछ अनुप्रयोगों में किया जाता है. जैसा कि चित्र में दिखाया गया है 2 नीचे, तीन सामान्य आरटीडी धातुओं में से, तांबे में सबसे अधिक रैखिक प्रतिरोध-तापमान विशेषता होती है.

प्रतिरोध बनाम. निकेल की तापमान विशेषताएँ, ताँबा, और प्लैटिनम RTDs.jpeg

आकृति 2. प्रतिरोध बनाम. निकल की तापमान विशेषताएँ, ताँबा, और प्लैटिनम आरटीडी. छवि टीई कनेक्टिविटी के सौजन्य से

सोने और चांदी में भी अपेक्षाकृत कम प्रतिरोध होता है और इन्हें आरटीडी तत्वों के रूप में शायद ही कभी उपयोग किया जाता है. निकेल की चालकता प्लैटिनम के करीब होती है. जैसा कि चित्र में देखा जा सकता है 2, निकेल तापमान में दिए गए परिवर्तन के लिए प्रतिरोध में परिवर्तन प्रदान करता है.

तथापि, निकेल कम तापमान रेंज प्रदान करता है, अधिक अरैखिकता, और प्लैटिनम की तुलना में अधिक दीर्घकालिक बहाव. इसके अतिरिक्त, निकल का प्रतिरोध बैच दर बैच भिन्न होता है. इन सीमाओं के कारण, निकेल का उपयोग मुख्य रूप से उपभोक्ता उत्पादों जैसे कम लागत वाले अनुप्रयोगों में किया जाता है.

सामान्य प्लैटिनम आरटीडी पीटी100 और पीटी1000 हैं. ये नाम सेंसर के निर्माण में प्रयुक्त धातु के प्रकार का वर्णन करते हैं (प्लैटिनम या पीटी) और नाममात्र प्रतिरोध पर 0 डिग्री सेल्सियस, जो है 100 Ω Pt100 के लिए और 1000 Ω Pt100 और Pt1000 प्रकार के लिए, क्रमश:. पीटी100 प्रकार अतीत में अधिक लोकप्रिय थे; तथापि, आज रुझान उच्च प्रतिरोध आरटीडी की ओर है, क्योंकि उच्च प्रतिरोध कम या बिना किसी अतिरिक्त लागत के अधिक संवेदनशीलता और रिज़ॉल्यूशन प्रदान करता है. तांबे और निकल से बने आरटीडी समान नामकरण परंपराओं का उपयोग करते हैं. मेज़ 2 कुछ सामान्य प्रकार सूचीबद्ध करता है.

मेज़ 2. आरटीडी प्रकार, सामग्री, और तापमान रेंज. एनालॉग डिवाइसेस द्वारा प्रदान किया गया डेटा

प्रयुक्त धातु के प्रकार के अतिरिक्त, आरटीडी की यांत्रिक संरचना सेंसर के प्रदर्शन को भी प्रभावित करती है. आरटीडी को दो मूल प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: पतली फिल्म और वायरवाउंड. इन दो प्रकारों पर निम्नलिखित अनुभागों में चर्चा की जाएगी.

पतली फिल्म बनाम. वायरवाउंड आरटीडी

आरटीडी पर हमारी चर्चा को आगे बढ़ाने के लिए, आइए दो प्रकारों का पता लगाएं: पतली फिल्म और वायरवाउंड.

पतली फिल्म आरटीडी मूल बातें

पतली फिल्म आरटीडी डिस्प्ले संरचना.जेपीईजी

पतली फिल्म प्रकार की संरचना चित्र में दिखाई गई है 3(ए).

आकृति 3. पतली फिल्म आरटीडी के उदाहरण, कहाँ (ए) संरचना दिखाता है और (बी) विभिन्न समग्र प्रकार दिखाता है. छवि (संशोधित) इवोसेंसर्स के सौजन्य से

एक पतली फिल्म में आरटीडी, सिरेमिक सब्सट्रेट पर प्लैटिनम की एक पतली परत जमा होती है. इसके बाद बहुत उच्च तापमान एनीलिंग और स्थिरीकरण होता है, और पूरे तत्व को ढकने वाली एक पतली सुरक्षात्मक कांच की परत. ट्रिमिंग क्षेत्र चित्र में दिखाया गया है 3(ए) निर्मित प्रतिरोध को एक निर्दिष्ट लक्ष्य मान पर समायोजित करने के लिए उपयोग किया जाता है.

