سنسور دمای RTD یکی از پرکاربردترین سنسورهای سنجش دما در صنعت و تحقیقات هستند. در این مقاله قصد داریم به معرفی این سنسور با جزئیات بیشتر بپردازیم.
سنسور RTD چیست؟
سنسور RTD که مخفف عبارت Resistance Temperature Detector به معنی آشکارگر دمای مقاومتی سنسوری است که مقاومت آن با تغییر دما تغییر میکند. در یک سنسور RTD با افزایش دمای سنسور، مقاومت افزایش می‌یابد. در این سنسورها رابطه مقاومت-دما کاملا مشخص بوده و در طول زمان قابل تکرار است. سنسورهای RTD از جمله تجهیزات غیرفعال یا Passive هستند. به این معنی که سنسورهای RTD به خودی خود در اثر تغییرات دمایی جریان یا ولتاژی در خروجی تولید نمی‌کنند. برای اندازه‌گیری دما توسط یک سنسور RTD به یک دستگاه واسط نیاز است تا با ایجاد یک جریان الکتریکی مناسب مقاومت سنسور RTD را در هر لحظه اندازه‌گیری نماید. جریان الکتریکی ایجاد شده توسط دستگاه واسط نباید زیاد باشد تا باعث تولید حرارت در سنسور شود. از اینرو معمولا این دستگاه‌های واسط جریانی در حدود 1 میلی آمپر یا کمتر ایجاد می‌کنند. البته برخی از دستگاه‌های واسط تا حداکثر 5 میلی آمپر نیز جریان تولید می‌کنند که در چنین حالتی باید تدابیر لازم برای حذف حرارت ایجاد شده ناشی از این جریان الکتریکی اندیشیده شود.
تلورانس خطای RTD چقدر است؟
برای منحنی دما-مقاومت در سنسورهای RTD استانداردهای بسیاری وجود دارد. یکی از رایج ترین منحنی‌های استاندارد شده، منحنی “DIN” است. این منحنی رابطه مقاومت-دما برای یک سنسور از جنس پلاتینیوم با مقاومت الکتریکی 100 اهم، تلورانس‌های استاندارد و محدوده دمایی قابل اندازه‌گیری را توصیف میکند.
استاندارد DIN مقاومت 100 اهم در 0 درجه سانتیگراد و ضریب دمایی 0.00385 Ohm/Ohm/°C را مشخص میکند. خروجی اسمی یک سنسور DIN RTD در زیر نشان داده شده است:
در استاندارد DIN سه کلاس تلورانس برای سنسورهای RTD مطابق زیر تعریف شده است.
1- DIN Class A: ±(0.15 + .002 |T|°C)
2- DIN Class B: ±(0.3 + .005 |T|°C)
3- DIN Class C: ±(1.2 + .005 |T|°C)
انواع سنسورهای RTD براساس ماده تشکیل دهنده
سنسورهای RTD از نظر ماده تشکیل دهنده سنسور متنوع هستند. رایج‌ترین سنسور RTD سنسور پلاتینیومی با مقاومت 100 اهم و ضریب دمایی 0.00385 است. در جدول زیر برخی از انواع سنسورهای RTD و مشخصات آنها را مشاهده می‌کنید.
دقت سنسورهای RTD
در یک سنسور RTD رابطه دما-مقاومت مطابق فرمول زیر است:
بنابراین دقت یک سنسور دمایی RTD از دقت:
1- خطای اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی در دمای کالیبراسیون
2- خطای اندازه‌گیری ضریب دمایی مقاومت
ناشی می‌شود. همچنین مطابق نمودار زیر اندازه‌گیری دماهایی خارج از بازه دمایی کالیبراسیون، باعث افزایش خطای نتایج می‌شود.
کدامیک از دستگاه‌های داده‌برداری NI برای کار با سنسورهای RTD مناسب است؟
برای دریافت داده‌های سنسورهای RTD با استفاده از تجهیزات NI باید یکی از 3 پلتفرم زیر را برای داده‌برداری انتخاب نمایید:
1- دستگاه CompactDAQ
2- دستگاه CompactRIO
3- دستگاه PXI
سپس با انتخاب ماژول مناسب براساس اینکه کدامیک از پلتفرمهای بالا را انتخاب کرده‌ایم میتوان سنسور RTD را به دستگاه وصل نموده و داده‌ها را در کامپیوتر مشاهده نمود. در ادامه انواع ماژولهای متناسب با پلتفرمهای cDAQ و cRIO را معرفی می‌کنیم.
ماژولهای مناسب برای پلتفرم cDAQ و cRIO
ماژولهای قابل استفاده برای اتصال سنسورهای RTD به cDAQ و cRIO یکسان هستند. جدول زیر برخی از این ماژول‌ها و ویژگی‌های آنها را نشان می‌دهد. برای مشاهده کلیه ماژولهای NI با قابلیت نصب سنسورهای دمایی به این لینک مراجعه نمایید.
از جمله تجهیزات دیگر اندازه‌گیری دما میتوان به پک USB اندازه‌گیری دمای cDAQ-9171 همراه با ماژول 9213 اشاره کرد.
