Charakteristiky teplomeru odporu, prevádzka, použitie

On Teplomer (Tepelné zariadenie alebo rtd) je prístroj, ktorý využíva vlastnosť, ktorú majú objekty -elektrický odpor -na meranie teploty. Tento postup je známy ako opatrenie Odpor.

Elektrický odpor je veľmi vhodným parametrom, pretože v mnohých prípadoch sa zvyčajne zvyšuje s teplotou. Hovorí sa, že určitá vlastnosť X je teplometrická, to znamená, že sa dá použiť na meranie teploty t, keď je vzťah medzi x a t lineárny:

X = k ∙ΔTón

Odporový teplomer

Kde k je konštanta proporcionality na určenie.

Známym teplometrickým vlastníctvom je rozšírenie ortuti pri zahrievaní, používané v klinickom teplomeri. Ostatné teplomery používajú plyn, kovové listy, ktoré sa rozširujú so zvýšením teploty, odporu alebo používajú jas vlákna, okrem iných vlastností.

Je vhodné mať tento rozsah možností, pretože teplota je jednou z najaferistickejších veľkostí akéhokoľvek systému, či už biologické alebo neživé. Preto je to veľkosť, ktorá sa najviac merala v priemyselných procesoch, a pre rozsahy, s ktorými sa zaobchádza v každom z nich.

[TOC]

Charakteristiky teplomeru odporu

Odporové teplomery majú nasledujúce vlastnosti:

-Sú to veľmi jednoduché operácie. Prvok senzorov pozostáva z kovového drôtu, ktorý je najpoužívanejšou platinou, nikel, volfrámu a meď.

-Ponúkajú rýchle čítanie.

-Vysoká presnosť.

-Pracujte v širokom teplotnom rozmedzí.

Odpor, odpor a teplota

Materiály používané na výrobu odporových teplomerov sú ovládače, ktorých odpor Takmer vždy sa zvyšuje s teplotou. Odpor a odpor nie sú synonymá, ale sú úzko príbuzné.

Ten odpor Je to vzťah medzi elektrickým poľom vytvoreným vo vnútri materiálu, keď sa cirkuluje prúd a hustota uvedeného prúdu. Je to preto vlastnosť majetku.

Pre určité materiály, nazývané ohmický, Vzťah medzi elektrickým poľom a hustotou prúdu je lineárny. Keď teplota stúpa, ióny vodiča zvyšujú svoje vibrácie a s ňou opozícia voči priechodu prúdu.

Na druhej strane, odpor je vlastnosťou vodiča, určená nielen odporom materiálu, ale geometriou: dĺžka a plocha prierezu.

Môže vám slúžiť: Andromeda: Discovery, pôvod, charakteristiky, štruktúra

Ak prierez zostáva konštantný, vzťah medzi týmito veľkosťami je:

Kde r je odpor drôtu, ρ odpor materiálu, dĺžka L a jeho prierezová plocha.

Jednotka pre elektrický odpor v medzinárodnom systéme je Ohmio (co), zatiaľ čo odpor je v Ω ∙ m, hoci je obvyklé nájsť Ω ∙ mm.

V kovoch sa odpor zvyšuje s lineárnou teplotou:

ρ (t) = ρ_ani (1+a ∙ ΔT)

Kde ρ je odpor materiálu pri určitej teplote, ρ_ani Je to referenčná teplota odpor, zvyčajne 0 ° C alebo 20 ° C, a je tepelný koeficient materiálu a AT je zmena teploty.

Pretože odpor závisí od odporu materiálu, ak rozdiel teploty nie je príliš veľký, splní sa to:

R (t) = r_ani (1+ a ∙ ΔT)

Odpor sa dá ľahko zmerať a keďže vzťah k teplote je lineárny, je to dobrá teplometrická vlastnosť.

Fungujúci

Senzory teplomerov pre platinu v enkapsulovanom formáte. Zdroj: Teplouser cez Wikimedia Commons.

Centrálny prvok teplomeru odporu je kovový drôt, ktorý sa valí do izolačnej podpery, zvyčajne vyrobený z sľudy, keramiky alebo skla. Je uzavretý v trubici plnej izolačného prachu a zabalený do vrstiev tiež izolačné, tesne naliehavo vlhkosť.

Tlak vo vnútri trubice zostáva nízky, aby sa predišlo tvorbe oxidov, ktoré spôsobujú chybu v odčítaniach. Sada je malá: medzi priemerom 1 až 5 mm a dlhým 10-50 mm, pokrytý vonkajším krytom, ktoré slúži na jeho ochranu, pretože zariadenie je jemné a musí sa s ňou zaobchádzať opatrne.

Platinum, drahý kov, je najpoužívanejším materiálom na výrobu odporu, pretože je veľmi stabilný v širokom rozsahu teplôt a poskytuje mimoriadne presné opatrenia do bodu slúženia ako štandardný medzinárodný model teploty v rozsahu -260 ° C - 630 ° C. Thermometre na odolnosť proti platine sa však môžu vyrábať s oveľa väčšou škálou.

Môže vám slúžiť: Eugen Goldstein: Životopis, príspevky a objavy

Na meranie zmien odporu drôtu musíte ho začleniť do špeciálneho obvodu zvaného Most Wheatstone, Používa sa na meranie neznámych odporov alebo impedancií.

Toto sa uskutočňuje pomocou tenkých medených drôtov (dva, tri alebo štyri medené vlákna, čím viac závitov, tým presnejšie je teplomer, tie z troch sú najbežnejšie).

Aby zariadenie fungovalo, musí malý merací prúd musí. Poznanie prúdu a napätia je určený odpor snímača s Ohmovým zákonom a prostredníctvom neho teplota.

Charakteristická krivka platiny

Linearita vzťahu medzi odporom a teplotou nie je vždy presne splnená vo všetkých teplotných rozsahoch, ktoré veľa závisí od materiálu drôtu.

Problém nelinearity sa dá napraviť pomocou ďalšieho obvodu alebo jednoducho použitím grafu odporu verzus teplota nazývaný charakteristická krivka, ako ten zobrazený:

100 Ohm Platinová rezistencia Charakteristická krivka. Zdroj: Wikimedia Commons.

Charakteristická krivka PT-100 alebo teplomer pre platinový odpor so 100 Ω. Zdroj: Wikimedia Commons.

Varianty

Thermometre proti platinovému odporu sa vyrábajú podľa odporu cievky: PT-25, PT-100 a PT-1000 sú najpoužívanejšie.

Písmená „PT“ narážajú na chemický symbol platiny a číslo je odpor drôtu na referenčnú teplotu 0 ° C. Čím väčší je najcitlivejší odpor, je teplomer, ktorý ponúka väčšiu variáciu odporu s rovnakou zmenou teploty. PT-100 je však ten, ktorý sa najviac používa na priemyselnej úrovni s rozlíšením desiateho stupňa.

Namiesto drôtov alebo cievok, niektorí výrobcovia používajú tenkú vrstvu platiny uloženú na vrchu izolačného keramického substrátu. To znižuje veľkosť zariadenia a robí ho ešte presnejším a rýchlejším.

Použitie/aplikácie teplomeru odporu

Odporový teplomer sa výhodne používa v chemickom, farmaceutickom a potravinárskom priemysle, ako aj v oblastiach, kde sa vyžaduje veľká presnosť v rozsahu teploty, aby sa zaručila kvalitné výrobky.

Môže vám slúžiť: goniometer: história, časti, prevádzka, použitia, typy

Výrobca prístroja označuje teplotný rozsah, ktorý sa dá merať s presnosťou. Z ich rozsahu, teplomery neposkytujú presné opatrenia a v najhoršom prípade je poškodený prvok senzora.

Meranie teploty prostredia

Meranie teploty okolia s presnosťou je dôležité v automobilovom priemysle, ktorého procesy montáže, zvárania a motorových testov produkujú veľmi teplo v životnom prostredí. V týchto prípadoch sa zvyčajne uprednostňuje.

Teplotný senzor pre auto

Na meranie teploty motora automobilu sa používa elektrický odpor ako termometrický prvok.

Priemyselné použitie

Na stanovenie teploty priemyselných pecí zlievárňa, v kotloch, chladničkách a jadrových reaktoroch.

Presná kontrola teploty je pre potravinársky priemysel veľmi dôležitá, pretože ich udržiava čerstvé a bez baktérií dlhšie.

Astronómia

Pri detekcii gravitačných vĺn sa používajú teplomery rezistencie na platinu. Zariadenie vytvorené na tento účel pozostáva z dvoch interferometrov, ktoré sú optickými nástrojmi na meranie interferencie svetla.

Interferometre používajú zrkadlá na správne usmernenie laserových lúčov a ich teplota sa neustále monitoruje, aby sa zabezpečilo, že udržiavajú príslušné zakrivenie a zabezpečujú presnosť opatrení.

Výhody a nevýhody

Medzi výhody, ktoré stojí za zmienku:

-Vysoká presnosť.

-Rozmanitosť použití.

-Veľký rozsah merania, ktorý im umožňuje používať v rôznych odvetviach.

-Zostávajú dlho stabilné.

-Sú lineárne alebo veľmi blízko linearity vo veľkom teplotnom rozmedzí.

Zatiaľ čo medzi obmedzeniami je možné citovať:

-Nepoužívajú sa na teploty väčšie ako 660 ° C.

-Ani pod -270 ° C.

-Musia byť starostlivo manipulované.

-Sú menej citlivé ako iné najlacnejšie zariadenia, ako sú termistory, av niektorých aplikáciách je ich čas odozvy väčší ako tieto.

-Platinové teplomery sú drahé.

Odkazy

1. Kambatronika online. PT100: Základné vysvetlenie a spojenie. Obnovené z: YouTube.
2. Sears, Zemansky. 2016. Fyzika univerzity s modernou fyzikou. 14. Edimatizovať. Zväzok 2. Pearson.
3. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fyzika pre vedu a inžinierstvo. Zväzok 2. 7. Edimatizovať. Učenie sa.
4. Technický nástroj. Detektor teploty RTD-rezistencie. Zdroj: Engineeringtoolbox.com.
5. Torres, B. Výpočet odporu (RTD - PTC). Obnovené z: YouTube.