- تهران خیابان لاله زار جنوبی پاساژ رزاق منش طبقه اول پلاک 2/3
فروش و مشاوره
فروش و مشاوره
سنسور RTD چیست؟ RTD نوعی سنسور دمای مقاومتی است که با افزایش Temperature، مقاومت عنصر حساس آن تغییر می‌کند. PT100 و PT1000 از شناخته‌شده‌ترین انواع سنسور RTD هستند. هنگام انتخاب باید محدوده دمایی، کلاس دقت، دو، سه یا چهار سیمه بودن، نوع Probe، اتصال فرآیندی و سازگاری با PLC یا Transmitter بررسی شوند.
سنسور RTD چیست؟ سنسور RTD یکی از تجهیزات پرکاربرد برای اندازه‌گیری دما در محیط‌های صنعتی است که با استفاده از تغییر مقاومت الکتریکی یک عنصر حساس، مقدار Temperature را اندازه‌گیری می‌کند. عبارت RTD مخفف Resistance Temperature Detector است و به سنسورهایی گفته می‌شود که مقاومت آنها با تغییر دما به شکل قابل پیش‌بینی تغییر می‌کند.
در میان انواع سنسور سنسور RTD، مدل‌های PT100 و PT1000 از شناخته‌شده‌ترین گزینه‌ها هستند. این Sensorها معمولاً از Platinum به‌عنوان عنصر حساس استفاده می‌کنند و به دلیل Accuracy، Stability و Repeatability مناسب در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند.
کاربرد سنسور سنسور RTD شامل اندازه‌گیری دمای خطوط فرآیندی، مخازن، موتور، ژنراتور، تجهیزات HVAC، صنایع غذایی، دارویی، شیمیایی، نفت و گاز و بسیاری از ماشین‌آلات صنعتی است.
اگر بخواهیم دقیق‌تر توضیح دهیم سنسور سنسور RTD چیست، باید به اساس عملکرد این Sensor توجه کنیم.
RTD نوعی Resistance Temperature Sensor است.
در این Sensor با افزایش Temperature، مقدار Resistance عنصر حساس نیز تغییر می‌کند.
در مدل‌های Platinum RTD، افزایش Temperature معمولاً باعث افزایش Resistance می‌شود.
Controller، PLC، Temperature Transmitter یا Measurement Module این مقاومت را اندازه‌گیری کرده و آن را به Temperature تبدیل می‌کند.
عنصر حساس RTD از ماده‌ای ساخته می‌شود که رابطه مشخصی میان Resistance و Temperature داشته باشد.
در Platinum RTD با افزایش Temperature، حرکت اتم‌های فلز بیشتر می‌شود و عبور جریان الکتریکی با مقاومت بیشتری مواجه می‌شود.
در نتیجه Electrical Resistance افزایش پیدا می‌کند.
این تغییر توسط مدار Measurement خوانده شده و به مقدار دما تبدیل می‌شود.
RTD مخفف Resistance Temperature Detector است.
این عبارت به معنی آشکارساز یا سنسور دمای مقاومتی است.
روش Measurement در RTD بر پایه Resistance است، نه تولید مستقیم Voltage یا Current.
Platinum یکی از رایج‌ترین مواد مورد استفاده در RTD است.
دلایل استفاده از آن شامل:
است.
به همین دلیل PT100 و PT1000 در بسیاری از صنایع استفاده می‌شوند.
انواع سنسور سنسور RTD را می‌توان از نظر مقاومت نامی، سیم‌بندی، ساختار داخلی و نوع نصب دسته‌بندی کرد.
مهم‌ترین مدل‌ها شامل:
هستند.
PT100 یکی از معروف‌ترین RTDها است.
PT به Platinum اشاره دارد و عدد 100 بیانگر Resistance نامی Sensor در دمای صفر درجه سانتی‌گراد است.
PT100 در 0°C تقریباً دارای مقاومت 100 اهم است.
با افزایش Temperature، مقاومت آن نیز افزایش پیدا می‌کند.
PT1000 نیز یک Platinum RTD است.
این Sensor در 0°C تقریباً 1000Ω مقاومت دارد.
