Comparaison des thermocouples, RTD, & Thermistances

Mesure de la température de mesure électrique électriques Température se trouve dans une grande variété d'industries. De l'acier à la fonte des biscuits, la gamme de températures peuvent varier considérablement et le type de capteur nécessaire de mesurer ces températures doivent être choisis en conséquence.

ThermocouplesA thermocouple est une température à détection élément qui convertit directement l'énergie thermique en énergie électrique. Dans sa forme de base, il se compose de deux conducteurs dissemblables métalliques reliées en boucle fermée. Chaque jonction se forme un thermocouple. Si un thermocouple est maintenu à une température différente de celle de l'autre, une tension électrique proportionnelle à cette différence de température sera produit par le circuit. Thermocouples sont interchangeables, bon marché, sont dotés de connecteurs standard, et peut mesurer un large éventail de températures. La principale limitation des thermocouples est leur précision, les erreurs système de moins de 1 ° C peut être difficile à atteindre.

L'effet thermoélectrique (effet Seebeck)

En 1822, le physicien Thomas Johann Seebeck accidentellement découvert que lorsque tout conducteur est soumis à un gradient thermique, il va générer une tension. Toute tentative pour mesurer cette tension consiste à connecter un autre conducteur au "chaud" de fin. Ce conducteur supplémentaire sera alors connaître également le gradient de température, et de développer une tension propre qui s'opposeront à l'original, l'ampleur de cet effet dépend du métal utilisé. S'il ya la même température lors des deux jonctions il n'ya pas de flux de courant puisque les tensions partielles produites sur les deux points s'annulent. L'utilisation d'un métal différent pour effectuer le circuit aura une tension différente générés, laissant une petite différence de tension disponibles pour la mesure, qui augmente avec la température. Cette différence peut typiquement être comprise entre 1 à 70 microvolt / C? pour la gamme de combinaisons disponibles en métal. Certaines combinaisons sont devenues populaires comme normes de l'industrie, poussée par le coût, la disponibilité, la commodité, le point de fusion, les propriétés chimiques, la stabilité, et la production.

Connexion d'un thermocouple

Lors du choix d'un thermocouple, l'examen devrait être accordée à l'isolation, le type de thermocouple, et la construction de la sonde.

RTD Résistance Détecteurs de température (RTD), également dénommé thermomètres à résistance de platine (TRP) ou thermomètres à résistance, sont des capteurs de température que la résistance aux changements à un taux prédéterminé en réponse aux variations de températures. RTD se substituent rapidement aux thermocouples dans de nombreuses applications industrielles en dessous de 600? En raison de leur plus grande sensibilité et la précision au fil des thermocouples C.

RTD types

Thermomètres Film Film thermomètres ont une fine couche de platine (aussi minces que 1 micromètre) sur un substrat. Avantages de ce type de RDT sont relativement faibles coûts et de réponse rapide. Ces dispositifs se sont améliorés dans l'ensemble même si les taux d'expansion différentes du substrat et de platine donner «jauge de contrainte" les effets et les problèmes de stabilité.
Wire-thermomètres plaies ont une plus grande précision, surtout pour des gammes de températures. Le diamètre de bobine constitue un compromis entre la stabilité mécanique et permettant une expansion du fil à minimiser la souche et la dérive en découlent.

Comment fonctionnent les RTD? Thermomètres offrent une résistance plus grande stabilité, de précision et de répétabilité certains cas, que les thermocouples. Alors que les thermocouples utiliser l'effet thermoélectrique pour générer une tension, RTD exigent une source d'alimentation pour fonctionner et d'utiliser une résistance électrique. Idéalement, la résistance varie linéairement avec la température. Thermocouples de résistance sont le plus souvent réalisées en utilisant le platine, en raison de sa résistance linéaire relation de température ainsi que de son inertie chimique. La détection de fil de platine doit être surveillé de la contamination de rester stable. Grades platine commerciales sont produits qui présentent une variation de résistance de 0,385 ohms / ° C (European fondamentaux Interval) Le capteur se compose généralement d'avoir une résistance de 100? à 0 ° C.

Thermomètres à résistance besoin d'un petit courant à franchir en vue de déterminer la résistance. Cela peut provoquer l'auto-échauffement donc il est important de minimiser le courant pour réduire les erreurs de l'auto-chauffant. Des précautions doivent également être prises pour éviter les tensions sur le thermomètre à résistance dans son application. Résistance du fil de plomb doivent être pris en considération et l'adoption de trois et quatre connexions fil peut éliminer les effets de la résistance des fils de connexion à partir de mesures.

Configurations de câblage de RDT

Configuration à deux fils simples La configuration de thermomètre à résistance utilise deux fils. Elle n'est utilisée que lorsqu'une grande précision n'est pas nécessaire que la résistance des fils de connexion est toujours inclus avec celui du capteur, ce qui conduit à des erreurs dans le signal. Ceci s'applique également à combler et des systèmes équilibrés pont fixe. Les valeurs de la résistance du fil ne peut être déterminée dans une mesure distincte sans le capteur de thermomètre à résistance et donc une correction continue au cours de la mesure de la température n'est pas possible.
Configuration à quatre fil Les quatre fils thermomètre à résistance de configuration encore plus augmente la précision et la fiabilité de la résistance mesurée. Une norme à deux bornes de RDT est utilisé avec un autre paire de fils. Une paire porte le courant d'excitation tandis que l'autre paire exerce la tension reulting RDT revenir au système de mesure. Aucun courant ne circule dans la deuxième paire, afin resistnace plomb n'a aucun effet sur la précision.

ThermistorsThermistors sont un type de résistance avec une résistance électrique qui possède soit une température négative ou positive coefficient de résistivité. Thermistances sont composés de matériaux solides à semi-conducteur avec une résistance qui diminue de 4% par ° C. Ils sont construits dans une variété de tailles et de mai être obtenu avec des constantes de temps thermique d'un millième de seconde ou moins. Thermistances de produire une tension non linéaire et de ce fait sont limitées à une durée de température utile que d'environ 100 ° C. Les thermistances sont les plus exactes et des capteurs de température, ~ ± 0,02 ° C, ainsi que les plus sensibles. Leur temps de réponse est courte par rapport à la RDT, et environ le même que les thermocouples.

Connexion d'une thermistance La résistance des thermistances est normalement de plusieurs ordres de grandeur supérieurs à toute résistance du plomb. La résistance du fil, a donc un effet négligeable sur la lecture de la température et les thermistances sont presque toujours liés à une configuration à 2 fils.

Dans un environnement industriel, il n'est pas toujours pratique pour mesurer la température localement. Plusieurs fois, la température devra être de mesurer à distance à un endroit et puis relayées vers un ordinateur pour traitement et l'enregistrement. Pour fournir le signal électrique nécessaire pour ces mesures, il est courant d'utiliser des thermocouples, RTD et thermistances interfacé à un périphérique distant comme un système d'acquisition de données Ethernet de capturer le signal électrique et le relais de nouveau à une interface utilisateur.