RTD థర్మల్ రెసిస్టర్ ఉష్ణోగ్రత డిటెక్షన్ సెన్సార్ అంటే ఏమిటి?

రెసిస్టెన్స్ టెంపరేచర్ డిటెక్టర్లు లేదా RTDలు సాధారణ రకాల ఉష్ణోగ్రత సెన్సార్లు కావచ్చు. ఈ పరికరాలు ఉష్ణోగ్రతతో మెటల్ యొక్క నిరోధకత మారుతుందనే సూత్రంపై పనిచేస్తాయి. స్వచ్ఛమైన లోహాలు సాధారణంగా ప్రతిఘటన యొక్క సానుకూల ఉష్ణోగ్రత గుణకం కలిగి ఉంటాయి, ఉష్ణోగ్రత పెరిగే కొద్దీ వాటి నిరోధకత పెరుగుతుందని అర్థం. RTDలు విస్తృత ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో పనిచేస్తాయి -200 °C నుండి +850 °C మరియు అధిక ఖచ్చితత్వాన్ని అందిస్తాయి, అద్భుతమైన దీర్ఘకాలిక స్థిరత్వం, మరియు పునరావృతం.

MAX31865 RTD ప్లాటినం రెసిస్టెన్స్ టెంపరేచర్ డిటెక్టర్ PT100 & PT1000

RTD PT100 ఉష్ణోగ్రత ట్రాన్స్‌మిటర్ DC24V మైనస్ 50 ~ 100 డిగ్రీ

ఓవెన్ కోసం RTD Pt100 ఉష్ణోగ్రత సెన్సార్ ప్రోబ్

ఈ వ్యాసంలో, మేము RTDలను ఉపయోగించడం యొక్క ట్రేడ్-ఆఫ్‌లను చర్చిస్తాము, వాటిలో ఉపయోగించే లోహాలు, రెండు రకాల RTDలు, మరియు RTDలు థర్మోకపుల్స్‌తో ఎలా సరిపోతాయి.

మేము డైవ్ చేసే ముందు, RTD బేసిక్స్‌ని బాగా అర్థం చేసుకోవడానికి ఉదాహరణ అప్లికేషన్ రేఖాచిత్రాన్ని చూద్దాం.

RTD అప్లికేషన్ రేఖాచిత్రం ఉదాహరణ

RTDలు స్వంతంగా అవుట్‌పుట్ సిగ్నల్‌ను రూపొందించని నిష్క్రియ పరికరాలు. మూర్తి 1 సరళీకృత RTD అప్లికేషన్ రేఖాచిత్రాన్ని చూపుతుంది.

RTD అప్లికేషన్ Example.jpeg కోసం సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం

మూర్తి 1. RTD అప్లికేషన్ రేఖాచిత్రం ఉదాహరణ.

ఉత్తేజిత కరెంట్ I1 సెన్సార్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత-ఆధారిత నిరోధకత గుండా వెళుతుంది. ఇది ఉత్తేజిత ప్రవాహానికి మరియు RTD యొక్క ప్రతిఘటనకు అనులోమానుపాతంలో ఉండే వోల్టేజ్ సిగ్నల్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. RTD అంతటా వోల్టేజ్ అప్పుడు విస్తరించబడుతుంది మరియు ADCకి పంపబడుతుంది (అనలాగ్-టు-డిజిటల్ కన్వర్టర్) RTD ఉష్ణోగ్రతను లెక్కించడానికి ఉపయోగించే డిజిటల్ అవుట్‌పుట్ కోడ్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి.

RTD సెన్సార్‌లను ఉపయోగించడం యొక్క ట్రేడ్‌ఆఫ్‌లు - RTD సెన్సార్‌ల ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు

మేము డైవ్ చేసే ముందు, RTD సిగ్నల్ కండిషనింగ్ యొక్క వివరాలు భవిష్యత్ కథనంలో కవర్ చేయబడతాయని గమనించడం ముఖ్యం. ఈ వ్యాసం కోసం, RTD సర్క్యూట్‌లను ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు నేను కొన్ని ప్రాథమిక ట్రేడ్‌ఆఫ్‌లను హైలైట్ చేయాలనుకుంటున్నాను.

