RTD-Sensoren sind elektronische Geräte zur Überwachung der Temperatur von Gasen oder Flüssigkeiten. Es gibt sie in verschiedenen Ausführungen, darunter DünnFilm, Kupfer und Nickel. Einige Typen verwenden einen Referenzwiderstand, während andere eine Dreileiterkonfiguration verwenden. Diese Sensoren basieren meist auf dem Widerstandsprinzip und werden in vielen verschiedenen Branchen eingesetzt.
Drei-Leiter-Konfiguration
Der gebräuchlichste Typ von RTD-Sensoren ist die Dreileiterkonfiguration. Dies bietet eine gute Kombination aus Komfort und Genauigkeit. Während es bei absoluten Temperaturmessungen möglicherweise nicht genau ist, kompensiert es Fehler, die durch den Leitungswiderstand verursacht werden.
Der erste Schritt bei einer Dreileiterverbindung besteht darin, den Widerstand der Leitungen zu messen. In diesem Fall addiert sich der Widerstand der Leitungen zum Widerstand des RTD. Als Ergebnis wird der im Stromkreis erzeugte Widerstand berechnet.
Der zweite Schritt besteht darin, den Widerstand der Leitungen vom Widerstand des RTD abzuziehen, um den tatsächlichen RTD-Wert zu erhalten. Dies ist der beste Weg, um echte RTD-Messungen zu erzielen.
Ein Nachteil dieser Methode besteht darin, dass sie nur für Messungen über kurze Entfernungen effektiv ist. Um minimale Fehler zu gewährleisten, sollten alle Drähte gleich lang sein. Wenn eine der Leitungen kürzer ist, ist der Messfehler größer.
Ein weiterer Vorteil dieser Konstruktion besteht darin, dass der Spannungsabfall nicht durch den Leitungswiderstand beeinflusst wird. Der Grund dafür ist, dass die Feldströme gut aufeinander abgestimmt sind. Allerdings kann der Leitungswiderstand ein Problem sein, wenn ein großer Widerstand erforderlich ist.
Schließlich ist die Zweidrahtkonfiguration die einfachste der drei. Dies ist bei Anwendungen mit hohem Widerstand nicht sehr effektiv, funktioniert aber gut, wenn es mit einer Kompensationsschleife verwendet wird.
Die Zweidrahtkonfiguration ist zwar die einfachste, liefert aber auch am wenigsten effizient die genauesten Ergebnisse. Bei Temperaturmessungen kann dieses Design aufgrund des zusätzlichen Widerstands der Leitungen zu überhöhten Messwerten führen.
Kupfer oder Nickel
RTD-Sensoren werden zur Temperaturmessung in verschiedenen industriellen Anwendungen eingesetzt. Sie sind in rauen Umgebungen zuverlässig. Diese Instrumente arbeiten nach dem einfachen Prinzip der Wärmeübertragung auf einen Widerstand. Mit zunehmender Hitze steigt auch der Widerstand.
Abhängig von der Art des für die Herstellung des RTD verwendeten Metalls variiert das Verhältnis von Widerstand zu Temperatur. Im Allgemeinen gilt: Je höher der Widerstand, desto genauer ist der Messwert. Die Genauigkeit kann jedoch auch durch die Qualität des zur Herstellung des RTD verwendeten Drahtes beeinträchtigt werden.
Kupfer und Nickel werden üblicherweise in RTD-Sensoren verwendet. Beide sind relativ kostengünstig und bieten eine gute Linearität und Korrosionsbeständigkeit. Im Vergleich zu Platin verlieren sie bei hohen Temperaturen ihre Genauigkeit.
Kupfer ist stabiler als Nickel. Wird häufig zur Messung der Wicklungstemperatur von Motoren und Generatoren verwendet. Platin hingegen ist immun gegen Oxidation und Korrosion.
Kupfer ist im Vergleich zu anderen RTD-Elementen kostengünstiger. Dies macht es zu einer beliebten Wahl. Typischerweise wird Kupfer für Niedertemperaturanwendungen und Nickel für Hochtemperaturanwendungen verwendet.
Nickel ist ein chemisch inertes Metall. Es ist ein relativ billiges Metall, das für weniger kritische industrielle Anwendungen geeignet ist. Im Vergleich zu anderen Metallen weist es einen sehr engen Temperaturbereich auf.
Die Widerstandskurve für jedes Metall variiert mit der Reinheit des Metalls. Daher ist es wichtig, Komponenten mit einem hohen Widerstandsverhältnis auszuwählen. Ein höherer R0-Wert erleichtert die genaue Messung des Widerstands.
Platin hat einen sehr hohen Temperaturkoeffizienten. Es kann mit zwei oder drei Drähten hergestellt werden. Obwohl Platin sehr teuer sein kann, ist es das Material der Wahl für RTDs.
film
Dünnschicht-RTD-Sensoren werden zur Temperaturmessung in verschiedenen Bereichen eingesetzt. Sie sind langlebig, robust und eine kostengünstige Lösung. Widerstandstypen und -größen sind in einer großen Vielfalt verfügbar und können für viele verschiedene Anwendungen flexibel ausgelegt werden.
Typischerweise wird eine dünne Metallschicht auf ein Keramiksubstrat aufgebracht. Für zusätzliche Robustheit wird das Substrat anschließend mit einer Glasbeschichtung mikrobeschichtet. Zusätzlich wird üblicherweise eine Schutzschicht auf das Metallgehäuse aufgebracht.
Der Widerstandsdraht wird dann zu winzigen Spulen geformt und in einem Keramikkörper montiert. Dies sorgt für eine minimale mechanische Belastung und ermöglicht genaue Messungen.
Platin wird üblicherweise beim Bau von RTD-Sensoren verwendet. Sie sind für ihre hohe Linearität bekannt, was bedeutet, dass die Widerstandsänderung genau dem Gerät entspricht. Allerdings kann die Reinheit des Platins die Genauigkeit der Messwerte beeinträchtigen.
Kupfer ist ein weiteres häufig verwendetes Material im RTD-Sensorbau. Es weist eine gute Linearität und eine gute Korrosionsbeständigkeit auf. Der Temperaturbereich ist jedoch begrenzt.
Nickel wird auch beim Bau von RTD-Sensoren verwendet. Nickel hat einen guten elektrischen Widerstand, seine Linearität ist jedoch mäßig.
Platin ist die genaueste Wahl mit dem größten positiven Temperaturkoeffizienten. Kupfer- und Nickelkomponenten sind ebenfalls erhältlich, ihre Widerstandsänderung ist jedoch bei höheren Temperaturen nicht gleichmäßig.
Die Vergleichsstelle eines RTD-Sensors ist normalerweise ein Metallmantel aus Inconel oder Edelstahl. Für die Vergleichsstelle des Sensors stehen verschiedene Stecker oder Buchsen zur Verfügung. Diese werden üblicherweise durch Löten oder Löten mit dem Sensorelement verbunden.
Dünnschicht-RTD-Sensoren können mit einem Edelstahlmantel mit 2 mm Durchmesser hergestellt werden. Anschließend werden diese Bauteile durch Laserbeschneiden, Schweißen oder Siebdruck veredelt.
Referenzwiderstand
Der Referenzwiderstand eines RTD-Sensors ist ein wichtiger Bestandteil des Temperaturmesssystems. Der Sensor ändert seinen Widerstand entsprechend der Temperatur und das Gerät misst diesen Widerstand, um eine Leerlaufspannung zu erzeugen. Es stehen mehrere Standardwiderstandswerte zur Verfügung, die je nach Art des verwendeten RTD variieren.
Der gebräuchlichste Nennwiderstandswert beträgt 100 Ohm. Platin ist aufgrund seiner chemischen Beständigkeit und Stabilität ein gängiges Elementarmaterial für RTDs. Es verfügt über einen großen Betriebstemperaturbereich.
