Nhiệt độ là một trong những thông số vật lý chính. Điều quan trọng là phải đo lường và kiểm soát nó cả trong cuộc sống hàng ngày và trong sản xuất. Có nhiều thiết bị đặc biệt cho việc này. Nhiệt kế điện trở là một trong những dụng cụ phổ biến nhất được sử dụng tích cực trong khoa học và công nghiệp. Hôm nay chúng tôi sẽ cho bạn biết nhiệt kế điện trở là gì, ưu điểm và nhược điểm của nó, đồng thời cũng tìm hiểu các mô hình khác nhau.
Nội dung
Khu vực ứng dụng
Điện trở kế là một thiết bị được thiết kế để đo nhiệt độ của môi trường rắn, lỏng và khí. Nó cũng được sử dụng để đo nhiệt độ của chất rắn dạng khối.
Nhiệt kế điện trở đã tìm thấy vị trí của mình trong sản xuất khí đốt và dầu mỏ, luyện kim, năng lượng, nhà ở và dịch vụ cộng đồng và nhiều ngành công nghiệp khác.
QUAN TRỌNG! Nhiệt kế điện trở có thể được sử dụng trong cả môi trường trung tính và môi trường xâm thực. Điều này góp phần vào sự phổ biến của thiết bị trong ngành công nghiệp hóa chất.
Ghi chú! Cặp nhiệt điện cũng được sử dụng trong công nghiệp để đo nhiệt độ, tìm hiểu thêm về chúng từ bài viết của chúng tôi về cặp nhiệt điện.
Các loại cảm biến và đặc điểm của chúng
Đo nhiệt độ bằng nhiệt kế điện trở được thực hiện bằng cách sử dụng một hoặc nhiều phần tử cảm biến điện trở và kết nối Dây điện, được giấu an toàn trong hộp bảo vệ.
Việc phân loại xe diễn ra chính xác theo loại của phần tử nhạy cảm.
Nhiệt kế điện trở kim loại theo GOST 6651-2009
Dựa theo GOST 6651-2009 họ phân biệt một nhóm nhiệt kế điện trở kim loại, đó là TS, có phần tử nhạy cảm là một điện trở nhỏ làm bằng dây kim loại hoặc phim.
Đồng hồ đo nhiệt độ bạch kim
Bạch kim TS được coi là phổ biến nhất trong số các loại khác, vì vậy chúng thường được cài đặt để kiểm soát các thông số quan trọng. Phạm vi đo nhiệt độ nằm từ -200 ° С đến 650 ° С. Đặc tính gần với một hàm tuyến tính. Một trong những loại phổ biến nhất là Pt100 (Pt - bạch kim, 100 - nghĩa là 100 ôm ở 0 ° C).
QUAN TRỌNG! Nhược điểm chính của thiết bị này là giá thành cao do sử dụng kim loại quý trong thành phần.
Nhiệt kế điện trở niken
Niken TS hầu như không bao giờ được sử dụng trong sản xuất do phạm vi nhiệt độ hẹp (từ -60 ° С đến 180 ° С) và những khó khăn trong vận hành, tuy nhiên, cần lưu ý rằng chúng có hệ số nhiệt độ cao nhất 0,00617 ° C-1.
Trước đây, các cảm biến như vậy được sử dụng trong đóng tàu, tuy nhiên, hiện nay trong ngành công nghiệp này, chúng đã được thay thế bằng các phương tiện bạch kim.
Cảm biến đồng (TCM)
Có vẻ như phạm vi sử dụng của cảm biến đồng thậm chí còn hẹp hơn so với cảm biến niken (chỉ từ -50 ° С đến 170 ° С), nhưng, tuy nhiên, chúng là loại phương tiện phổ biến hơn.
Bí mật là ở giá rẻ của thiết bị. Các yếu tố cảm biến bằng đồng được sử dụng đơn giản và khiêm tốn, đồng thời cũng rất tuyệt vời để đo nhiệt độ thấp hoặc các thông số liên quan, chẳng hạn như nhiệt độ không khí trong cửa hàng.
Tuy nhiên, tuổi thọ của một thiết bị như vậy là ngắn và chi phí trung bình của một TS đồng không quá đắt (khoảng 1 nghìn rúp).
Thermistors
Nhiệt điện trở là nhiệt kế điện trở có phần tử cảm biến được làm bằng chất bán dẫn. Nó có thể là một oxit, một halogen, hoặc các chất khác có tính chất lưỡng tính.