مقاومت بالاتر PT1000 باعث می‌شود در بعضی سیستم‌ها اثر Resistance سیم اتصال نسبت به مقدار Sensor کمتر باشد.
PT1000 در HVAC، تجهیزات کنترلی و برخی سیستم‌های صنعتی کاربرد دارد.
PT100:
PT1000:
انتخاب بین آنها به Input سیستم و کاربرد بستگی دارد.
Two-wire RTD ساده‌ترین Wiring را دارد.
دو Wire از Sensor به Measurement Device متصل می‌شوند.
در این روش Resistance کابل به Resistance Sensor اضافه می‌شود.
به همین دلیل Cable Length می‌تواند باعث ایجاد خطای Measurement شود.
Three-wire RTD یکی از رایج‌ترین روش‌های اتصال RTD صنعتی است.
این روش امکان Compensation اثر Resistance سیم‌ها را تا حد زیادی فراهم می‌کند.
به همین دلیل PT100 سه سیمه در صنایع مختلف بسیار پرکاربرد است.
Four-wire RTD برای Measurement دقیق‌تر استفاده می‌شود.
در این روش دو Wire برای عبور Measurement Current و دو Wire برای اندازه‌گیری Voltage استفاده می‌شوند.
در نتیجه اثر Resistance سیم‌ها تا حد زیادی حذف می‌شود.
این مدل برای Laboratory و Precision Measurement مناسب است.
در انواع سنسور سنسور RTD تعداد سیم‌ها تأثیر زیادی روی خطای ناشی از کابل دارد.
دو سیمه:
سه سیمه:
چهار سیمه:
Thin Film RTD با قرار دادن یک لایه نازک Platinum روی یک Ceramic Substrate ساخته می‌شود.
مزایای آن می‌تواند شامل:
باشد.
Wire Wound RTD از یک سیم بسیار نازک Platinum ساخته می‌شود که روی ساختار عایق قرار گرفته است.
این مدل می‌تواند Stability و Accuracy مناسبی ارائه دهد.
در بعضی کاربردهای دقیق از Wire Wound استفاده می‌شود.
Thin Film معمولاً:
Wire Wound معمولاً:
انتخاب نهایی باید بر اساس دیتاشیت Sensor انجام شود.
Accuracy Class یکی از مهم‌ترین مشخصات RTD است.
مدل‌های مختلف می‌توانند در Classهای متفاوت تولید شوند.
Class A و Class B از گزینه‌های شناخته‌شده هستند.
هر Class میزان Tolerance مشخصی برای Sensor تعریف می‌کند.
Class A معمولاً Accuracy بیشتری نسبت به Class B ارائه می‌دهد.
این مدل برای کاربردهایی که کنترل دقیق Temperature اهمیت دارد مناسب‌تر است.
Class B برای بسیاری از کاربردهای عمومی صنعتی مناسب است.
اگر Accuracy بسیار بالا مورد نیاز نباشد، می‌تواند گزینه اقتصادی‌تری باشد.
Temperature Range در انواع سنسور سنسور RTD به طراحی کلی Sensor وابسته است.
عنصر Platinum ممکن است Range گسترده‌ای داشته باشد، اما Cable، Insulation، Probe، Seal و Connection می‌توانند محدوده نهایی محصول را محدود کنند.
به همین دلیل Maximum و Minimum Temperature باید از دیتاشیت مدل بررسی شوند.
Accuracy نهایی سیستم به عوامل مختلفی وابسته است:
بنابراین فقط نوع PT100 یا PT1000 دقت نهایی را مشخص نمی‌کند.
Repeatability نشان می‌دهد Sensor در یک Temperature مشخص و در دفعات مختلف تا چه اندازه مقدار مشابهی ارائه می‌دهد.
این ویژگی برای Process Control اهمیت زیادی دارد.
Stability به توانایی Sensor برای حفظ Characteristic در طول زمان گفته می‌شود.
Platinum RTD معمولاً Long-term Stability مناسبی دارد.
به همین دلیل در صنایع فرآیندی از این فناوری زیاد استفاده می‌شود.
Response Time نشان می‌دهد Sensor با چه سرعتی تغییر Temperature را دنبال می‌کند.
عوامل مؤثر شامل:
هستند.
برای خواندن Resistance باید Current کوچکی از Sensor عبور کند.
این جریان می‌تواند باعث گرم شدن جزئی عنصر RTD شود.
اگر Measurement Current بیش از حد باشد، Sensor Temperature بالاتری از محیط نشان می‌دهد.
این پدیده Self-heating نام دارد.
کاربرد سنسور سنسور RTD در صنایع مختلف بسیار گسترده است.
مهم‌ترین کاربردها شامل:
است.
یکی از مهم‌ترین موارد کاربرد سنسور سنسور RTD اندازه‌گیری Temperature در خطوط Process است.
Sensor می‌تواند روی Pipe، Tank یا Process Equipment نصب شود.
در محیط Hazardous باید تجهیزات دارای Approval مناسب استفاده شوند.
در Petrochemical Plant دما یکی از پارامترهای اصلی فرآیند است.
RTD برای Monitoring Temperature مواد، خطوط و تجهیزات مختلف قابل استفاده است.
Chemical Compatibility غلاف Sensor نیز باید بررسی شود.
در Chemical Industry ممکن است Sensor با مواد خورنده در تماس باشد.
در این شرایط Material Probe و Thermowell اهمیت زیادی دارد.
Stainless Steel یا Alloyهای خاص بسته به Process انتخاب می‌شوند.
در Food Industry از RTD برای کنترل Temperature مخازن، خطوط و فرآیندهای حرارتی استفاده می‌شود.
برای کاربردهای Hygienic باید Sensor دارای Connection و طراحی مناسب باشد.
در Pharmaceutical Industry دقت و قابلیت Calibration اهمیت زیادی دارد.
RTDهای Hygienic و Sanitary برای این محیط‌ها گزینه مناسبی هستند.
کاربرد سنسور سنسور RTD در Motor Temperature Monitoring نیز بسیار رایج است.
PT100 می‌تواند برای اندازه‌گیری Temperature:
استفاده شود.
در موتورهای بزرگ چند RTD ممکن است در نقاط مختلف نصب شوند.
Generator دارای بخش‌هایی است که باید Temperature آنها پایش شود.
RTD می‌تواند در Winding و Bearing استفاده شود.
اطلاعات Sensor به Monitoring System یا Protection System منتقل می‌شود.
در نیروگاه RTD برای اندازه‌گیری Temperature آب، Oil، Bearing، Motor، Generator و تجهیزات Process استفاده می‌شود.
Accuracy و Stability این Sensor برای Monitoring پیوسته مفید است.
PT1000 و PT100 در HVAC برای اندازه‌گیری Temperature هوا، Water و Pipe استفاده می‌شوند.
Sensor می‌تواند به Controller یا Building Management System متصل شود.
RTD Probe می‌تواند از طریق Thread یا Flange روی Tank نصب شود.
طول Probe باید به اندازه‌ای باشد که Temperature واقعی ماده داخل Tank را اندازه‌گیری کند.
Probe RTD یکی از رایج‌ترین ساختارها است.
عنصر RTD داخل یک Sheath محافظ قرار دارد.
این ساختار Sensor را در برابر فشار، ضربه و محیط Process محافظت می‌کند.
Surface RTD برای اندازه‌گیری Temperature سطح تجهیزات استفاده می‌شود.
موارد کاربرد شامل:
است.
برای Measurement مناسب باید تماس حرارتی خوبی برقرار شود.
Threaded RTD دارای Process Connection رزوه‌ای است.
نمونه Connectionها می‌توانند شامل:
باشند.
Connection باید با محل نصب سازگار باشد.
Flanged RTD برای Processهایی استفاده می‌شود که اتصال فلنجی نیاز دارند.
Flange Size، Pressure Class و Material باید بر اساس Process انتخاب شوند.
Hygienic RTD برای Food و Pharmaceutical Process طراحی می‌شود.
این Sensorها می‌توانند دارای اتصالاتی مانند Tri-Clamp باشند.
Surface Finish و قابلیت Cleaning نیز اهمیت دارند.
