RTD Pt100,Pt1000

 RTD (Resistor Temperature Detector) Pt100

  หลักการของ อาร์ทีดี

        อาร์ทีดี คือ อุปกรณ์ตรวจจับอุณหภูมิโดยใชหลักการเปลี่ยนแปลงค่าความต้านทานของลวดโลหะไปตามอุณหภูมิที่เปลี่ยนไป  ลวดโลหะที่นำมาผลิตอาร์ทีดีมีหลายชนิดเช่น ทองแดง  ทังสเตน  นิเกิล แพรทินัม แต่ อาร์ทีดีแบบแพรทีนัม 100 โอห์ม เป็นที่นิยมสูงสุด  เนื่องจากความเป็นลิเนียร์ลิตี้ที่ดี  จึงถูกกำหนดให้เป็นแบบมาตรฐานที่ใช้ในห้องปฏิบัติการทั่วไป
     อาร์ทีดีแบบ แพรทินัม 100 โอห์ม จะเปลี่ยนค่าความต้านทานโดยเฉลี่ย 0.385 โอห์มต่อ 1 องศา C การใช้งานปกติจะมีแหล่งจ่ายกระแสคงที่ 1 mA ดังนั้นเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนไป  1 องศา  แรงดันจะเปลี่ยนไป 0.385 mV    ซึ่งมากกว่า thermocouple ถึง 10 เท่า 

 

  

 

โครงสร้างของ อาร์ทีดี

 

     อาร์ทีดี ทำด้วยลวดโลหะที่มีความยาวค่าหนึ่งที่มีความต้านทานที่ต้องการที่ 0 C   พันอยู่บนแกนฉนวนที่ทนต่อความร้อน เช่น เซรามิค แก้ว อลูมินา  ดังภาพ    

   

 

 

  

 วงจรการต่อใช้งาน อาร์ทีดี
  วงจรพื้นฐานของการต่อใช้งานอาร์ทีดี คือวงจร วีธสโตนบริดจ์  ดังภาพ   โดย RT คือ อาร์ทีดี  R1,R2 และ R3 คือตัวต้านทานที่มีความถูกต้องสูง (อุปกรณ์นี้จะอยูใน Temp controlหรือ Temp Indicator)


เมื่ออุณหภูมเปลี่ยนแปลง ค่าความต้านทานของ RT ก็จะเปลี่ยน  ความสมคุลของบลิดจ์ก็จะถุกทำลาย  เกิดกระแสใหลไปที่  Vb กระแสนี้ก็จะถูกนำไปเปรียบเทียบกลับเป็นอุณหภูมิที่เปลี่ยนไป   วงจรนี้จะใช้ได้ก็ต่อเมื่อ  อาร์ทีดี อยู่ใกล้กับวงจรบริดจ์มาก ๆ   เพราะถ้าสายยาว ค่าพิดพลาดจะเกิดจากความต้านทานของสายทันที  ดังนั้น  อาร์ทีดีแบบ  2 สาย จึงเหมาะกับการวัดที่ไม่ต้องการความแม่นยำมากนัก 

 

วงจรอาร์ทีดีแบบ 3 สาย เป็นแบบมาตนฐานที่นิยมมากที่สุดในวงการอุตสาหกรรม  สาย A,B,C จะต้องมีขนาดและความยาวเท่ากัน และอยู่ในอุณหภูมิเดียวกัน เพื่อให้ค่าความต้านทานของสายทั้ง 3เปลี่ยนแปลงไปในทิศทางเดียวกัน พื่อชดเชยความผิดพลาดที่เกิดจากความยาวของสายดังสมการ 

                                                      (Rt + r3)/R3 = (R1 + r1)/R2


                        เนื่องจาก r1 = r3 ดังนั้น จะหักลบกลบกันเหลือเพียงความต้านทานของ RTD ที่มีผลกับวงจร อุณหภูมิที่วัดได้ก็จะมีค่าถูกต้องโดยไม่ถูกรบกวนจากความยาวสาย

  

 

 

 วงจรอาร์ทีดีแบบ 4 สาย
เป็นแบบที่เลื่อนจุดต่อของบริดจ์ไปอยู่ภายนอก  สายที่ต่ออาร์ทีดีทั้ง 4 เส้นจะต้องมีขนาด,ความยาวและอยู่ในอุณหภูมิเดียวกันตลอดเหมือนวงจรการวัดแบบ 3 สาย  แต่วิธีนี้ให้ความถูกต้องสูงกว่า
 

  

 

 

 ความผิดพลาดที่เกิดจากกระแสเลี้ยงอาร์ทีดี
       อาร์ทีดีจำเป็นอย่างยิ่งที่ต้องมีกระแสเลี้ยงตัวมัน(ส่วนนี้ภาคอินพุตของตัว Temp control มีในตัวอยู่แล้ว) ถ้าอาร์ทีดีมีความต้านทานเพิ่มขึ้น  จะทำให้เกิดความร้อนที่ตัวอาร์ทีดีเองด้วย  ดังสมการ
                                                                          

                                              พลังงานความร้อนที่เกิดขึ้น = I²R

 


      I คือกระแสเลี้ยงอาร์ทีดี  และ R คือความต้านทานของอาร์ทีดี  ความร้อนที่เกิดขึ้นด้วยตังเองจะมีผลทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัด

  

     class ของ  Pt100

     1. Class B + - 0.3 % ใช้ในงานทั่วไป

    2. Class A + - 0.15 % ใช้ในงานที่ต้องการความแม่นยำสูง 
    3. Class 1/10 DIN + - 0.03 % ใช้ในงานที่ที่ต้องการความแม่นยำสูงสุด

 

ชนิด Element ของ Pt100

 1.      ชนิด Thin film ย่านวัด –55 ~ 450 C

    2.  ชนิด Ceramic ย่านวัด –200 ~ 650 C

 

 

ตารางเทียบ อุณหภูมิกับความต้านทานของ RTD Pt100