...

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

RTD-Pt100-Pt1000-05

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

Twowire

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

RTD3wire

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

4wire

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

PT100 Resistance Table