Ưu điểm của thiết bị này không chỉ là hệ số nhiệt độ cao, mà còn có khả năng tạo ra bất kỳ hình dạng nào cho sản phẩm trong tương lai (từ một ống mỏng đến một thiết bị dài vài micrômét). Theo quy luật, nhiệt điện trở được thiết kế để đo nhiệt độ từ -100 ° С đến +200 ° С.
Có hai loại nhiệt điện trở:
- nhiệt điện trở - có hệ số nhiệt độ âm của điện trở, nghĩa là khi nhiệt độ tăng, điện trở giảm;
- người đưa ra - có hệ số nhiệt độ dương của điện trở, nghĩa là, khi nhiệt độ tăng, điện trở cũng tăng.
Bảng hiệu chuẩn cho nhiệt kế điện trở
Bảng chia độ là một lưới tóm tắt mà bạn có thể dễ dàng xác định ở nhiệt độ nào thì nhiệt kế sẽ có một điện trở nhất định. Các bảng như vậy giúp người làm thiết bị đo đạc có thể đánh giá giá trị của nhiệt độ đo được theo một giá trị điện trở nhất định.
Trong bảng này, có các ký hiệu xe đặc biệt. Bạn có thể thấy chúng ở dòng trên cùng. Con số có nghĩa là giá trị điện trở của cảm biến ở 0 ° C và chữ cái là kim loại mà nó được tạo ra.
Để chỉ định kim loại, hãy sử dụng:
- P hoặc Pt - bạch kim;
- M - đồng;
- N - Niken.
Ví dụ, 50M là RTD bằng đồng, có điện trở 50 ôm ở 0 ° C.
Dưới đây là một đoạn bảng hiệu chuẩn của nhiệt kế.
| 50 triệu (ohm) | 100M (Ohm) | 50P (Ohm) | 100P (Ohm) | 500P (Ohm) | |
|---|---|---|---|---|---|
| -50 ° C | 39.3 | 78.6 | 40.01 | 80.01 | 401.57 |
| 0 ° C | 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 |
Lớp khoan dung
Không nên nhầm lẫn lớp dung sai với khái niệm lớp chính xác. Với sự hỗ trợ của nhiệt kế, chúng ta không trực tiếp đo và xem kết quả đo mà chuyển giá trị điện trở tương ứng với nhiệt độ thực tế sang các thanh chắn hoặc các thiết bị thứ cấp. Đó là lý do tại sao một khái niệm mới đã được đưa ra.
Mức dung sai là sự chênh lệch giữa nhiệt độ cơ thể thực tế và nhiệt độ thu được trong quá trình đo.
Có 4 loại độ chính xác TS (từ chính xác nhất đến các thiết bị có sai số lớn hơn):
- AA;
- NHƯNG;
- B;
- TỪ.
Đây là một đoạn của bảng các lớp dung sai, bạn có thể xem phiên bản đầy đủ trong GOST 6651-2009.
| Lớp chính xác | Dung sai, ° С | Phạm vi nhiệt độ, ° С | ||
|---|---|---|---|---|
| Đồng TS | Bạch kim TS | Niken TS | ||
| AA | ± (0,1 + 0,0017 | t |) | - | từ -50 ° С đến +250 ° С | - |
| NHƯNG | ± (0,15 + 0,002 | t |) | từ -50 ° С đến +120 ° С | từ -100 ° С đến +450 ° С | - |
| TẠI | ± (0,3 + 0,005 | t |) | từ -50 ° С đến +200 ° С | từ -195 ° С đến +650 ° С | - |
| TỪ | ± (0,6 + 0,01 | t |) | từ -180 ° С đến +200 ° С | từ -195 ° С đến +650 ° С | -60 ° С đến +180 ° С |
Sơ đồ kết nối
Để tìm ra giá trị của điện trở, nó phải được đo. Điều này có thể được thực hiện bằng cách đưa nó vào mạch đo. Đối với điều này, 3 loại mạch được sử dụng, khác nhau về số lượng dây và độ chính xác đo đạt được:
- Mạch 2 dây. Nó chứa một số lượng dây tối thiểu, có nghĩa là nó là lựa chọn rẻ nhất. Tuy nhiên, khi chọn sơ đồ này, sẽ không thể đạt được độ chính xác đo tối ưu - điện trở của dây được sử dụng sẽ được cộng vào điện trở của nhiệt kế, điều này sẽ tạo ra sai số tùy thuộc vào độ dài của dây. Trong công nghiệp, một sơ đồ như vậy hiếm khi được sử dụng. Nó chỉ được sử dụng cho các phép đo mà độ chính xác đặc biệt không quan trọng và cảm biến được đặt gần bộ chuyển đổi thứ cấp. 2 dây hiển thị trong hình bên trái.
- Mạch 3 dây. Không giống như phiên bản trước, một dây bổ sung được thêm vào ở đây, được kết nối nhanh chóng với một trong hai dây đo còn lại. Mục tiêu chính của nó là khả năng nhận được điện trở của các dây được kết nối và trừ giá trị này (đền bù) từ giá trị đo được từ cảm biến. Thiết bị phụ, ngoài phép đo chính, còn đo thêm điện trở giữa các dây kín, từ đó thu được giá trị điện trở của các dây kết nối từ cảm biến đến màng chắn hoặc thứ cấp. Vì các dây được đóng lại nên giá trị này phải bằng 0, nhưng trên thực tế, do chiều dài của dây lớn nên giá trị này có thể đạt đến vài ôm.Hơn nữa, sai số này được trừ khỏi giá trị đo, thu được kết quả đọc chính xác hơn, do sự bù đắp điện trở của dây dẫn. Kết nối như vậy được sử dụng trong hầu hết các trường hợp, vì nó là sự thỏa hiệp giữa độ chính xác cần thiết và mức giá có thể chấp nhận được. 3 dây được mô tả trong hình trung tâm.
- Mạch 4 dây. Mục tiêu giống như khi sử dụng mạch ba dây, nhưng bù lỗi trên cả hai dây dẫn thử nghiệm. Trong mạch ba dây, giá trị điện trở của cả hai dây dẫn thử nghiệm được giả định là cùng một giá trị, nhưng trên thực tế nó có thể khác nhau một chút. Bằng cách thêm một dây thứ tư khác trong mạch bốn dây (rút ngắn đến khách hàng tiềm năng thử nghiệm thứ hai), có thể lấy riêng giá trị điện trở của nó và gần như bù hoàn toàn cho tất cả điện trở từ dây dẫn. Tuy nhiên, mạch này đắt hơn, vì cần có dây dẫn thứ tư, và do đó, được thực hiện ở các doanh nghiệp có đủ kinh phí hoặc trong phép đo các thông số cần độ chính xác cao hơn. Sơ đồ kết nối 4 dây bạn có thể thấy trên hình bên phải.
Ghi chú! Đối với cảm biến Pt1000, đã ở 0 độ, điện trở là 1000 ohms. Ví dụ, bạn có thể nhìn thấy chúng trên đường ống hơi nước, nơi nhiệt độ đo được là 100-160 ° C, tương ứng với khoảng 1400-1600 ohms. Điện trở của dây, tùy thuộc vào chiều dài, khoảng 3-4 ôm, tức là chúng thực tế không ảnh hưởng đến lỗi và không có nhiều điểm trong việc sử dụng sơ đồ kết nối ba hoặc bốn dây.
Ưu nhược điểm của nhiệt kế điện trở
Giống như bất kỳ dụng cụ nào, việc sử dụng nhiệt kế điện trở có một số ưu điểm và nhược điểm. Hãy xem xét chúng.
Thuận lợi:
- đặc tính gần như tuyến tính;
- phép đo khá chính xác (sai số không quá 1 ° С);
- một số mô hình rẻ và dễ sử dụng;
- khả năng hoán đổi cho nhau của các thiết bị;
- công việc ổn định.
Flaws:
- phạm vi đo lường nhỏ;
- nhiệt độ giới hạn khá thấp của phép đo;
- nhu cầu sử dụng các sơ đồ kết nối đặc biệt để tăng độ chính xác, điều này làm tăng chi phí thực hiện.
Nhiệt kế điện trở là một thiết bị phổ biến trong hầu hết các ngành công nghiệp. Thật thuận tiện để đo nhiệt độ thấp bằng thiết bị này mà không sợ độ chính xác của dữ liệu thu được. Nhiệt kế không bền lắm, tuy nhiên, giá cả hợp lý và dễ dàng thay thế cảm biến đã che đi nhược điểm nhỏ này.
Các bài tương tự:
