טמפרטורה היא אחד הפרמטרים הפיזיים העיקריים. חשוב למדוד ולשלוט בו הן בחיי היומיום והן בייצור. יש הרבה מכשירים מיוחדים לכך. מדחום ההתנגדות הוא אחד המכשירים הנפוצים ביותר בשימוש פעיל במדע ובתעשייה. היום נספר לכם מהו מדחום התנגדות, יתרונותיו וחסרונותיו וכן נבין את הדגמים השונים.
תוֹכֶן
אזור יישום
מדחום התנגדות הוא מכשיר שנועד למדוד את הטמפרטורה של מדיה מוצקה, נוזלית וגזית. הוא משמש גם למדידת הטמפרטורה של מוצקים בתפזורת.
מדחום ההתנגדות מצא את מקומו בייצור גז ונפט, מתכות, אנרגיה, דיור ושירותים קהילתיים ותעשיות רבות אחרות.
חָשׁוּב! ניתן להשתמש במדחום התנגדות בסביבות ניטרליות ואגרסיביות כאחד. זה תורם להתפשטות המכשיר בתעשייה הכימית.
הערה! צמדים תרמיים משמשים גם בתעשייה למדידת טמפרטורות, למד עוד עליהם המאמר שלנו על צמדים תרמיים.
סוגי חיישנים ומאפייניהם
מדידת טמפרטורה עם מדחום התנגדות מתבצעת באמצעות אלמנט חישת התנגדות אחד או יותר וחיבור חוטים, המוחבאים היטב בתיק מגן.
סיווג הרכב מתרחש בדיוק לפי סוג האלמנט הרגיש.
מדחום התנגדות מתכת לפי GOST 6651-2009
לפי GOST 6651-2009 הם מבחינים בקבוצה של מדי חום להתנגדות מתכת, כלומר, TS, שהאלמנט הרגיש שלהם הוא נגד קטן עשוי חוט מתכת או סרט.
מדי טמפרטורת פלטינה
פלטינום TS נחשבים לנפוצים ביותר בין שאר הסוגים, ולכן הם מותקנים לעתים קרובות כדי לשלוט בפרמטרים חשובים. טווח מדידת הטמפרטורה שקרים מ-200 מעלות צלזיוס עד 650 מעלות צלזיוס. המאפיין קרוב לפונקציה לינארית. אחד הסוגים הנפוצים ביותר הוא Pt100 (Pt - פלטינה, 100 - פירושו 100 אוהם ב-0 מעלות צלזיוס).
חָשׁוּב! החיסרון העיקרי של מכשיר זה הוא העלות הגבוהה עקב השימוש במתכת יקרה בהרכב.
מדי חום להתנגדות ניקל
ניקל TS כמעט ולא בשימוש בייצור בגלל טווח הטמפרטורות הצר (מ-60 מעלות צלזיוס עד 180 מעלות צלזיוס) וקשיים תפעוליים, עם זאת, יש לציין כי יש להם את מקדם הטמפרטורה הגבוה ביותר 0.00617 מעלות צלזיוס-1.
בעבר, חיישנים כאלה שימשו בבניית ספינות, אולם כעת בתעשייה זו הם הוחלפו ברכבי פלטינה.
חיישני נחושת (TCM)
נראה שטווח השימוש בחיישני נחושת צר אף יותר מזה של ניקל (רק מ-50 מעלות צלזיוס עד 170 מעלות צלזיוס), אך עם זאת, הם סוג הרכב הפופולרי יותר.
הסוד הוא בזול של המכשיר. אלמנטי חישת נחושת פשוטים וחסרי יומרות בשימוש, והם מצוינים גם למדידת טמפרטורות נמוכות או פרמטרים נלווים, כגון טמפרטורת האוויר בחנות.
עם זאת, חיי השירות של מכשיר כזה קצרים והעלות הממוצעת של TS נחושת אינה יקרה מדי (בערך 1,000 רובל).
תרמיסטורים
תרמיסטורים הם מדי חום התנגדות שאלמנט החישה שלהם עשוי ממוליכים למחצה. זה יכול להיות תחמוצת, הליד או חומרים אחרים בעלי תכונות אמפוטריות.
היתרון של מכשיר זה הוא לא רק מקדם טמפרטורה גבוה, אלא גם היכולת לתת כל צורה למוצר העתידי (מצינור דק למכשיר באורך של כמה מיקרונים). ככלל, תרמיסטורים מיועדים למדידת טמפרטורה מ-100 מעלות צלזיוס עד +200 מעלות צלזיוס.
