Teplota je jedním z hlavních fyzikálních parametrů. Je důležité jej měřit a kontrolovat jak v běžném životě, tak ve výrobě. Na to existuje mnoho speciálních zařízení. Odporový teploměr je jedním z nejběžnějších přístrojů aktivně používaných ve vědě a průmyslu. Dnes vám řekneme, co je odporový teploměr, jeho výhody a nevýhody a také pochopíme různé modely.
Obsah
Oblast použití
odporový teploměr je zařízení určené k měření teploty pevných, kapalných a plynných médií. Používá se také pro měření teploty sypkých látek.
Odporový teploměr našel své místo v těžbě plynu a ropy, hutnictví, energetice, bydlení a komunálních službách a mnoha dalších odvětvích.
DŮLEŽITÉ! Odporové teploměry lze použít v neutrálním i agresivním prostředí. To přispívá k rozšíření zařízení v chemickém průmyslu.
Poznámka! Termočlánky se také používají v průmyslu k měření teplot, dozvíte se o nich více z náš článek o termočláncích.
Typy snímačů a jejich charakteristiky
Měření teploty odporovým teploměrem se provádí pomocí jednoho nebo více odporových čidel a připojení dráty, které jsou bezpečně ukryty v ochranném pouzdře.
Klasifikace vozidla probíhá přesně podle typu citlivého prvku.
Kovový odporový teploměr podle GOST 6651-2009
Podle GOST 6651-2009 rozlišují skupinu kovových odporových teploměrů, tedy TS, jejichž citlivým prvkem je malý odpor vyrobený z kovového drátu nebo fólie.
Platinové měřiče teploty
Platinum TS jsou považovány za nejběžnější mezi ostatními typy, takže se často instalují pro ovládání důležitých parametrů. Rozsah měření teploty leží od -200 °С do 650 °С. Charakteristika se blíží lineární funkci. Jedním z nejběžnějších typů je 100 Pt (Pt - platina, 100 - znamená 100 ohmů při 0 °C).
DŮLEŽITÉ! Hlavní nevýhodou tohoto zařízení jsou vysoké náklady v důsledku použití drahého kovu ve složení.
Niklové odporové teploměry
Nikl TS se ve výrobě téměř nepoužívají kvůli úzkému teplotnímu rozsahu (od -60 °С do 180 °С) a provozních potížích, je však třeba poznamenat, že mají nejvyšší teplotní koeficient 0,00617 °C-1.
Dříve se takové senzory používaly při stavbě lodí, nyní je však v tomto odvětví nahradily platinové vozy.
Měděné senzory (TCM)
Zdá se, že rozsah použití měděných senzorů je ještě užší než rozsah použití niklových (pouze od -50 °С do 170 °С), ale přesto jsou populárnějším typem vozidel.
Tajemství je v levnosti zařízení. Měděné snímací prvky jsou jednoduché a nenáročné na použití a jsou také vynikající pro měření nízkých teplot nebo souvisejících parametrů, jako je teplota vzduchu v prodejně.
Životnost takového zařízení je však krátká a průměrné náklady na měděný TS nejsou příliš drahé (asi 1 tisíc rublů).
Termistory
Termistory jsou odporové teploměry, jejichž snímací prvek je vyroben z polovodiče. Může to být oxid, halogenid nebo jiné látky s amfoterními vlastnostmi.
Výhodou tohoto zařízení je nejen vysoký teplotní koeficient, ale také schopnost dát budoucímu výrobku jakýkoli tvar (od tenké trubičky po zařízení dlouhé několik mikronů). Termistory jsou zpravidla určeny k měření teploty od -100 °С do +200 °С.
Existují dva typy termistorů:
- termistory - mají záporný teplotní koeficient odporu, to znamená, že se zvýšením teploty se odpor snižuje;
- posistory - mají kladný teplotní koeficient odporu, to znamená, že se zvyšující se teplotou se zvyšuje i odpor.
Kalibrační tabulky pro odporové teploměry
Dělicí tabulky jsou souhrnnou mřížkou, pomocí které snadno určíte, při jaké teplotě bude mít teploměr určitý odpor. Takové tabulky pomáhají pracovníkům přístrojové techniky vyhodnotit hodnotu naměřené teploty podle určité hodnoty odporu.
V této tabulce jsou speciální označení vozidel. Můžete je vidět na horním řádku. Číslo znamená hodnotu odporu snímače při 0°C a písmeno je kov, ze kterého je vyrobeno.
K označení kovu použijte:
- P nebo Pt - Platina;
- M - měď;
- N - Nikl.
Například 50M je měděný RTD s odporem 50 ohmů při 0 °C.
Níže je fragment kalibrační tabulky teploměrů.
| 50M (ohm) | 100M (Ohm) | 50P (Ohm) | 100P (Ohm) | 500P (Ohm) | |
|---|---|---|---|---|---|
| -50 °C | 39.3 | 78.6 | 40.01 | 80.01 | 401.57 |
| 0 °С | 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 |
Třída tolerance
Třída tolerance by neměla být zaměňována s pojmem třídy přesnosti. Pomocí teploměru neměříme a nevidíme přímo výsledek měření, ale přenášíme hodnotu odporu odpovídající skutečné teplotě na zábrany nebo sekundární zařízení. Proto byl zaveden nový koncept.
Toleranční třída je rozdíl mezi skutečnou tělesnou teplotou a teplotou, která byla získána během měření.
Existují 4 třídy přesnosti TS (od nejpřesnějších až po zařízení s větší chybou):
- AA;
- ALE;
- B;
- Z.
Zde je fragment tabulky tříd tolerance, plnou verzi si můžete prohlédnout v GOST 6651-2009.
| Třída přesnosti | Tolerance, °С | Rozsah teplot, °С | ||
|---|---|---|---|---|
| Měděné TS | Platinum TS | Nikl TS | ||
| AA | ±(0,1 + 0,0017 |t|) | - | od -50 °С do +250 °С | - |
| ALE | ±(0,15+0,002 |t|) | od -50 °С do +120 °С | od -100 °С do +450 °С | - |
| V | ±(0,3 + 0,005 |t|) | od -50 °С do +200 °С | od -195 °С do +650 °С | - |
| Z | ±(0,6 + 0,01 |t|) | od -180 °С do +200 °С | od -195 °С do +650 °С | -60 °С až +180 °С |
Schéma zapojení
Aby bylo možné zjistit hodnotu odporu, je nutné jej změřit. To lze provést jeho zařazením do měřicího obvodu. K tomu slouží 3 typy obvodů, které se liší počtem vodičů a dosahovanou přesností měření:
- 2-vodičový obvod. Obsahuje minimální počet vodičů, což znamená, že jde o nejlevnější variantu. Při volbě tohoto schématu však nebude možné dosáhnout optimální přesnosti měření - odpor použitých vodičů se přičte k odporu teploměru, což vnese chybu v závislosti na délce vodičů. V průmyslu se takové schéma používá jen zřídka. Používá se pouze pro měření, kde není důležitá speciální přesnost a snímač je umístěn v těsné blízkosti sekundárního převodníku. 2-drát zobrazeno na obrázku vlevo.
- 3-vodičový obvod. Na rozdíl od předchozí verze je zde přidán další vodič, krátce připojený k jednomu z dalších dvou měřicích. Jeho hlavním cílem je schopnost získat odpor připojených vodičů a odečtěte tuto hodnotu (kompenzovat) z naměřené hodnoty ze snímače. Sekundární zařízení kromě hlavního měření navíc měří odpor mezi uzavřenými vodiči, čímž získá hodnotu odporu propojovacích vodičů od snímače k závorě nebo sekundáru. Protože jsou vodiče uzavřeny, tato hodnota by měla být nula, ale ve skutečnosti může tato hodnota vzhledem k velké délce vodičů dosáhnout několika ohmů.Dále je tato chyba odečtena od naměřené hodnoty, čímž se získají přesnější údaje díky kompenzaci odporu vodičů. Takové spojení se používá ve většině případů, protože je kompromisem mezi požadovanou přesností a přijatelnou cenou. 3-drát vyobrazena na ústřední postavě.
- 4-vodičový obvod. Cíl je stejný jako při použití třívodičového zapojení, ale kompenzace chyby je na obou testovacích vodičích. V třívodičovém obvodu se předpokládá, že hodnota odporu obou testovacích vodičů je stejná, ale ve skutečnosti se může mírně lišit. Přidáním dalšího čtvrtého vodiče do čtyřvodičového obvodu (zkratovaný na druhý testovací kabel), je možné získat samostatně jeho hodnotu odporu a téměř úplně kompenzovat veškerý odpor z vodičů. Tento obvod je však dražší, protože je vyžadován čtvrtý vodič, a proto je implementován buď v podnicích s dostatečnými finančními prostředky, nebo při měření parametrů, kde je potřeba větší přesnost. 4vodičové schéma zapojení můžete vidět na obrázku vpravo.
Poznámka! U snímače Pt1000 je již při nule stupňů odpor 1000 ohmů. Můžete je vidět například na parovodu, kde je naměřená teplota 100-160°C, což odpovídá cca 1400-1600 ohmům. Odpor vodičů v závislosti na délce je přibližně 3-4 ohmy, tzn. prakticky neovlivňují chybu a nemá velký smysl používat schéma zapojení tří nebo čtyř vodičů.
Výhody a nevýhody odporových teploměrů
Jako každý přístroj má i použití odporových teploměrů řadu výhod a nevýhod. Zvažme je.
výhody:
- téměř lineární charakteristika;
- měření jsou docela přesná (chyba ne větší než 1°С);
- některé modely jsou levné a snadno se používají;
- zaměnitelnost zařízení;
- stabilitu práce.
nedostatky:
- malý rozsah měření;
- poměrně nízká mezní teplota měření;
- nutnost použití speciálních schémat připojení pro zvýšení přesnosti, což zvyšuje náklady na implementaci.
Odporový teploměr je běžné zařízení téměř ve všech průmyslových odvětvích. S tímto přístrojem je vhodné měřit nízké teploty bez obav o přesnost získaných dat. Teploměr není příliš odolný, nicméně rozumná cena a snadná výměna čidla tento malý nedostatek překrývají.
Podobné články:
