پل وتستون در PT100

پل وتستون در PT100 : هر نوع فلز ترکیب منحصر به فردی دارد و در برابر جریان الکتریکی مقاومت متفاوتی دارد.  برای اکثر فلزات تغییر مقاومت الکتریکی به طور مستقیم با تغییر دما آن متناسب است و در طیف وسیعی از دما خطی است. این عامل ثابت به نام ضریب دما مقاومت الکتریکی نام دارد . RTD در واقع می تواند به عنوان مقاومت با دقت بالا در نظر گرفته شود که مقاومت آن با درجه حرارت مختلف ،متفاوت است. با اندازه گیری مقاومت فلز می توان دمای آن را تعیین کرد.

چندین فلز خالص مختلف (مانند پلاتین ، نیکل و مس) در ساخت RTD قابل استفاده است. یک پروب RTD معمولی حاوی یک سیم پیچ از سیم فلزی بسیار ریز است و امکان ایجاد مقاومت زیاد را بدون نیاز به فضای بزرگ فراهم می کند. معمولاً RTD های پلاتین به دلیل دقت و خطی بودن به عنوان مانیتور دمای فرایند مورد استفاده قرار می گیرند.

یک پل وتستون  Wheatstone متشکل از RTD ، سه مقاومت ، یک ولت متر و یک منبع ولتاژ در شکل بالا نشان داده شده است. در این مدار ، هنگامی که جریان در متر صفر است (ولتاژ در نقطه A برابر است با ولتاژ در نقطه B) به پل گفته می شود که در تعادل تهی است. این می تواند نقطه صفر یا تنظیم شده بر روی خروجی دمای RTD باشد. با افزایش دمای RTD ، ولتاژ خوانده شده توسط ولت متر افزایش می یابد.

اگر یک مبدل ولتاژ جایگزین ولت متر شود ، می توان سیگنال 4-20 میلی آمپر را که متناسب با محدوده دما در نظر گرفته می شود ، تولید کرد. همانطور که در مورد ترموکوپل وجود دارد ، هنگام نصب RTD در فاصله کمی از ترانسمیتر ، مشکلی ایجاد می شود. از آنجایی که سیم های اتصال طولانی هستند ، با تغییر در دمای هوا ، مقاومت سیم ها تغییر می کند. تغییرات مقاومت سیم خطایی در ترانسمیتر ایجاد می کند. برای رفع این مشکل از RTD سه سیم استفاده می شود.

سیم های اتصال دهنده (w1، w2، w3) به طول یکسان ساخته شده و بنابراین مقاومت یکسانی دارند. منبع تغذیه به یک انتهای RTD و بالای پل وتستون Wheatstone وصل شده است. دیده می شود که مقاومت پای راست پل Wheatstone R1 + R2 + RW2 است. مقاومت پای چپ پل R3 + RW3 + RTD است. از آنجا که RW1 = RW2 ، نتیجه این می شود که مقاومت سیمها از بین می رود و بنابراین اثر سیم های اتصال از بین می رود.

مزایا و معایب RTD

مزایا

• زمان پاسخ در مقایسه با ترموکوپل ها بسیار سریع است – به ترتیب کسری از ثانیه.

• RTD مشکلات رانشی را تجربه نخواهد کرد زیرا نیرو نیست.

• در دامنه آن دقیق تر بوده و از حساسیت بیشتری نسبت به ترموکوپل دارد.

• در نصب که نیاز به سیم طولانی است ، RTD به کابل فرمت خاصی احتیاج ندارد.

• برخلاف ترموکوپل ها ، تابش رادیواکتیو (بتا ، گاما و نوترون) دارای حداقل تأثیر در RTD است زیرا پارامتر اندازه گیری شده مقاومت است ، نه ولتاژ.

معایب

• از آنجا که فلز مورد استفاده برای RTD باید در خالص ترین شکل آن باشد ، بسیار گران تر از ترموکوپل ها هستند.

• به طور کلی ، RTD قادر به اندازه گیری طیف وسیعی از دما به عنوان یک ترموکوپل نیست.

• قطع منبع تغذیه می تواند باعث قرائت نادرست شود

• تغییرات کوچک در مقاومت اندازه گیری می شود ، بنابراین تمام اتصالات باید محکم و بدون خوردگی باشند که این امر باعث ایجاد خطا می شود.

حالت های شکست:

• یک مدار باز در RTD یا سیم کشی بین RTD و پل باعث خواندن دمای بالا می شود.

• از دست دادن قدرت یا کوتاه شدن در RTD باعث خواندن دمای پایین خواهد شد.