ישנם שני סוגים של תרמיסטורים:
- תרמיסטורים - יש מקדם טמפרטורה שלילי של התנגדות, כלומר, עם עלייה בטמפרטורה, ההתנגדות יורדת;
- פוזיסטרים - בעלי מקדם טמפרטורה חיובי של התנגדות, כלומר ככל שהטמפרטורה עולה, גם ההתנגדות עולה.
טבלאות כיול למדחום התנגדות
טבלאות סיום הן רשת סיכום שבאמצעותה ניתן לקבוע בקלות באיזו טמפרטורה תהיה למדחום התנגדות מסוימת. טבלאות כאלה עוזרות לעובדי מכשור להעריך את ערך הטמפרטורה הנמדדת לפי ערך התנגדות מסוים.
בתוך טבלה זו, ישנם ייעודי רכב מיוחדים. אתה יכול לראות אותם בשורה העליונה. המספר פירושו ערך ההתנגדות של החיישן ב-0°C, והאות היא המתכת ממנה הוא עשוי.
כדי לייעד מתכת, השתמש ב:
- P או Pt - פלטינה;
- M - נחושת;
- נ - ניקל.
לדוגמה, 50M הוא RTD נחושת, עם התנגדות של 50 אוהם ב-0 מעלות צלזיוס.
להלן קטע מטבלת הכיול של מדי חום.
| 50M (אוהם) | 100M (אוהם) | 50P (אוהם) | 100P (אוהם) | 500P (אוהם) | |
|---|---|---|---|---|---|
| -50 מעלות צלזיוס | 39.3 | 78.6 | 40.01 | 80.01 | 401.57 |
| 0 מעלות צלזיוס | 50 | 100 | 50 | 100 | 500 |
| 50 מעלות צלזיוס | 60.7 | 121.4 | 59.7 | 119.4 | 1193.95 |
| 100 מעלות צלזיוס | 71.4 | 142.8 | 69.25 | 138.5 | 1385 |
| 150 מעלות צלזיוס | 82.1 | 164.2 | 78.66 | 157.31 | 1573.15 |
שיעור סובלנות
אין לבלבל את מחלקת הסובלנות עם המושג של דרגת דיוק. בעזרת מדחום איננו מודדים ורואים ישירות את תוצאת המדידה, אלא מעבירים את ערך ההתנגדות התואם לטמפרטורה בפועל למחסומים או למכשירים המשניים. לכן הוצג קונספט חדש.
דרגת הסובלנות היא ההפרש בין טמפרטורת הגוף בפועל לבין הטמפרטורה שהתקבלה במהלך המדידה.
יש 4 מחלקות של דיוק TS (מהמדויקים ביותר למכשירים עם שגיאה גדולה יותר):
- א.א.;
- אבל;
- ב;
- מ.
הנה קטע מטבלת שיעורי הסובלנות, אתה יכול לראות את הגרסה המלאה ב GOST 6651-2009.
| שיעור דיוק | סובלנות, °С | טווח טמפרטורות, מעלות צלזיוס | ||
|---|---|---|---|---|
| נחושת TS | פלטינה TS | ניקל TS | ||
| א.א | ±(0.1 + 0.0017 |t|) | - | מ-50 מעלות צלזיוס עד +250 מעלות צלזיוס | - |
| אבל | ±(0.15+0.002 |t|) | מ-50 מעלות צלזיוס עד +120 מעלות צלזיוס | מ-100 מעלות צלזיוס עד +450 מעלות צלזיוס | - |
| בְּ | ±(0.3 + 0.005 |t|) | מ-50 מעלות צלזיוס עד +200 מעלות צלזיוס | מ-195 מעלות צלזיוס עד +650 מעלות צלזיוס | - |
| מ | ±(0.6 + 0.01 |t|) | מ-180 מעלות צלזיוס עד +200 מעלות צלזיוס | מ-195 מעלות צלזיוס עד +650 מעלות צלזיוס | -60 מעלות צלזיוס עד +180 מעלות צלזיוס |
דיאגרמת חיבור
על מנת לגלות את ערך ההתנגדות, יש למדוד אותה. ניתן לעשות זאת על ידי הכללתו במעגל המדידה. לשם כך, 3 סוגים של מעגלים משמשים, הנבדלים במספר החוטים ובדיוק המדידה שהושג:
- מעגל 2 חוטים. הוא מכיל מספר מינימלי של חוטים, מה שאומר שזו האפשרות הזולה ביותר. עם זאת, בעת בחירת סכימה זו, לא ניתן יהיה להשיג דיוק מדידה אופטימלי - ההתנגדות של החוטים המשמשים תתווסף להתנגדות של המדחום, אשר יציג שגיאה בהתאם לאורך החוטים. בתעשייה, תוכנית כזו משמשת לעתים רחוקות. הוא משמש רק למדידות שבהן דיוק מיוחד אינו חשוב, והחיישן ממוקם בסמיכות לממיר המשני. 2 חוטים מוצג בתמונה השמאלית.
- מעגל 3 חוטים. בניגוד לגרסה הקודמת, מתווסף כאן חוט נוסף, המחובר תוך זמן קצר לאחד משני המדידה האחרים. המטרה העיקרית שלו היא היכולת לקבל את ההתנגדות של החוטים המחוברים ותחסיר את הערך הזה (לפצות) מהערך הנמדד מהחיישן. המכשיר המשני, בנוסף למדידה הראשית, מודד בנוסף את ההתנגדות בין חוטים סגורים, ובכך משיג את ערך ההתנגדות של חוטי החיבור מהחיישן למחסום או המשני. מכיוון שהחוטים סגורים, ערך זה צריך להיות אפס, אך למעשה, בשל האורך הגדול של החוטים, ערך זה יכול להגיע למספר אוהם.יתר על כן, שגיאה זו מופחתת מהערך הנמדד, ומשיגה קריאות מדויקות יותר, בשל הפיצוי של ההתנגדות של החוטים. חיבור כזה משמש ברוב המקרים, שכן מדובר בפשרה בין הדיוק הנדרש למחיר מקובל. 3 חוטים מתואר בדמות המרכזית.
- מעגל 4 חוטים. המטרה זהה לשימוש במעגל התלת-חוטי, אך פיצוי השגיאות נמצא בשני מובילי הבדיקה. במעגל תלת-חוטי, מניחים שערך ההתנגדות של שני מובילי הבדיקה הוא אותו ערך, אך למעשה הוא עשוי להיות שונה מעט. על ידי הוספת חוט רביעי נוסף במעגל ארבעה חוטים (מקוצר להובלת הבדיקה השנייה), ניתן לקבל בנפרד את ערך ההתנגדות שלו ולפצות כמעט לחלוטין על כל ההתנגדות מהחוטים. עם זאת, מעגל זה יקר יותר, מכיוון שנדרש מוליך רביעי, ולכן הוא מיושם בארגונים עם מימון מספיק, או במדידת פרמטרים שבהם יש צורך בדיוק רב יותר. ערכת חיבור 4 חוטים אתה יכול לראות בתמונה הימנית.
הערה! לחיישן Pt1000, כבר באפס מעלות, ההתנגדות היא 1000 אוהם. אתה יכול לראות אותם, למשל, על צינור קיטור, שבו הטמפרטורה הנמדדת היא 100-160 מעלות צלזיוס, המתאים בערך 1400-1600 אוהם. ההתנגדות של החוטים, בהתאם לאורך, היא בערך 3-4 אוהם, כלומר. הם למעשה אינם משפיעים על השגיאה ואין הרבה טעם להשתמש בתוכנית חיבור של שלושה או ארבעה חוטים.
יתרונות וחסרונות של מדי חום התנגדות
כמו כל מכשיר, לשימוש במדחום התנגדות יש מספר יתרונות וחסרונות. בואו נתחשב בהם.
יתרונות:
- מאפיין כמעט ליניארי;
- המדידות די מדויקות (שגיאה לא יותר מ-1°C);
- חלק מהדגמים זולים וקלים לשימוש;
- יכולת החלפה של מכשירים;
- יציבות עבודה.
פגמים:
- טווח מדידה קטן;
- טמפרטורה מגבילה נמוכה למדי של מדידות;
- הצורך להשתמש בתוכניות חיבור מיוחדות לדיוק מוגבר, מה שמגדיל את עלות היישום.
מדחום התנגדות הוא מכשיר נפוץ כמעט בכל התעשיות. נוח למדוד טמפרטורות נמוכות במכשיר זה ללא חשש לדיוק הנתונים המתקבלים. המדחום אינו עמיד במיוחד, אולם המחיר הסביר וקלות החלפת החיישן מכסים את החיסרון הקטן הזה.
מאמרים דומים:
