Wat een weerstandstemperatuurdetector is
Een weerstandstemperatuurdetector meet temperatuur uit de verandering van de elektrische weerstand van zijn meetelement. De term beschrijft het detectieonderdeel en niet het complete instrument, en dat onderscheid is het praktische punt: wat eronder wordt geleverd is het element met zijn eigen onmiddellijke bescherming en zijn aansluitdraden, en niet een gemonteerd samenstel met een procesaansluiting, een kop en een klemmenblok.
Dat maakt het de juiste aankoop in twee situaties. De eerste is waar de koper zijn eigen behuizing heeft: een gegoten kunststof lichaam, een printplaat, een bewerkt metalen blok, een sondehuis van eigen ontwerp. De tweede is waar het meetelement wordt gekocht om in iets anders te worden ingebouwd, of om te worden vervangen in een instrument dat rond een deel met aansluitdraden is ontworpen, en waar een volledig samenstel met een procesaansluiting de verkeerde vorm en de verkeerde prijs zou hebben.
Twee families vallen onder dezelfde noemer. De metaalelementen, waarvan platina de gebruikelijke keuze is en Pt100 en Pt1000 de bekende aanduidingen, hebben een weerstand die stijgt naarmate ze warmer worden en die een gepubliceerde curve volgt die het ene element vrijwel net zo volgt als het andere. De halfgeleiderthermistors, in het bijzonder het type met negatieve temperatuurcoëfficiënt, hebben een weerstand die daalt naarmate ze warmer worden en over een smalle spanne veel steiler verandert. Beide zijn in letterlijke zin weerstandstemperatuurdetectoren, en beide worden als onderdeel met aansluitdraden geleverd, maar ze zijn in een circuit niet uitwisselbaar.
Dat onderscheid is commercieel van belang. Een koper die een aflezing nodig heeft die consistent blijft tussen instrumenten en later verifieerbaar is, koopt een platina-element en betaalt voor zijn curve. Een koper die een fijne resolutie over een smalle spanne nodig heeft, in een thermostaat, een accupakket of een huishoudelijk apparaat, koopt een thermistor en betaalt daar een fractie van de prijs voor. Het ene als het andere verkopen is waar de techniek misgaat.
Hoe een weerstandstemperatuurdetector meet
Weerstand verandert met temperatuur omdat het elektrische gedrag van het materiaal verandert. In een metaal verstrooit het rooster de ladingsdragers meer naarmate het harder trilt, dus stijgt de weerstand met de temperatuur op een manier die over een gematigde spanne bijna lineair is en door één coëfficiënt wordt bepaald, ongeveer 0,00385 per graad voor platina. In een halfgeleiderthermistor verandert het aantal beschikbare ladingsdragers met de temperatuur, en bij een type met negatieve coëfficiënt overheerst dat effect en daalt de weerstand steil: de verandering per graad bij kamertemperatuur is een veelvoud van die van een platina-element.
Steilheid is de afweging. Een steile curve onderscheidt een kleine temperatuurstap gemakkelijk, en daarom past een thermistor bij een thermostaat die een nauwe band moet aanhouden zonder een dure omzetter. Diezelfde steilheid maakt de curve over een brede spanne sterk niet-lineair, dus de aflezing moet tegen het werkelijke element worden gelineariseerd en niet tegen een gepubliceerde standaardcurve. Een platina-element is vlakker en regelmatiger, en dat is wat zijn curve gestandaardiseerd maakt en zijn aflezingen vergelijkbaar tussen instrumenten en over jaren.
Leidingweerstand is de fout waarvan het verrassende karakter de reden is dat de bedradingsconventie bestaat. In een tweedraadsaansluiting wordt de weerstand van de koperdraden bij de weerstand van het element opgeteld en verschijnt als een temperatuurafwijking die het leescircuit niet van de meting kan onderscheiden. Een driedraadsaansluiting heft het effect van gelijke aders op, en daarom is die het gebruikelijke compromis. Een vierdraadsaansluiting haalt leidingweerstand vrijwel volledig uit de meting. De keuze is een meetbeslissing, en ze wordt samen met het element genomen en niet daarna.
Zelfopwarming is de andere fout. Elke meetstroom dissipeert vermogen in het element, en de resulterende temperatuurstijging hangt af van hoe snel de warmte via het eigen lichaam van het element en via waar het tegenaan is gemonteerd kan ontsnappen. Een klein element in stilstaande lucht warmt meer op dan hetzelfde element in een stromende vloeistof, dus de toegestane meetstroom hangt van de installatie af en niet van het element alleen. Daarom is een dissipatieconstante, waar die wordt gepubliceerd, een uitspraak over een vermelde toestand en niet een algemene eigenschap.
Configuratiekeuzes
Het grootste deel van de specificatie wordt bepaald door deze beslissingen en niet door de nauwkeurigheidsklasse. Elke beslissing beperkt de volgende, en daarom worden ze op volgorde vastgesteld.
| Beslissing | Opties om te bepalen | Wat het werkelijk bepaalt |
| Elementmateriaal | Platina, nikkel, koper, of een halfgeleiderthermistor met een negatieve of positieve coëfficiënt | De vorm van de weerstand-temperatuurcurve, of die gestandaardiseerd is, en dus of de aflezing door een ander instrument kan worden gereproduceerd of tegen een referentie kan worden geverifieerd. |
| Nominale weerstand | 100 Ω, 1.000 Ω en andere voor platina; enkele kilo-ohm bij de referentietemperatuur voor een thermistor | De weerstand die het leescircuit moet onderscheiden en de meetstroom die het kan gebruiken. Een element van 1.000 Ω geeft vier keer het signaal van een van 100 Ω bij dezelfde stroom, wat ertoe doet waar de leidingweerstand aanzienlijk is. |
| Tolerantieklasse | Een klasse of graad die de toegestane afwijking bij de referentietemperatuur en over het bereik vastlegt | Hoe ver het element van de standaardcurve mag liggen. Twee elementen van dezelfde klasse komen dicht bij elkaar; zonder vermelde klasse komen twee elementen alleen dicht bij elkaar in de buurt van de referentietemperatuur. |
| Aantal aders | Twee, drie of vier draden, en waar het element een thermistor is, vrijwel altijd twee draden | Hoeveel leidingweerstand in de aflezing achterblijft. Dit is de beslissing die het vaakst een aflezing die het over een lange run houdt scheidt van een die dat stilzwijgend niet doet. |
| Elementbouw | Draadgewonden op een drager, dunne film op een substraat, of een gegoten of in glas ingekapselde kraal | Trillingsbestendigheid, hoe snel het element reageert, hoe klein het kan worden gemaakt, en hoeveel van de nauwkeurigheid van het samenstel de levensduur overleeft. |
| Bescherming en ader | Kaal element, glas- of harsinkapseling, een metalen buis, en de isolatie en lengte van de aansluitdraden | Wat het element in bedrijf overleeft en hoe het in de eigen behuizing van de koper wordt gemonteerd. De temperatuurclassificatie van de aderisolatie is een aparte grens naast het bereik van het element en is vaak degene die werkelijk het eerst wordt bereikt. |
Hoe u een weerstandstemperatuurdetector kiest
| Criterium | Hoe u dit bepaalt | Waarom het de uitkomst bepaalt |
| Of de aflezing tussen instrumenten moet overeenkomen | Vraag of twee punten worden vergeleken, of een aflezing later wordt herhaald, of de waarde wordt geauditeerd. | Dit is de vraag die de twee families scheidt. Een gestandaardiseerde curve is wat overeenstemming mogelijk maakt, en een thermistor heeft die niet bij een bruikbare tolerantie. |
| De spanne die moet worden gedekt | Neem het werkbereik en de uitschieters, en vergelijk die met de lineariteit van de beschikbare curve. | Een platina-element dekt een brede spanne met een vlakke curve. Een thermistor onderscheidt fijn over een smal venster en houdt daarna op praktisch te zijn, omdat de weerstandsverandering per graad aan de uiteinden van zijn bereik instort. |
| De werkelijk vereiste resolutie | Vermeld de kleinste temperatuurverandering die de toepassing moet laten zien, en niet de kleinste die het instrument kan weergeven. | Resolutie wordt gekocht met signaal en met omzetterkwaliteit. Waar de eis grof is, volstaan een platina-element en een bescheiden omzetter; waar die fijn is over een smalle band, is de thermistor de goedkopere route naar hetzelfde resultaat. |
| Afstand tot het leescircuit | Meet de run en bepaal het aantal aders voordat het element wordt besteld. | Leidingweerstand wordt in een tweedraadscircuit bij de meting opgeteld en kan alleen met meer aders worden opgeheven. De bedradingsbeslissing wordt één keer genomen, bij het element, en kan later niet in software worden teruggedraaid. |
| Beschikbare meetstroom | Stel vast hoeveel stroom het leescircuit kan leveren en welk vermogen dat in het element dissipeert. | Te weinig stroom en het signaal verdwijnt in de ruis; te veel en het element warmt zichzelf tot een meetfout op. Een element met lage weerstand vergeeft meer van de twee, en dat is een reden dat platina-elementen van 1.000 Ω gangbaar zijn. |
| Hoe het element wordt gemonteerd | Bepaal of het wordt ingegoten, geklemd, in een bewerkte uitsparing gestoken of tegen een oppervlak gehouden. | Het thermische pad van het element naar wat wordt gemeten maakt deel uit van de meting. Een element met een uitstekende tolerantie en een slecht thermisch pad geeft een aflezing van zijn eigen omgeving. |
| Certificering en herleidbaarheid | Vermeld of een certificaat nodig is en wat erop moet staan. | Bij een element met aansluitdraden is dit in de meeste gevallen een aparte aankoop, en die moet samen met het element worden geregeld en niet later worden toegevoegd, omdat het aan het specifieke geleverde onderdeel hangt. |
De dichtstbijzijnde alternatieven
Dit zijn de typen die een aanvraag voor een weerstandstemperatuurdetector meestal blijkt te zijn, en het punt waarop de keuze echt wordt beslist.
| Dichtstbijzijnde alternatief | Wat het onderscheidt van een weerstandselement |
| RTD-temperatuursensoren | Hetzelfde meetprincipe geleverd als een compleet samenstel: element in een huls, met een procesaansluiting en een aansluitkop. Waar de eis een gemonteerde en aansluitbare sonde is in plaats van een onderdeel, is het samenstel de volledigere specificatie en is deze pagina de verkeerde. |
| Thermokoppels | Wekt een spanning op in plaats van een weerstand te veranderen, dus heeft geen meetstroom nodig, reageert snel en overleeft hogere temperaturen. Wat het inlevert is de consistentie tussen instrumenten die een gestandaardiseerde weerstandscurve biedt. |
| Temperatuurtransmitters | Leest het element en zet het om in een lusuitgang, en meet zelf niets. Waar het element als onderdeel wordt geleverd, wordt de transmitter er gewoonlijk los van gemonteerd en niet in een kop. |
| Temperatuurregelaars | Leest het element en stuurt een verwarming of koeling naar een instelpunt. Het is waar een element met aansluitdraden meestal terechtkomt, en het is het onderdeel dat op de curve en het aantal aders van het element moet worden geconfigureerd. |
| Digitale thermometers | Draagbaar en compleet, met eigen display en batterij, bedoeld voor steekproeven. Het bevat een element van een of andere soort en is geen vervanging daarvoor, omdat het niet in een ander instrument kan worden ingebouwd of in een proces kan worden achtergelaten. |
De twee families delen een naam en bijna niets anders. Bepaal eerst of de aflezing tussen instrumenten reproduceerbaar moet zijn, kies dan het element, en kies dan het aantal aders.
Wat u in de aanvraag opneemt
Het eerste antwoord kan een offerte zijn in plaats van een reeks vragen, als de aanvraag deze gegevens bevat. Is een waarde niet bekend, stuur dan de beschrijving van de meetopgave en wij bevestigen wat daaruit volgt.
- Elementfamilie, of het vereiste afleesgedrag als de familie open is
- Nominale weerstand bij de referentietemperatuur
- Tolerantieklasse of graad, en de norm waartegen die is opgegeven
- Temperatuurbereik en de verwachte verandering per graad
- Aantal aders dat het leescircuit vereist
- Elementbouw en de beschikbare afmetingen op de montageplek
- Inkapseling, buismateriaal en hoe het element wordt gemonteerd
- Aderlengte, isolatiemateriaal van de ader en de temperatuurclassificatie ervan
- Of een certificaat of een traceerbare kalibratie nodig is
- Hoeveelheid, bestemmingshaven en gewenste leverdatum