మొదటి, ఉత్తేజిత కరెంట్ సాధారణంగా చుట్టూ పరిమితం చేయబడుతుందని గమనించండి 1 స్వీయ-తాపన ప్రభావాలను తగ్గించడానికి mA. ప్రేరేపిత ప్రవాహం RTD ద్వారా ప్రవహించినప్పుడు, ఇది I2R లేదా జూల్ హీటింగ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. స్వీయ-తాపన ప్రభావాలు సెన్సార్ ఉష్ణోగ్రతను వాస్తవంగా కొలవబడుతున్న పరిసర ఉష్ణోగ్రత కంటే ఎక్కువ విలువలకు పెంచుతాయి. ఉత్తేజిత ప్రవాహాన్ని తగ్గించడం స్వీయ-తాపన ప్రభావాన్ని తగ్గిస్తుంది. స్వీయ-తాపన ప్రభావం RTD మునిగిపోయిన మాధ్యమంపై ఆధారపడి ఉంటుందని కూడా పేర్కొనడం విలువ.. ఉదాహరణకు, ప్రవహించే నీటిలో మునిగిన RTD కంటే నిశ్చల గాలిలో ఉంచబడిన RTD మరింత ముఖ్యమైన స్వీయ-తాపన ప్రభావాలను అనుభవించవచ్చు.

ఇచ్చిన గుర్తించదగిన ఉష్ణోగ్రత మార్పు కోసం, RTD వోల్టేజ్‌లో మార్పు సిస్టమ్ శబ్దం అలాగే వివిధ సిస్టమ్ పారామితుల ఆఫ్‌సెట్‌లు మరియు డ్రిఫ్ట్‌లను అధిగమించడానికి తగినంత పెద్దదిగా ఉండాలి.. స్వీయ-తాపన ప్రేరేపిత ప్రవాహాన్ని పరిమితం చేస్తుంది కాబట్టి, మేము తగినంత పెద్ద ప్రతిఘటనతో RTDని ఉపయోగించాలి, తద్వారా దిగువ సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్ బ్లాక్ కోసం పెద్ద వోల్టేజ్‌ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. కొలత లోపాలను తగ్గించడానికి పెద్ద RTD ప్రతిఘటన అవసరం అయితే, పెద్ద RTD నిరోధం నెమ్మదిగా ప్రతిస్పందన సమయాన్ని కలిగిస్తుంది కాబట్టి మేము ఏకపక్షంగా ప్రతిఘటనను పెంచలేము.

RTD మెటల్స్: ప్లాటినం మధ్య తేడాలు, బంగారం, మరియు కాపర్ RTDలు

సిద్ధాంతంలో, RTDని నిర్మించడానికి ఏ రకమైన లోహాన్ని అయినా ఉపయోగించవచ్చు. లో CW సిమెన్స్ కనిపెట్టిన మొదటి RTD 1860 ఒక రాగి తీగను ఉపయోగించారు. అయితే, ప్లాటినం RTDలు విస్తృత ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో మరింత ఖచ్చితమైన ఫలితాలను ఇస్తాయని సిమెన్స్ త్వరలో కనుగొంది.

ఈ రోజు, ప్లాటినం RTDలు ఖచ్చితమైన ఉష్ణోగ్రత కొలత కోసం అత్యంత విస్తృతంగా ఉపయోగించే ఉష్ణోగ్రత సెన్సార్లు. ప్లాటినం ఒక లీనియర్ రెసిస్టెన్స్-ఉష్ణోగ్రత సంబంధాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు పెద్ద ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో ఎక్కువగా పునరావృతమవుతుంది. అదనంగా, ప్లాటినం గాలిలోని చాలా కాలుష్య వాయువులతో చర్య తీసుకోదు.

ప్లాటినంతో పాటు, రెండు ఇతర సాధారణ RTD పదార్థాలు నికెల్ మరియు రాగి. పట్టిక 1 కొన్ని సాధారణ RTD లోహాల ఉష్ణోగ్రత గుణకాలు మరియు సాపేక్ష వాహకతను అందిస్తుంది.

