ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ
Θερμοαντιστάσεις Pt100 (RTD): ακριβής και σταθερή μέτρηση θερμοκρασίας
Η θερμοαντίσταση (RTD) μετρά τη θερμοκρασία από την ηλεκτρική αντίσταση ενός λεπτού στοιχείου πλατίνας, που ανεβαίνει σχεδόν ευθύγραμμα όσο ανεβαίνει η θερμοκρασία. Ο πιο διαδεδομένος τύπος, το Pt100, έχει αντίσταση ακριβώς 100 Ω στους 0 °C. Οι θερμοαντιστάσεις είναι η πρώτη επιλογή για ακριβή και σταθερή μέτρηση στις περισσότερες θερμοκρασίες διεργασίας, από τις κρυογενικές έως περίπου τους 600 °C. Ο κατάλογός μας περιλαμβάνει τους αισθητήρες Pt100 της Klay Instruments και τις βιομηχανικές θερμοαντιστάσεις της United Electric Controls.
Πώς λειτουργεί μια θερμοαντίσταση
Η ηλεκτρική αντίσταση ενός μετάλλου ανεβαίνει με τη θερμοκρασία, και η πλατίνα το κάνει με τρόπο πολύ σταθερό, επαναλήψιμο και σχεδόν γραμμικό. Ένα στοιχείο Pt100 έχει 100 Ω στους 0 °C και περίπου 138,5 Ω στους 100 °C — μια αύξηση περίπου 0,385 Ω για κάθε βαθμό. Η σχέση ορίζεται από το διεθνές πρότυπο IEC 60751, οπότε κάθε Pt100 της ίδιας κλάσης δίνει την ίδια ένδειξη.
Το στοιχείο είναι είτε λεπτό σύρμα πλατίνας τυλιγμένο σε κεραμικό ή γυάλινο πυρήνα, είτε λεπτή επίστρωση (film) πλατίνας πάνω σε κεραμικό πλακίδιο. Βρίσκεται στην άκρη ενός μεταλλικού περιβλήματος, συχνά μέσα σε κεραμική σκόνη, και οι αγωγοί του ανεβαίνουν ώς την κεφαλή σύνδεσης. Πολλοί αισθητήρες έχουν δύο στοιχεία στο ίδιο περίβλημα (διπλό στοιχείο), ώστε να υπάρχει πάντα δεύτερη ένδειξη ή εφεδρεία.
Για να μετρήσει, το όργανο περνά από το στοιχείο ένα μικρό, σταθερό ρεύμα και μετρά την τάση στα άκρα του· από την αντίσταση υπολογίζει τη θερμοκρασία. Αντίσταση έχουν όμως και οι αγωγοί σύνδεσης, και αυτή θα προστίθετο στην ένδειξη: γι’ αυτό οι θερμοαντιστάσεις συνδέονται με 2, 3 ή 4 αγωγούς. Με 3 αγωγούς το όργανο αντισταθμίζει την αντίσταση των αγωγών, και με 4 την εξαλείφει.
Η IEC 60751 ορίζει κλάσεις ανοχής. Η κλάση A επιτρέπει ±0,15 °C στους 0 °C και η κλάση B ±0,3 °C, και η ανοχή μεγαλώνει όσο απομακρύνεστε από τους 0 °C. Οι στενότερες ανοχές, όπως 1/3 ή 1/10 DIN, είναι κλάσματα της κλάσης B: το Klay Pt100 είναι στάνταρ κλάσης B 1/3 DIN, με 1/5 ή 1/10 DIN ως επιλογή.
- Το στοιχείο πλατίνας (πορτοκαλί σπείρα) μέσα στο κεραμικό του σώμα
- Η θερμότητα της διεργασίας, που περνά στο στοιχείο
- Οι αγωγοί σύνδεσης — εδώ τέσσερις, δύο από κάθε άκρο του στοιχείου
- Το όργανο, που περνά ένα μικρό ρεύμα και μετρά την αντίσταση
- Η αντίσταση ανεβαίνει σχεδόν γραμμικά με τη θερμοκρασία: 100 Ω στους 0 °C, περίπου 138,5 Ω στους 100 °C
Πού ταιριάζει μια θερμοαντίσταση — και πού όχι
Ιδανική για
- Ακριβή μέτρηση από περίπου −200 έως +600 °C: το Klay Pt100 καλύπτει −50 έως +200 °C ή −200 έως +400 °C
- Σταθερότητα στον χρόνο: ένα στοιχείο πλατίνας ολισθαίνει ελάχιστα μέσα στα χρόνια, οπότε η ένδειξη είναι αξιόπιστη χωρίς συχνές αντικαταστάσεις
- Βρόχους ελέγχου και αρχεία ποιότητας σε τρόφιμα, ποτά και φάρμακα, με διαθέσιμες υγιεινές συνδέσεις (EHEDG, 3-A)
- Εναλλάκτες θερμότητας, λέβητες και μέτρηση ενέργειας, όπου μετρούν και οι μικρές διαφορές θερμοκρασίας
- Δεύτερο στοιχείο στο ίδιο περίβλημα (διπλό στοιχείο), για εφεδρική ένδειξη ή χωριστό σήμα ασφαλείας
- Εύκολη ενσωμάτωση: ένας μεταδότης κεφαλής μετατρέπει την ένδειξη σε 4–20 mA, HART, Profibus PA ή IO-Link
Σκεφτείτε το ξανά όταν
- Η θερμοκρασία ξεπερνά περίπου τους 600 °C: εκεί η συνήθης επιλογή είναι το θερμοστοιχείο
- Υπάρχουν έντονοι κραδασμοί ή κρούσεις, όπως σε κινητήρες και συμπιεστές: ένα στοιχείο σύρματος μπορεί να αστοχήσει — ζητήστε κατασκευή ανθεκτική στους κραδασμούς, ή προτιμήστε θερμοστοιχείο
- Χρειάζεστε πολύ γρήγορη απόκριση σε ένα σημείο: το περίβλημα μιας θερμοαντίστασης είναι συνήθως παχύτερο από ενός λεπτού θερμοστοιχείου
- Ο αισθητήρας θα συνδεθεί απευθείας σε μεγάλη απόσταση με μόνο 2 αγωγούς: η αντίσταση των αγωγών προστίθεται στην ένδειξη
- Χρειάζεστε μόνο μια επαφή σε ορισμένη θερμοκρασία: ένας διακόπτης θερμοκρασίας είναι πιο απλός
Σύγκριση με τις άλλες τεχνολογίες
- Θερμοαντιστάσεις (η τεχνολογία αυτού του άρθρου)−200…+600 °C
- Θερμοστοιχεία−200…+1700 °C
- Μεταδότες θερμοκρασίας−200…+1700 °C *
- Διακόπτες θερμοκρασίας−50…+400 °C
Τυπικά εύρη, όχι δέσμευση μοντέλου. Ακρίβεια θερμοαντιστάσεων κατά IEC 60751 στους 0 °C· θερμοστοιχείων κατά IEC 60584, ανάλογα με τον τύπο και την κλάση· για τους μεταδότες (*), το εύρος είναι αυτό του αισθητήρα που συνδέεται. Επιβεβαιώνουμε τα στοιχεία κάθε οργάνου για τη δική σας εφαρμογή.
Εγκατάσταση θερμοαντίστασης
Το στοιχείο βρίσκεται στην άκρη του περιβλήματος, άρα η άκρη πρέπει να φτάνει στο σημείο της διεργασίας του οποίου τη θερμοκρασία θέλετε, και αρκετό μέρος του περιβλήματος πρέπει να είναι βυθισμένο, ώστε η θερμότητα που φτάνει από έξω κατά μήκος του να μην αλλοιώνει την ένδειξη. Στους περισσότερους σωλήνες αυτό σημαίνει να φτάνει καλά μέσα στη ροή· σε μικρό σωλήνα, μια γωνία δίνει περισσότερο μήκος.
Στις περισσότερες γραμμές διεργασίας ο αισθητήρας μπαίνει σε θερμοσωλήνα, ώστε να βγαίνει χωρίς να ανοίξει η γραμμή. Επιπλέον:
- Βεβαιωθείτε ότι ο αισθητήρας ακουμπά στον πυθμένα της οπής του θερμοσωλήνα, ώστε η θερμότητα να φτάνει γρήγορα στο στοιχείο.
- Κρατήστε την κεφαλή σύνδεσης μακριά από ισχυρές πηγές θερμότητας και μέσα στα όρια περιβάλλοντός της — για την κεφαλή του Klay Pt100, −20 έως +70 °C.
- Συνδέστε με 3 ή 4 αγωγούς για κάθε απόσταση πάνω από λίγα μέτρα, ή βάλτε μεταδότη στην κεφαλή.
- Αποφύγετε σημεία με έντονους κραδασμούς, ή ζητήστε κατασκευή σχεδιασμένη γι’ αυτούς.
Θερμοαντιστάσεις ανά κλάδο
Θερμοαντιστάσεις στον κατάλογό μας
Οι θερμοαντιστάσεις του καταλόγου μας, η καθεμία με τη δική της σελίδα και τα τεχνικά της στοιχεία.
Θερμοαντιστάσεις: συχνές ερωτήσεις
Ρωτήστε για θερμοαντίσταση
Πείτε μας το μέσο, το εύρος θερμοκρασίας, τη σύνδεση διεργασίας και το μήκος εμβάπτισης, την κλάση ακρίβειας και την έξοδο που χρειάζεστε — και οι μηχανικοί μας θα προτείνουν τον σωστό αισθητήρα, με τιμή και χρόνο παράδοσης.