Thermowell یک غلاف محافظ برای Temperature Sensor است.
RTD داخل Thermowell قرار می‌گیرد و مستقیماً در معرض Fluid قرار نمی‌گیرد.
مزایای Thermowell:
است.
در انتخاب Thermowell باید موارد زیر بررسی شوند:
Thermowell نامناسب می‌تواند Response Time را نیز افزایش دهد.
Immersion Length یکی از پارامترهای مهم نصب RTD است.
اگر Sensor به اندازه کافی داخل Process قرار نگیرد، Heat Loss به محیط می‌تواند باعث خطا شود.
اگر بیش از حد طولانی باشد، ممکن است با جریان یا تجهیزات داخلی برخورد کند.
خود RTD یک Resistance Sensor است و مستقیماً 4–20mA تولید نمی‌کند.
برای ایجاد Signal استاندارد صنعتی می‌توان از Temperature Transmitter استفاده کرد.
Transmitter مقدار Resistance را دریافت و به 4–20mA تبدیل می‌کند.
استفاده از 4–20mA برای انتقال Temperature در فاصله‌های طولانی بسیار رایج است.
این Signal مقاومت بیشتری در برابر Noise و افت مسیر نسبت به Measurement مقاومتی مستقیم دارد.
RTD می‌تواند به دو روش اصلی به PLC متصل شود:
در اتصال مستقیم باید نوع PT100 یا PT1000 و Wiring Mode در PLC تنظیم شود.
بعضی PLCها دارای Module مخصوص Temperature Sensor هستند.
این Module می‌تواند Resistance RTD را مستقیماً اندازه‌گیری کند.
مدل Sensor و تعداد سیم‌ها باید در Configuration صحیح انتخاب شوند.
در Three-wire PT100، PLC از Wire سوم برای Compensation Resistance کابل استفاده می‌کند.
برای عملکرد صحیح، مقاومت سیم‌ها باید تا حد امکان مشابه باشد.
Four-wire Connection در سیستم‌های Measurement دقیق‌تر استفاده می‌شود.
اگر PLC یا Measurement Module از 4-wire پشتیبانی کند، اثر Resistance Lead بسیار کم می‌شود.
Cable Sensor باید برای Temperature و شرایط محیطی مناسب باشد.
موارد مهم شامل:
هستند.
در محیط‌های دارای VFD، Motor و High-power Cable ممکن است Electrical Noise وجود داشته باشد.
استفاده از Shielded Cable و مسیر کابل مناسب می‌تواند Noise را کاهش دهد.
Lead Resistance در Two-wire RTD مستقیماً به Reading اضافه می‌شود.
به همین دلیل در کابل‌های بلند، Three-wire یا Four-wire انتخاب مناسب‌تری است.
NTC Thermistor با افزایش Temperature کاهش Resistance دارد.
Platinum RTD با افزایش Temperature افزایش Resistance دارد.
NTC:
RTD:
PTC Thermistor نیز Resistance افزایشی دارد، اما کاربرد آن با RTD یکسان نیست.
PTC در Motor Protection بسیار رایج است.
RTD برای Measurement پیوسته و دقیق Temperature استفاده می‌شود.
Thermocouple به جای تغییر Resistance، Voltage بسیار کوچکی تولید می‌کند.
RTD معمولاً برای Accuracy و Stability مناسب شناخته می‌شود.
Thermocouple در Temperatureهای بسیار بالا کاربرد گسترده‌تری دارد.
RTD برای شرایطی مناسب است که:
Thermocouple برای شرایطی مناسب‌تر است که:
Thermistor برای Equipmentهای الکترونیکی، HVAC و محدوده‌های دمایی مشخص بسیار رایج است.
RTD برای Process Industry و Measurement دقیق‌تر کاربرد بیشتری دارد.
انتخاب باید بر اساس Range، Accuracy، Cost و Control System انجام شود.
Calibration برای کاربردهای دقیق اهمیت زیادی دارد.
Sensor با یک Reference Standard در Temperatureهای مشخص مقایسه می‌شود.
نتیجه می‌تواند به‌صورت Calibration Certificate ارائه شود.
Drift به تغییر Characteristic Sensor در طول زمان گفته می‌شود.
Temperature بالا، Vibration و Aging می‌توانند روی Drift اثر داشته باشند.
برای کاربردهای حساس Calibration دوره‌ای مفید است.
Sheath می‌تواند از Stainless Steel یا Alloyهای دیگر ساخته شود.
Material باید با Process از نظر خوردگی و Temperature سازگار باشد.
Probe Diameter روی دو عامل مهم اثر دارد:
Probe باریک‌تر معمولاً سریع‌تر است، اما ممکن است Mechanical Strength کمتری داشته باشد.
Probe Length باید بر اساس Pipe، Tank یا Equipment انتخاب شود.
Sensor باید به عمق مناسب Process برسد.
در Process Industry ممکن است RTD دارای Terminal Head باشد.
داخل Head می‌توان Terminal Block یا Head-mounted Transmitter نصب کرد.
این ساختار Maintenance و Wiring را ساده‌تر می‌کند.
در محیط‌های Outdoor، Dusty یا Wet باید IP Rating مناسب انتخاب شود.
Head، Connector و Cable Entry همگی باید Protection کافی داشته باشند.
RTD نصب‌شده روی Motor، Generator یا Machinery ممکن است تحت Vibration باشد.
Sensor Assembly باید برای شرایط مکانیکی محیط طراحی شده باشد.
از مهم‌ترین مزایا می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
RTD نسبت به برخی Thermocoupleها می‌تواند Response کندتری داشته باشد.
Resistance کابل در مدل دو سیمه خطا ایجاد می‌کند.
Self-heating باید کنترل شود.
در Temperature بسیار بالا ممکن است Thermocouple گزینه مناسب‌تری باشد.
Thermowell نیز می‌تواند Response Time را افزایش دهد.
برای انتخاب انواع سنسور سنسور RTD باید موارد زیر بررسی شوند:
در بررسی کاربرد سنسور سنسور RTD فقط مشخصات Sensor کافی نیست.
محل نصب نیز اهمیت زیادی دارد.
Sensor باید در نقطه‌ای قرار گیرد که Temperature واقعی Process را نشان دهد.
نصب نزدیک منبع Heat غیرمرتبط، سطح سرد یا محل دارای جریان نامناسب می‌تواند Reading را تغییر دهد.
برندهای مختلفی Temperature Sensor و RTD صنعتی تولید می‌کنند.
Endress+Hauser تجهیزات مختلف RTD و Temperature Measurement برای Process Industry ارائه می‌کند.
WIKA انواع PT100، RTD Assembly و Temperature Sensor صنعتی دارد.
JUMO نیز در زمینه RTD و Temperature Instrumentation فعالیت دارد.
Siemens تجهیزات Temperature Measurement برای Process Automation ارائه می‌کند.
ABB انواع Process Temperature Instrumentation تولید می‌کند.
OMEGA نیز RTD Probe و تجهیزات Measurement مختلف برای کاربردهای صنعتی و آزمایشگاهی عرضه می‌کند.
انتخاب برند باید پس از تعیین Range، Accuracy، Connection و شرایط Process انجام شود.
سنسور سنسور RTD چیست؟ RTD یک Sensor مقاومتی برای اندازه‌گیری Temperature است که با تغییر دما، Electrical Resistance عنصر حساس آن تغییر می‌کند. Platinum یکی از رایج‌ترین مواد مورد استفاده در این تجهیزات است.
انواع سنسور سنسور RTD شامل PT100، PT1000، مدل‌های دو سیمه، سه سیمه و چهار سیمه، Thin Film، Wire Wound، Probe، Surface، Threaded، Flanged و Hygienic هستند.
کاربرد سنسور سنسور RTD شامل اندازه‌گیری Temperature در صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، صنایع شیمیایی، غذایی، دارویی، نیروگاه، موتور، ژنراتور، HVAC، Pipe و Tank است.
برای انتخاب RTD باید Temperature Range، Accuracy Class، Wiring، Probe Size، Connection، Material، Response Time، IP Rating و سازگاری با PLC یا Temperature Transmitter بررسی شوند.