హై టెంప్ Pt100 ప్లాటినం థర్మల్ రెసిస్టెన్స్ సెన్సార్ పేలుడు ప్రూఫ్

WZP-130 231 స్టెయిన్లెస్ స్టీల్ ప్లాటినం నిరోధకత PT100 ఉష్ణోగ్రత సెన్సార్

బేరింగ్‌ల కోసం థర్మల్ రెసిస్టర్ pt100 ఉష్ణోగ్రత సెన్సార్

పట్టిక 1. సాధారణ RTD లోహాల ఉష్ణోగ్రత గుణకాలు మరియు సాపేక్ష వాహకత. BAPI అందించిన డేటా

మునుపటి విభాగంలో, పెద్ద RTD నిరోధకత కొలత లోపాలను ఎలా తగ్గించగలదో మేము చర్చించాము. రాగి అధిక వాహకత కలిగి ఉంటుంది (లేదా సమానంగా, తక్కువ ప్రతిఘటన) ప్లాటినం మరియు నికెల్ కంటే. ఇచ్చిన సెన్సార్ పరిమాణం మరియు ఉత్తేజిత కరెంట్ కోసం, ఒక రాగి RTD సాపేక్షంగా చిన్న వోల్టేజీని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అందువల్ల, చిన్న ఉష్ణోగ్రత మార్పులను కొలవడానికి రాగి RTDలు మరింత సవాలుగా ఉంటాయి. అదనంగా, అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద రాగి ఆక్సీకరణం చెందుతుంది, కాబట్టి కొలత పరిధి కూడా పరిమితం చేయబడింది -200 కు +260 ° C.. ఈ పరిమితులు ఉన్నప్పటికీ, రాగి దాని సరళత మరియు తక్కువ ధర కారణంగా ఇప్పటికీ కొన్ని అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించబడుతుంది. చిత్రంలో చూపిన విధంగా 2 క్రింద, మూడు సాధారణ RTD లోహాలలో, రాగి చాలా సరళ నిరోధక-ఉష్ణోగ్రత లక్షణాన్ని కలిగి ఉంటుంది.

ప్రతిఘటన vs. నికెల్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత లక్షణాలు, రాగి, మరియు ప్లాటినం RTDs.jpeg

మూర్తి 2. ప్రతిఘటన vs. నికెల్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత లక్షణాలు, రాగి, మరియు ప్లాటినం RTDలు. TE కనెక్టివిటీ యొక్క చిత్ర సౌజన్యం

బంగారం మరియు వెండి కూడా సాపేక్షంగా తక్కువ నిరోధకతను కలిగి ఉంటాయి మరియు అరుదుగా RTD మూలకాలుగా ఉపయోగించబడతాయి. నికెల్ ప్లాటినం వాహకతకు దగ్గరగా ఉంటుంది. చిత్రంలో చూడవచ్చు 2, నికెల్ ఉష్ణోగ్రతలో ఇచ్చిన మార్పుకు ప్రతిఘటనలో మార్పును అందిస్తుంది.

అయితే, నికెల్ తక్కువ ఉష్ణోగ్రత పరిధిని అందిస్తుంది, ఎక్కువ నాన్ లీనియారిటీ, మరియు ప్లాటినం కంటే ఎక్కువ దీర్ఘకాలిక డ్రిఫ్ట్. అదనంగా, నికెల్ నిరోధకత బ్యాచ్ నుండి బ్యాచ్ వరకు మారుతుంది. ఈ పరిమితుల కారణంగా, నికెల్ ప్రధానంగా వినియోగదారు ఉత్పత్తుల వంటి తక్కువ-ధర అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించబడుతుంది.

సాధారణ ప్లాటినం RTDలు Pt100 మరియు Pt1000. ఈ పేర్లు సెన్సార్ నిర్మాణంలో ఉపయోగించే లోహ రకాన్ని వివరిస్తాయి (ప్లాటినం లేదా Pt) మరియు నామమాత్రపు ప్రతిఘటన వద్ద 0 ° C., ఇది 100 Ω Pt100 మరియు 1000 Pt100 మరియు Pt1000 రకాలకు Ω, వరుసగా. Pt100 రకాలు గతంలో బాగా ప్రాచుర్యం పొందాయి; అయితే, నేడు ట్రెండ్ అధిక నిరోధక RTDల వైపు ఉంది, అధిక నిరోధకత తక్కువ లేదా అదనపు ఖర్చు లేకుండా ఎక్కువ సున్నితత్వం మరియు రిజల్యూషన్‌ని అందిస్తుంది. రాగి మరియు నికెల్‌తో తయారు చేయబడిన RTDలు ఒకే విధమైన నామకరణ సంప్రదాయాలను ఉపయోగిస్తాయి. పట్టిక 2 కొన్ని సాధారణ రకాలను జాబితా చేస్తుంది.

పట్టిక 2. RTD రకాలు, పదార్థాలు, మరియు ఉష్ణోగ్రత పరిధులు. అనలాగ్ పరికరాల ద్వారా అందించబడిన డేటా

ఉపయోగించిన మెటల్ రకంతో పాటు, RTD యొక్క యాంత్రిక నిర్మాణం సెన్సార్ పనితీరును కూడా ప్రభావితం చేస్తుంది. RTDలను రెండు ప్రాథమిక రకాలుగా విభజించవచ్చు: సన్నని ఫిల్మ్ మరియు వైర్‌వాండ్. ఈ రెండు రకాలు క్రింది విభాగాలలో చర్చించబడతాయి.

థిన్ ఫిల్మ్ vs. వైర్‌వౌండ్ RTDలు

RTDల గురించి మా చర్చను మరింత ముందుకు తీసుకెళ్లడానికి, రెండు రకాలను అన్వేషిద్దాం: సన్నని ఫిల్మ్ మరియు వైర్‌వాండ్.

థిన్ ఫిల్మ్ RTD బేసిక్స్

థిన్ ఫిల్మ్ RTD డిస్ప్లే Structure.jpeg

సన్నని ఫిల్మ్ రకం యొక్క నిర్మాణం చిత్రంలో చూపబడింది 3(ఎ).

మూర్తి 3. సన్నని ఫిల్మ్ RTDల ఉదాహరణలు, ఎక్కడ (ఎ) నిర్మాణాన్ని చూపుతుంది మరియు (బి) విభిన్న మొత్తం రకాలను చూపుతుంది. చిత్రం (సవరించబడింది) Evosensors సౌజన్యంతో

ఒక సన్నని చలనచిత్రంలో RTD, ప్లాటినం యొక్క పలుచని పొర సిరామిక్ ఉపరితలంపై జమ చేయబడుతుంది. దీని తరువాత చాలా ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రత ఎనియలింగ్ మరియు స్థిరీకరణ జరుగుతుంది, మరియు మొత్తం మూలకాన్ని కప్పి ఉంచే సన్నని రక్షిత గాజు పొర. ట్రిమ్మింగ్ ప్రాంతం చిత్రంలో చూపబడింది 3(ఎ) నిర్దేశిత లక్ష్య విలువకు తయారు చేయబడిన ప్రతిఘటనను సర్దుబాటు చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.

థిన్ ఫిల్మ్ RTDలు సాపేక్షంగా కొత్త సాంకేతికతపై ఆధారపడతాయి, ఇది అసెంబ్లీ సమయం మరియు ఉత్పత్తి ఖర్చులను గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది. వైర్‌వౌండ్ రకంతో పోలిస్తే, మేము తదుపరి విభాగంలో లోతుగా అన్వేషిస్తాము, థిన్ ఫిల్మ్ RTDలు షాక్ లేదా వైబ్రేషన్ నుండి నష్టానికి ఎక్కువ నిరోధకతను కలిగి ఉంటాయి. అదనంగా, సన్నని-ఫిల్మ్ RTDలు సాపేక్షంగా చిన్న ప్రాంతంలో పెద్ద ప్రతిఘటనలను కలిగి ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, ఎ 1.6 mm ద్వారా 2.6 mm సెన్సార్ ప్రతిఘటనను ఉత్పత్తి చేయడానికి తగినంత ప్రాంతాన్ని అందిస్తుంది 1000 ఓహ్. వాటి చిన్న పరిమాణం కారణంగా, సన్నని-ఫిల్మ్ RTDలు ఉష్ణోగ్రత మార్పులకు త్వరగా స్పందించగలవు. ఈ పరికరాలు అనేక సాధారణ-ప్రయోజన అనువర్తనాలకు అనుకూలంగా ఉంటాయి. ఈ రకమైన ప్రతికూలతలు సాపేక్షంగా తక్కువ దీర్ఘకాలిక స్థిరత్వం మరియు ఇరుకైన ఉష్ణోగ్రత పరిధి.

వైర్‌వౌండ్ RTDలు

వైర్‌వౌండ్ RTD నిర్మాణం

మూర్తి 4. ప్రాథమిక వైర్‌వౌండ్ RTD నిర్మాణం యొక్క అవలోకనం. చిత్రం మర్యాద PR ఎలక్ట్రానిక్స్

ఈ రకమైన RTD సిరామిక్ లేదా గ్లాస్ కోర్ చుట్టూ ప్లాటినం పొడవును చుట్టడం ద్వారా తయారు చేయబడుతుంది. మొత్తం మూలకం సాధారణంగా రక్షణ ప్రయోజనాల కోసం సిరామిక్ లేదా గాజు గొట్టంలో కప్పబడి ఉంటుంది. సిరామిక్ కోర్లతో కూడిన RTDలు చాలా ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతలను కొలవడానికి అనుకూలంగా ఉంటాయి. వైర్‌వౌండ్ RTDలు సాధారణంగా సన్నని-ఫిల్మ్ రకాల కంటే చాలా ఖచ్చితమైనవి. అయితే, అవి చాలా ఖరీదైనవి మరియు కంపనం వల్ల మరింత సులభంగా దెబ్బతింటాయి.

ప్లాటినం వైర్‌పై ఏదైనా ఒత్తిడిని తగ్గించడానికి, సెన్సార్ నిర్మాణంలో ఉపయోగించే పదార్థం యొక్క ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం ప్లాటినంతో సరిపోలాలి. ఒకే విధమైన ఉష్ణ విస్తరణ గుణకాలు RTD మూలకంలో దీర్ఘకాలిక ఒత్తిడి వల్ల ఏర్పడే ప్రతిఘటన మార్పులను తగ్గిస్తాయి, తద్వారా సెన్సార్ రిపీటబిలిటీ మరియు స్థిరత్వం మెరుగుపడుతుంది.

RTD vs. థర్మోకపుల్ లక్షణాలు

RTD ఉష్ణోగ్రత సెన్సార్ల గురించి ఈ సంభాషణను ముగించడానికి, ఇక్కడ RTD మరియు థర్మోకపుల్ సెన్సార్ల మధ్య సంక్షిప్త పోలిక ఉంది.

థర్మోకపుల్ దాని రెండు జంక్షన్ల మధ్య ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసానికి అనులోమానుపాతంలో ఉండే వోల్టేజీని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. థర్మోకపుల్స్ స్వీయ-శక్తితో ఉంటాయి మరియు బాహ్య ఉత్తేజితం అవసరం లేదు, అయితే RTD-ఆధారిత ఉష్ణోగ్రత కొలతలకు ఉత్తేజిత కరెంట్ లేదా వోల్టేజ్ అవసరం. థర్మోకపుల్ అవుట్‌పుట్ చల్లని మరియు వేడి జంక్షన్‌ల మధ్య ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసాన్ని నిర్దేశిస్తుంది, కాబట్టి థర్మోకపుల్ అప్లికేషన్లలో కోల్డ్ జంక్షన్ పరిహారం అవసరం. మరోవైపు, RTD దరఖాస్తులకు కోల్డ్ జంక్షన్ పరిహారం అవసరం లేదు, ఒక సరళమైన కొలత వ్యవస్థ ఫలితంగా.

థర్మోకపుల్స్ సాధారణంగా ఉపయోగిస్తారు -184 °C నుండి 2300 °C పరిధి, RTDలు నుండి కొలవవచ్చు -200 °C నుండి +850 ° C.. RTDలు సాధారణంగా థర్మోకపుల్స్ కంటే మరింత ఖచ్చితమైనవి అయినప్పటికీ, అవి థర్మోకపుల్స్ కంటే దాదాపు రెండు నుండి మూడు రెట్లు ఎక్కువ ఖరీదైనవి. మరొక వ్యత్యాసం ఏమిటంటే, RTDలు థర్మోకపుల్‌ల కంటే ఎక్కువ సరళంగా ఉంటాయి మరియు ఉన్నతమైన దీర్ఘకాలిక స్థిరత్వాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి. థర్మోకపుల్స్ తో, సెన్సార్ మెటీరియల్‌లో రసాయన మార్పులు దీర్ఘకాలిక స్థిరత్వాన్ని తగ్గిస్తాయి మరియు సెన్సార్ రీడింగ్ డ్రిఫ్ట్‌కు కారణమవుతాయి.