نکاتی که برای انتخاب بین انواع سنسورهای دما باید به آنها توجه کرد؟ ترموکوپل یا RTD

نکاتی که برای انتخاب بین انواع سنسورهای دما باید به آنها توجه کرد؟ ترموکوپل یا RTD

سنسورهای دما از ابزارهای لازم برای هر فرآیند با طراحی های گوناگون و بهره برداری های مختلف است. در این مقاله به بررسی نکاتی که برای انتخاب بین انواع سنسورهای دما باید به آنها توجه کرد؟ ترموکوپل یا RTD می پردازیم.

از سنسورهای متداول دما ترموکوپل و RTD را می توان نام برد. در این مقاله به بررسی این دو سنسور می پردازیم تا بتوان انتخاب مناسبی برای فرآیند داشت.

سنسور RTD چست؟

RTD مخفف عبارت Resistance Temperature Detector به معنی حسگر مقاومتی دما می باشد.

RTD ها از سری سنسورهای خطی اندازه گیری دما هستند که در خروجی سیگنال مقاومتی تولید می کنند. مقدار مقاومت اندازه گیری شده را می توان با استفاده از جدول و روش های استاندارد به دمای متناظرش تبدیل کرد.

رایج ترین نوع سنسور های RTD ، سنسور هایی از جنس پلاتین هستند که با نام PT100 در صنعت شناخته میشوند.

این سنسور ها میتوانند در انواع دو سیمه ، سه سیمه و چهار سیمه تولید شوند.

سنسور RTD سه سیمه از بقیه رایج تر است (تعادل بین دقت و قیمت). در طراحی این مدل دو سیم را با رنگ یکسان در نظر گرفته اند و سیم سوم رنگ متفاوتی دارد.

مزایای سنسورهای RTD

• دقت بالا
• پایداری
• تکرار پذیری
• عمر طولانی

معایب سنسورهای RTD

• قیمت بالا
• زمان پاسخ گویی پایین
• رنج دمایی کوچک( مناسب برای دماهای خیلی پایین یا بالا نیست)

سنسور Thermocouple چیست؟

لغت Thermocouple از ترکیب دو واژه Thermo (دما) و Couple (جفت) ساخته شده است. سنسور ترموکوپل از یک جفت آلیاژ فلزی رسانا تشکیل می شود.

وقتی به محل اتصال این دو آلیاژ حرارت داده شود، اختلاف پتانسیلی در دو سر آلیاژ ها بوجود می‌آید.

اختلاف پتانسیل ایجاد شده رابطه مستقیم با حرارت اعمال شده دارد. بنابراین با بررسی ولتاژ خروجی می توان مقدار حرارت اعمال شده به ترموکوپل را تشخیص داد.

رایج ترین نوع سنسور های Thermocouple در صنعت عبارتند از:

• ترموکوپل های نوع J و K

طراحی ترموکوپل ها به صورتی است که دو سیم در خروجی دارد. بر اساس استاندارد رنگ سیم ها نشان دهنده نوع ترموکوپل است.

مزایای سنسور ترموکوپل

• قیمت اقتصادی و مقرون به صرفه
• رنج دمایی گسترده
• پاسخ گویی سریع
• دوام بالا در کاربردهایی با لرزش بالا

معایب سنسور ترموکوپل

دقت سنسور ترموکوپل از سنسور  RTD کمتر است

پایداری سیگنال با گذشت زمان به خطر می افتد.

در دماهای بالا به صورت متناوب به تعویض نیاز دارند.

بر اساس مکانی که نصب شده است، با توجه به تغییر دمای محیط در فصول مختلف سال، ممکن است شاهد تغییر سطح سیگنال میلی ولت تولید شده توسط ترموکوپل باشیم.

از فاکتورهای مهمی که در هنگام انتخاب ترموکوپل یا RTD باید در نظر گرفت عبارتند از:

• دمای فرآیند
• دقت اندازه گیری

دمای فرآیند

۱ – کمتر از ۲۰۰ درجه سانتیگراد

برای اندازه گیری این رنج دما می توان از هر دو سنسور  RTD و thermocouple استفاده کرد.

۲ – بین ۲۰۰ درجه و ۵۰۰ درجه سانتیگراد

در این موارد سنسور ترموکوپل انتخاب مناسب تری است.

۳ – بیشتر از ۵۰۰ درجه سانتیگراد

برای کاربردهایی که دما از ۵۰۰ درجه سانتی گراد بالاتر است باید از سنسور ترموکوپل استفاده کرد. برای این موارد سنسور RTD انتخاب مناسبی نیست و عملکرد درستی ندارد.

دقت اندازه گیری

۱ – دقت مورد نیاز ±۰٫۱% (± یک دهم درصد) یا ±۰٫۰۱% (± یک صدم درصد)

تنها یک RTD میتواند چنین سطح دقتی عملکردمناسب ارائه کند

۲ – دقت مورد نیاز ±۱% (± یک درصد) یا بزرگتر

اگر میزان دقت اهمیت بالایی ندارد و یا اینکه به یک سنسور (rugged) احتیاج است تا در کاربرد های با لرزش بالا دوام بیاورد، ترموکوپل مناسب است.

در مجموع سنسورهای RTD زمان پاسخ گویی و دقت بالاتری نسبت به سنسور ترموکوپل دارند.