درجة الحرارة هي واحدة من المعلمات الفيزيائية الرئيسية. من المهم قياسه والتحكم فيه في كل من الحياة اليومية وفي الإنتاج. هناك العديد من الأجهزة الخاصة لهذا الغرض. يعد مقياس حرارة المقاومة أحد أكثر الأدوات شيوعًا المستخدمة بنشاط في العلوم والصناعة. سنخبرك اليوم ما هو مقياس حرارة المقاومة ، ومزاياه وعيوبه ، ونفهم أيضًا النماذج المختلفة.
محتوى
منطقة التطبيق
ميزان الحرارة المقاومة هو جهاز مصمم لقياس درجة حرارة الوسائط الصلبة والسائلة والغازية. كما أنها تستخدم لقياس درجة حرارة المواد الصلبة السائبة.
وجد مقياس حرارة المقاومة مكانه في إنتاج الغاز والنفط والمعادن والطاقة والإسكان والخدمات المجتمعية والعديد من الصناعات الأخرى.
مهم! يمكن استخدام مقاييس حرارة المقاومة في كل من البيئات المحايدة والعدوانية. هذا يساهم في انتشار الجهاز في الصناعة الكيميائية.
ملحوظة! تُستخدم المزدوجات الحرارية أيضًا في الصناعة لقياس درجات الحرارة ، ومعرفة المزيد عنها مقالتنا حول المزدوجات الحرارية.
أنواع المستشعرات وخصائصها
يتم قياس درجة الحرارة باستخدام مقياس حرارة المقاومة باستخدام عنصر أو أكثر من عناصر استشعار المقاومة والتوصيل الأسلاك، والتي يتم إخفاؤها بشكل آمن في حقيبة واقية.
يتم تصنيف السيارة بدقة وفقًا لنوع العنصر الحساس.
ميزان حرارة مقاوم للمعدن حسب GOST 6651-2009
وفق GOST 6651-2009 يميزون مجموعة من موازين الحرارة المقاومة للمعادن ، أي TS ، التي يكون عنصرها الحساس عبارة عن مقاوم صغير مصنوع من سلك معدني أو فيلم.
عدادات درجة حرارة البلاتين
يعتبر Platinum TS هو الأكثر شيوعًا بين الأنواع الأخرى ، لذلك غالبًا ما يتم تثبيته للتحكم في المعلمات المهمة. نطاق قياس درجة الحرارة يكمن من -200 درجة مئوية إلى 650 درجة مئوية. الخاصية قريبة من دالة خطية. أحد أكثر الأنواع شيوعًا هو Pt100 (Pt - بلاتين ، 100 - يعني 100 أوم عند 0 درجة مئوية).
مهم! العيب الرئيسي لهذا الجهاز هو التكلفة العالية بسبب استخدام المعادن الثمينة في التكوين.
موازين الحرارة المقاومة للنيكل
لا يتم استخدام مادة Nickel TS تقريبًا في الإنتاج نظرًا لضيق نطاق درجة الحرارة (من -60 درجة مئوية إلى 180 درجة مئوية) والصعوبات التشغيلية ، ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن لديهم أعلى معامل درجة حرارة 0.00617 درجة مئوية-1.
في السابق ، تم استخدام هذه المستشعرات في بناء السفن ، ولكن الآن في هذه الصناعة تم استبدالها بمركبات بلاتينية.
مجسات النحاس (TCM)
يبدو أن نطاق استخدام أجهزة الاستشعار النحاسية أضيق من نطاق أجهزة استشعار النيكل (فقط من -50 درجة مئوية إلى 170 درجة مئوية) ، لكنها ، مع ذلك ، هي أكثر أنواع السيارات شيوعًا.
السر يكمن في رخص الجهاز. عناصر استشعار النحاس بسيطة ومتواضعة في الاستخدام ، كما أنها ممتازة لقياس درجات الحرارة المنخفضة أو المعلمات ذات الصلة ، مثل درجة حرارة الهواء في المحل.
ومع ذلك ، فإن عمر خدمة مثل هذا الجهاز قصير ، ومتوسط تكلفة TS النحاسي ليس باهظ الثمن (حوالي ألف روبل).
الثرمستورات
الثرمستورات هي موازين حرارة مقاومة يتكون عنصر استشعارها من أشباه الموصلات. يمكن أن يكون أكسيدًا أو هاليدًا أو مواد أخرى ذات خصائص مذبذبة.
ميزة هذا الجهاز ليست فقط معامل درجة حرارة عالية ، ولكن أيضًا القدرة على إعطاء أي شكل للمنتج المستقبلي (من أنبوب رفيع إلى جهاز يبلغ طوله بضعة ميكرونات). كقاعدة عامة ، الثرمستورات مصممة لقياس درجة الحرارة من -100 درجة مئوية إلى +200 درجة مئوية.
هناك نوعان من الثرمستورات:
- الثرمستورات - لها معامل درجة حرارة سالب للمقاومة ، أي مع زيادة درجة الحرارة ، تنخفض المقاومة ؛
- المحرضون - لها معامل درجة حرارة موجب للمقاومة ، أي مع زيادة درجة الحرارة ، تزداد المقاومة أيضًا.
جداول معايرة موازين الحرارة المقاومة
جداول التخرج عبارة عن شبكة موجزة يمكنك من خلالها بسهولة تحديد درجة الحرارة التي سيكون لمقياس الحرارة مقاومة معينة لها. تساعد هذه الجداول عمال الأجهزة على تقييم قيمة درجة الحرارة المقاسة وفقًا لقيمة مقاومة معينة.
ضمن هذا الجدول ، هناك تسميات خاصة للمركبة. يمكنك رؤيتهم في السطر العلوي. الرقم يعني قيمة مقاومة المستشعر عند 0 درجة مئوية ، والحرف هو المعدن الذي صنع منه.
لتعيين المعدن ، استخدم:
- P أو Pt - البلاتين
- م - نحاس؛
- ن - نيكل.
على سبيل المثال ، 50 م عبارة عن RTD نحاسي ، بمقاومة 50 أوم عند 0 درجة مئوية.
يوجد أدناه جزء من جدول معايرة موازين الحرارة.
| 50 م (أوم) | 100 م (أوم) | 50P (أوم) | 100P (أوم) | 500P (أوم) | |
|---|---|---|---|---|---|
| -50 درجة مئوية | 39.3 | 78.6 | 40.01 | 80.01 | 401.57 |
| 0 درجة مئوية | 50 | 100 | 50 | 100 | 500 |
| 50 درجة مئوية | 60.7 | 121.4 | 59.7 | 119.4 | 1193.95 |
| 100 درجة مئوية | 71.4 | 142.8 | 69.25 | 138.5 | 1385 |
| 150 درجة مئوية | 82.1 | 164.2 | 78.66 | 157.31 | 1573.15 |
فئة التسامح
لا ينبغي الخلط بين فئة التسامح ومفهوم فئة الدقة. بمساعدة مقياس حرارة ، لا نقيس ونرى نتيجة القياس مباشرة ، لكننا ننقل قيمة المقاومة المقابلة لدرجة الحرارة الفعلية إلى الحواجز أو الأجهزة الثانوية. لهذا السبب تم تقديم مفهوم جديد.
فئة التسامح هي الفرق بين درجة حرارة الجسم الفعلية ودرجة الحرارة التي تم الحصول عليها أثناء القياس.
هناك 4 فئات من دقة TS (من الأكثر دقة إلى الأجهزة التي بها خطأ أكبر):
- AA ؛
- لكن؛
- ب؛
- من.
هنا جزء من جدول فئات التسامح ، يمكنك مشاهدة النسخة الكاملة فيه GOST 6651-2009.
| فئة الدقة | التسامح ° С | نطاق درجة الحرارة ، درجة مئوية | ||
|---|---|---|---|---|
| النحاس TS | البلاتين TS | نيكل TS | ||
| AA | ± (0.1 + 0.0017 | ر |) | - | من -50 درجة مئوية إلى +250 درجة مئوية | - |
| لكن | ± (0.15 + 0.002 | ر |) | من -50 درجة مئوية إلى +120 درجة مئوية | من -100 درجة مئوية إلى +450 درجة مئوية | - |
| في | ± (0.3 + 0.005 | ر |) | من -50 درجة مئوية إلى +200 درجة مئوية | من -195 درجة مئوية إلى +650 درجة مئوية | - |
| من | ± (0.6 + 0.01 | ر |) | من -180 درجة مئوية إلى +200 درجة مئوية | من -195 درجة مئوية إلى +650 درجة مئوية | -60 درجة مئوية إلى +180 درجة مئوية |
مخطط الاتصال
من أجل معرفة قيمة المقاومة ، يجب قياسها. يمكن القيام بذلك عن طريق تضمينه في دائرة القياس. لهذا الغرض ، يتم استخدام 3 أنواع من الدوائر ، والتي تختلف في عدد الأسلاك ودقة القياس المحققة:
- 2-سلك الدائرة. يحتوي على أقل عدد من الأسلاك ، مما يعني أنه الخيار الأرخص. ومع ذلك ، عند اختيار هذا المخطط ، لن يكون من الممكن تحقيق دقة القياس المثلى - ستتم إضافة مقاومة الأسلاك المستخدمة إلى مقاومة مقياس الحرارة ، مما يؤدي إلى حدوث خطأ اعتمادًا على طول الأسلاك. في الصناعة ، نادرا ما يستخدم مثل هذا المخطط. يتم استخدامه فقط للقياسات التي لا تكون فيها الدقة الخاصة مهمة ، ويقع المستشعر بالقرب من المحول الثانوي. 2-سلك هو مبين في الصورة اليسرى.
- 3-دارة الأسلاك. على عكس الإصدار السابق ، تمت إضافة سلك إضافي هنا ، متصلاً قريبًا بأحد سلكي القياس الآخرين. هدفها الرئيسي هو القدرة على الحصول على مقاومة الأسلاك المتصلة وطرح هذه القيمة (يكافئ) من القيمة المقاسة من المستشعر. يقوم الجهاز الثانوي ، بالإضافة إلى القياس الرئيسي ، بقياس المقاومة بين الأسلاك المغلقة ، وبالتالي الحصول على قيمة مقاومة أسلاك التوصيل من المستشعر إلى الحاجز أو الثانوي. نظرًا لأن الأسلاك مغلقة ، يجب أن تكون هذه القيمة صفرية ، ولكن في الواقع ، نظرًا للطول الكبير للأسلاك ، يمكن أن تصل هذه القيمة إلى عدة أوم.علاوة على ذلك ، يتم طرح هذا الخطأ من القيمة المقاسة ، والحصول على قراءات أكثر دقة ، بسبب تعويض مقاومة الأسلاك. يتم استخدام مثل هذا الاتصال في معظم الحالات ، لأنه حل وسط بين الدقة المطلوبة والسعر المقبول. 3-سلك يصور في الشكل المركزي.
- 4-الأسلاك الدائرة. الهدف هو نفسه عند استخدام الدائرة ثلاثية الأسلاك ، لكن تعويض الخطأ يكون على كلا خيوط الاختبار. في دائرة ثلاثية الأسلاك ، يُفترض أن تكون قيمة المقاومة لكلا خيوطي الاختبار بنفس القيمة ، ولكنها في الواقع قد تختلف قليلاً. بإضافة سلك رابع آخر في دائرة بأربعة أسلاك (تقصير إلى اختبار الرصاص الثاني) ، من الممكن الحصول على قيمة مقاومتها بشكل منفصل وتعويض كل المقاومة من الأسلاك بشكل شبه كامل. ومع ذلك ، فإن هذه الدائرة أكثر تكلفة ، حيث يلزم وجود موصل رابع ، وبالتالي يتم تنفيذها إما في المؤسسات ذات التمويل الكافي ، أو في قياس المعلمات التي تتطلب دقة أكبر. مخطط توصيل 4 أسلاك يمكنك أن ترى في الصورة الصحيحة.
ملحوظة! بالنسبة لمستشعر Pt1000 ، عند درجة الصفر بالفعل ، تبلغ المقاومة 1000 أوم. يمكنك رؤيتها ، على سبيل المثال ، على أنبوب بخار ، حيث تكون درجة الحرارة المقاسة 100-160 درجة مئوية ، والتي تقابل حوالي 1400-1600 أوم. تبلغ مقاومة الأسلاك ، حسب الطول ، حوالي 3-4 أوم ، أي فهي لا تؤثر عمليا على الخطأ وليس هناك فائدة كبيرة في استخدام نظام اتصال من ثلاثة أو أربعة أسلاك.
مزايا وعيوب موازين الحرارة المقاومة
مثل أي أداة ، فإن استخدام موازين الحرارة المقاومة له عدد من المزايا والعيوب. دعونا نفكر فيها.
مزايا:
- خاصية خطية تقريبًا
- القياسات دقيقة للغاية (خطأ لا يزيد عن 1 درجة مئوية);
- بعض الطرز رخيصة وسهلة الاستخدام ؛
- قابلية تبادل الأجهزة ؛
- استقرار العمل.
عيوب:
- نطاق قياس صغير
- درجة حرارة منخفضة إلى حد ما للقياسات ؛
- الحاجة إلى استخدام أنظمة اتصال خاصة لزيادة الدقة مما يزيد من تكلفة التنفيذ.
مقياس حرارة المقاومة هو جهاز شائع في جميع الصناعات تقريبًا. من الملائم قياس درجات الحرارة المنخفضة باستخدام هذا الجهاز دون خوف من دقة البيانات التي تم الحصول عليها. مقياس الحرارة ليس متينًا للغاية ، ومع ذلك ، فإن السعر المعقول وسهولة استبدال المستشعر يغطيان هذا العيب الصغير.
مقالات مماثلة:
