Θερμόμετρα αντίστασης — αρχή λειτουργίας, τύποι και κατασκευές, χαρακτηριστικά χρήσης

Ένας από τους πιο δημοφιλείς τύπους θερμομέτρων στη βιομηχανία είναι ένα θερμόμετρο αντίστασης, το οποίο είναι ένας πρωτεύων μορφοτροπέας για την απόκτηση ακριβούς τιμής θερμοκρασίας που απαιτεί επιπλέον μετατροπέας κανονικοποίησης ή ένα βιομηχανικό PLC — προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής.

Ένα θερμόμετρο αντίστασης είναι μια κατασκευή στην οποία ένα σύρμα πλατίνας ή χαλκού τυλίγεται σε ένα ειδικό διηλεκτρικό πλαίσιο, τοποθετημένο μέσα σε μια σφραγισμένη προστατευτική θήκη, βολικού σχήματος για εγκατάσταση.

Η λειτουργία ενός θερμομέτρου αντίστασης βασίζεται στο φαινόμενο της μεταβολής της ηλεκτρικής αντίστασης ενός αγωγού ανάλογα με τη θερμοκρασία του (από τη θερμοκρασία του αντικειμένου που εξετάζει το θερμόμετρο). Η εξάρτηση της αντίστασης του αγωγού από τη θερμοκρασία μοιάζει γενικά ως εξής: Rt = R0 (1 + at), όπου R0 είναι η αντίσταση του αγωγού στους 0 ° C, Rt είναι η αντίσταση του αγωγού στους t ° C και είναι ο συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης του θερμοευαίσθητου στοιχείου.

Κατά τη διαδικασία αλλαγής της θερμοκρασίας, οι θερμικές δονήσεις του κρυσταλλικού πλέγματος του μετάλλου αλλάζουν το πλάτος τους και η ηλεκτρική αντίσταση του αισθητήρα αλλάζει ανάλογα. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία - όσο περισσότερο δονείται το κρυσταλλικό πλέγμα - τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση στο ρεύμα. Ο παραπάνω πίνακας δείχνει τα τυπικά χαρακτηριστικά δύο δημοφιλών θερμομέτρων αντίστασης.

Το ανθεκτικό στη θερμότητα περίβλημα του αισθητήρα έχει σχεδιαστεί για να τον προστατεύει από μηχανικές βλάβες κατά τη μέτρηση της θερμοκρασίας ενός αντικειμένου.

Στη φωτογραφία: 1 — ένα ευαίσθητο στοιχείο από πλατίνα ή σύρμα χαλκού, σε μορφή σπείρας, που βρίσκεται σε κεραμική ράβδο. 2 — πορώδης κεραμικός κύλινδρος. 3 — κεραμική σκόνη. 4 — προστατευτικός εξωτερικός σωλήνας από ανοξείδωτο χάλυβα. 5 — καλώδια μετάδοσης ρεύματος. 6 — εξωτερικός προστατευτικός σωλήνας από ανοξείδωτο χάλυβα. 7 — κεφαλή θερμομέτρου με αφαιρούμενο κάλυμμα. 8 — ακροδέκτες για τη σύνδεση του καλωδίου εξόδου. 9 — καλώδιο στη συσκευή στερέωσης. 10 — χιτώνιο με σπείρωμα για τοποθέτηση σε αγωγό με συνδέσεις με εσωτερικό σπείρωμα.

Εάν ο χρήστης έχει προσδιορίσει με ακρίβεια τον σκοπό για τον οποίο χρειάζεται ένας θερμικός αισθητήρας και έχει επιλέξει με ακρίβεια ένα θερμόμετρο αντίστασης (θερμικός μετατροπέας αντίστασης), τότε τα πιο σημαντικά κριτήρια για την επίλυση της επερχόμενης εργασίας είναι: υψηλή ακρίβεια (περίπου 0,1 ° C), παράμετροι σταθερότητας, σχεδόν γραμμική εξάρτηση της αντίστασης από ένα αντικείμενο θερμοκρασίας, εναλλαξιμότητα των θερμομέτρων.

Τύποι και σχέδιο

Έτσι, ανάλογα με το υλικό από το οποίο κατασκευάζεται το ευαίσθητο στοιχείο του θερμομέτρου αντίστασης, αυτές οι συσκευές μπορούν να χωριστούν αυστηρά σε δύο ομάδες: θερμικούς μετατροπείς χαλκού και θερμικούς μετατροπείς πλατίνας.Οι αισθητήρες που χρησιμοποιούνται σε όλη την επικράτεια της Ρωσίας και των πλησιέστερων γειτόνων της επισημαίνονται ως εξής. Χαλκός — 50M και 100M, πλατίνα — 50P, 100P, Pt100, Pt500, Pt1000.

Τα πιο ευαίσθητα θερμόμετρα Pt1000 και Pt100 κατασκευάζονται με ψεκασμό του λεπτότερου στρώματος πλατίνας σε μια κεραμική βάση-υπόστρωμα. Τεχνολογικά, μια μικρή ποσότητα πλατίνας (περίπου 1 mg) εναποτίθεται στο ευαίσθητο στοιχείο, δίνοντας στο στοιχείο μικρό μέγεθος.

Ταυτόχρονα, διατηρούνται οι ιδιότητες της πλατίνας: γραμμική εξάρτηση της αντίστασης από τη θερμοκρασία, αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες, θερμική σταθερότητα. Για το λόγο αυτό, οι πιο δημοφιλείς μετατροπείς αντίστασης πλατίνας είναι οι Pt100 και Pt1000. Τα χάλκινα στοιχεία 50M και 100M κατασκευάζονται με το χέρι τύλιγμα λεπτού χάλκινου σύρματος και το πλατίνα 50P και 100P με περιέλιξη σύρματος πλατίνας.

Χαρακτηριστικά χρήσης

Πριν εγκαταστήσετε το θερμόμετρο, θα πρέπει να βεβαιωθείτε ότι ο τύπος του έχει επιλεγεί σωστά, ότι το χαρακτηριστικό βαθμονόμησης αντιστοιχεί στην εργασία, ότι το μήκος της εγκατάστασης του στοιχείου εργασίας είναι κατάλληλο και άλλα χαρακτηριστικά σχεδιασμού επιτρέπουν την εγκατάσταση σε αυτό το μέρος, για εξωτερικούς χώρους συνθήκες.

Ο αισθητήρας ελέγχεται για εξωτερική ζημιά, ελέγχεται το σώμα του, ελέγχεται η ακεραιότητα της περιέλιξης του αισθητήρα, καθώς και η αντίσταση μόνωσης.

Ορισμένοι παράγοντες μπορεί να επηρεάσουν αρνητικά την ακρίβεια της μέτρησης. Εάν ο αισθητήρας εγκατασταθεί σε λάθος μέρος, το μήκος της εγκατάστασης δεν ταιριάζει με τις συνθήκες εργασίας, κακή στεγανοποίηση, παραβίαση της θερμομόνωσης του αγωγού ή άλλου εξοπλισμού - όλα αυτά θα προκαλέσουν σφάλμα στη μέτρηση της θερμοκρασίας.

Πρέπει να ελέγχονται όλες οι επαφές, γιατί εάν η ηλεκτρική επαφή στις συνδέσεις της συσκευής και του αισθητήρα είναι κακή, αυτό είναι γεμάτο με σφάλματα. Εισέρχεται υγρασία ή συμπύκνωση στο πηνίο του θερμομέτρου, υπάρχει βραχυκύκλωμα, είναι σωστό το σχέδιο σύνδεσης (χωρίς καλώδιο αντιστάθμισης, χωρίς ρύθμιση αντίστασης γραμμής), ταιριάζει η βαθμονόμηση της συσκευής μέτρησης με τη βαθμονόμηση του αισθητήρα; Αυτές είναι σημαντικές στιγμές που πρέπει πάντα να προσέχετε πολύ.

Ακολουθούν τα τυπικά σφάλματα που μπορεί να προκύψουν κατά την εγκατάσταση ενός θερμικού αισθητήρα:

• Εάν δεν υπάρχει θερμομόνωση στον αγωγό, θα οδηγήσει αναπόφευκτα σε απώλεια θερμότητας, επομένως η θέση μέτρησης της θερμοκρασίας πρέπει να επιλεγεί έτσι ώστε όλοι οι εξωτερικοί παράγοντες να λαμβάνονται υπόψη εκ των προτέρων.

• Ένα μικρό ή υπερβολικό μήκος του αισθητήρα μπορεί να συμβάλει σε σφάλμα λόγω εσφαλμένης εγκατάστασης του αισθητήρα στη ροή εργασίας του υπό μελέτη μέσου (ο αισθητήρας δεν είναι εγκατεστημένος αντίθετα στη ροή και όχι κατά μήκος του άξονα της ροής, καθώς πρέπει να είναι σύμφωνα με τους κανόνες).

• Η βαθμονόμηση του αισθητήρα δεν συμμορφώνεται με το προβλεπόμενο σχέδιο εγκατάστασης σε αυτήν την εγκατάσταση.

• Παραβίαση της προϋπόθεσης για την αντιστάθμιση της παρασιτικής επίδρασης της μεταβαλλόμενης θερμοκρασίας περιβάλλοντος (δεν έχουν τοποθετηθεί βύσματα αντιστάθμισης και καλώδιο αντιστάθμισης, ο αισθητήρας είναι συνδεδεμένος στη συσκευή καταγραφής θερμοκρασίας σε κύκλωμα δύο καλωδίων).

• Δεν λαμβάνεται υπόψη η φύση του περιβάλλοντος: αυξημένοι κραδασμοί, χημικά επιθετικό περιβάλλον, περιβάλλον υψηλής υγρασίας ή υψηλής πίεσης. Ο αισθητήρας πρέπει να πληροί και να αντέχει τις περιβαλλοντικές συνθήκες.

• Χαλαρή ή ατελής επαφή των ακροδεκτών του αισθητήρα λόγω κακής συγκόλλησης ή λόγω υγρασίας (καμία στεγανοποίηση της καλωδίωσης από τυχαία διείσδυση υγρασίας στο περίβλημα του θερμομέτρου).