पतली फिल्म आरटीडी अपेक्षाकृत नई तकनीक पर निर्भर करती है जो असेंबली समय और उत्पादन लागत को काफी कम कर देती है. वायरवाउंड प्रकार की तुलना में, जिसका हम अगले भाग में गहराई से अध्ययन करेंगे, पतली फिल्म आरटीडी झटके या कंपन से होने वाली क्षति के प्रति अधिक प्रतिरोधी होती हैं. इसके अतिरिक्त, पतली-फिल्म आरटीडी अपेक्षाकृत छोटे क्षेत्र में बड़े प्रतिरोधों को समायोजित कर सकते हैं. उदाहरण के लिए, ए 1.6 मिमी द्वारा 2.6 मिमी सेंसर प्रतिरोध उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त क्षेत्र प्रदान करता है 1000 ओह. उनके छोटे आकार के कारण, पतली-फिल्म आरटीडी तापमान परिवर्तन पर तुरंत प्रतिक्रिया कर सकते हैं. ये उपकरण कई सामान्य प्रयोजन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं. इस प्रकार के नुकसान अपेक्षाकृत खराब दीर्घकालिक स्थिरता और एक संकीर्ण तापमान सीमा हैं.

वायरवाउंड आरटीडी

वायरवाउंड आरटीडी का निर्माण

आकृति 4. बुनियादी वायरवाउंड आरटीडी के निर्माण का अवलोकन. छवि पीआर इलेक्ट्रॉनिक्स के सौजन्य से

इस प्रकार का आरटीडी एक सिरेमिक या ग्लास कोर के चारों ओर प्लैटिनम की लंबाई को घुमाकर बनाया जाता है. संपूर्ण तत्व आमतौर पर सुरक्षा उद्देश्यों के लिए एक सिरेमिक या ग्लास ट्यूब के भीतर समाहित किया जाता है. सिरेमिक कोर वाले आरटीडी बहुत उच्च तापमान मापने के लिए उपयुक्त हैं. वायरवाउंड आरटीडी आमतौर पर पतली-फिल्म प्रकारों की तुलना में अधिक सटीक होते हैं. तथापि, वे अधिक महंगे हैं और कंपन से अधिक आसानी से क्षतिग्रस्त हो जाते हैं.

प्लैटिनम तार पर किसी भी तनाव को कम करने के लिए, सेंसर निर्माण में प्रयुक्त सामग्री का थर्मल विस्तार गुणांक प्लैटिनम से मेल खाना चाहिए. समान थर्मल विस्तार गुणांक आरटीडी तत्व में दीर्घकालिक तनाव के कारण होने वाले प्रतिरोध परिवर्तनों को कम करते हैं, इस प्रकार सेंसर की पुनरावृत्ति और स्थिरता में सुधार होता है.

आरटीडी बनाम. थर्मोकपल गुण

आरटीडी तापमान सेंसर के बारे में इस बातचीत को समाप्त करने के लिए, यहां आरटीडी और थर्मोकपल सेंसर के बीच एक संक्षिप्त तुलना दी गई है.

एक थर्मोकपल एक वोल्टेज उत्पन्न करता है जो उसके दो जंक्शनों के बीच तापमान के अंतर के समानुपाती होता है. थर्मोकपल स्व-संचालित होते हैं और उन्हें बाहरी उत्तेजना की आवश्यकता नहीं होती है, जबकि आरटीडी-आधारित तापमान माप के लिए उत्तेजना धारा या वोल्टेज की आवश्यकता होती है. थर्मोकपल आउटपुट ठंडे और गर्म जंक्शनों के बीच तापमान अंतर को निर्दिष्ट करता है, इसलिए थर्मोकपल अनुप्रयोगों में कोल्ड जंक्शन मुआवजे की आवश्यकता होती है. वहीं दूसरी ओर, आरटीडी अनुप्रयोगों के लिए कोल्ड जंक्शन मुआवजे की आवश्यकता नहीं है, जिसके परिणामस्वरूप एक सरल माप प्रणाली प्राप्त हुई.

आमतौर पर थर्मोकपल का उपयोग किया जाता है -184 डिग्री सेल्सियस से 2300 डिग्री सेल्सियस रेंज, जबकि आरटीडी से माप सकते हैं -200 डिग्री सेल्सियस से +850 डिग्री सेल्सियस. हालाँकि आरटीडी आमतौर पर थर्मोकपल की तुलना में अधिक सटीक होते हैं, वे थर्मोकपल की तुलना में लगभग दो से तीन गुना अधिक महंगे हैं. एक और अंतर यह है कि आरटीडी थर्मोकपल की तुलना में अधिक रैखिक होते हैं और बेहतर दीर्घकालिक स्थिरता प्रदर्शित करते हैं. थर्मोकपल के साथ, सेंसर सामग्री में रासायनिक परिवर्तन दीर्घकालिक स्थिरता को कम कर सकते हैं और सेंसर रीडिंग में बहाव का कारण बन सकते हैं.