Platin ist weitgehend standardisiert und weniger anfällig für Verunreinigungen. Allerdings kann die Temperatur des Bauteils die Genauigkeit der Messung beeinflussen. Darüber hinaus ist der Platindraht sehr rein und weist eine hervorragende Reproduzierbarkeit der elektrischen Eigenschaften auf.
Viele Anwendungen erfordern mehrere RTDs. Aufgrund der Komplexität von RTDs ist es wichtig zu verstehen, wie man sie richtig antreibt.
Eine der gebräuchlichsten Methoden ist die Verwendung einer Stromquelle. Dies ermöglicht eine direktere Kompensation von Spannungsabfällen. Allerdings müssen die Schnittstellenmethoden an die Anwendung angepasst werden.
Eine andere Methode ist die Verwendung einer Zweidrahtschnittstelle. Zwei Leitungen verbinden die Stromversorgung mit dem RTD. Die Leitungen tragen auch zum Widerstand des Stromkreises bei. Allerdings können diese Ableitungen einen erheblichen Einfluss auf die Auslesegenauigkeit haben.
Bei der Auswahl einer Zweidrahtschnittstelle muss der Entwickler den Widerstand des Sensorelements und der Anschlussleitungen berücksichtigen. Wenn der Leitungswiderstand nicht kompensiert wird, kommt es zu großen Fehlern bei den Messwerten.
Bei der Entscheidung für eine RTD-Schnittstelle sollte der Entwickler ein System wählen, das die Auswirkungen des Leitungswiderstands eliminieren kann. Einige Designs verwenden ein Vierleitersystem, das eine höhere Genauigkeit bei der Beseitigung des Leitungswiderstands bietet.
Toleranzstandard
Es gibt verschiedene Arten von Toleranzstandards für RTD-Sensoren. Die Wahl des richtigen hängt von der Anwendung ab.
Der erste Schritt besteht darin, den Temperaturbereich zu definieren, in dem Sie den Sensor verwenden möchten. Am häufigsten wird dies durch die Auswahl eines Wärmeübertragungsmaterials erreicht. Sie müssen auch die Art des verwendeten Sensorelements berücksichtigen. Bestimmte Arten von Sensorelementen sind genauer als andere.
In RTD-Sensoren werden hauptsächlich zwei Arten von Drähten verwendet. Dazu gehören Dreileiterverbindungen und Vierleiterverbindungen. Beide Anschlüsse bedürfen aufgrund des Leitungswiderstands besonderer Beachtung.
In den meisten Fällen sind die genauesten RTDs diejenigen, die eines oder mehrere der folgenden Kriterien erfüllen. Generell gilt: Je höher die Genauigkeit, desto teurer ist der Sensor. Es ist auch üblich, Sensoren mit Bruchteilgenauigkeit zu finden, aber das ist nicht immer möglich.
Hochgenaue RTDs werden oft als nur einen Bruchteil der Genauigkeit der Klasse B beschrieben. Dies ist ein guter Hinweis darauf, dass der Hersteller die Fehlerquelle versteht.
Das RTD-Element selbst besteht normalerweise aus Platin oder einer dünnen Platinschicht. Es hat einen Temperaturkoeffizienten von 0,385 Ohm pro Grad Celsius. Auch wenn es offensichtlich erscheint, gibt es tatsächlich viele Variationen dieses Temperaturkoeffizienten.
Einer der am häufigsten verwendeten Toleranzstandards für Pt100-Sensoren ist die DIN-Kurve. Diese Kurve definiert die Widerstands- und Temperatureigenschaften des 100-O-Sensors.
Elektromagnetische Durchflussmesser
Wir verfügen über fortschrittliche und komplette erstklassige Prüfgeräte in der Branche, physikalische Prüflabore, automatische Druckkalibrierungsgeräte, automatische Temperaturkalibrierungsgeräte usw. Die oben genannten Geräte können die Bereitstellung hochpräziser Endprodukte für Kunden vollständig gewährleisten und gewährleisten dass Kunden umfassende Prüfanforderungen für physikalische und chemische Eigenschaften von Materialien, hochpräzise geometrische Dimensionsprüfungen usw. erfüllen können.
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