Что такое преобразователь температуры термосопротивления
Термосопротивление как измерительный компонент определяет температуру по изменению электрического сопротивления своего чувствительного элемента. Речь идёт именно о чувствительном элементе, а не о приборе целиком, и различие здесь практическое: под этим названием поставляется элемент с его собственной защитой и соединительными проводами, а не собранное изделие с процессным присоединением, головкой и клеммной колодкой.
Поэтому это верная покупка в двух случаях. Первый - когда у покупателя собственный корпус: литой пластмассовый корпус, печатная плата, обработанный металлический блок, корпус зонда своей конструкции. Второй - когда элемент берут, чтобы встроить его в другое изделие или заменить им часть прибора, рассчитанного на компонент с выводами, где цельная сборка с процессным присоединением была бы не той формы и не той стоимости.
Под одним названием работают два семейства. Металлические элементы, из которых платина обычный выбор, а Pt100 и Pt1000 привычные обозначения, дают сопротивление, растущее при нагреве и следующее опубликованной кривой, которую один элемент воспроизводит так же, как другой. Полупроводниковые терморезисторы, особенно с отрицательным температурным коэффициентом, теряют сопротивление при нагреве и меняются гораздо круче в узком диапазоне. Оба в буквальном смысле являются термосопротивлениями, оба поставляются как компоненты с выводами, но в цепи они взаимозаменяемыми не являются.
Различие важно и коммерчески. Покупателю, которому нужно показание, согласованное между приборами и проверяемое сверкой позже, нужен платиновый элемент - за его кривую и платят. Покупателю, которому нужна высокая разрешающая способность в узком окне, в термостате, в батарейном блоке или в бытовой технике, нужен терморезистор, и платит он долю цены. Подмена одного другим - там, где инженерия даёт ошибку.
Как преобразователь температуры термосопротивления выполняет измерение
Сопротивление меняется с температурой, потому что меняется электрическое поведение материала. В металле решётка сильнее рассеивает носители заряда, чем сильнее вибрирует, поэтому сопротивление растёт с температурой почти линейно на умеренном участке и описывается одним коэффициентом - для платины около 0,00385 на градус. В полупроводниковом терморезисторе меняется число доступных носителей заряда, и у типа с отрицательным коэффициентом этот эффект главный: сопротивление падает круто, и изменение на градус при комнатной температуре в несколько раз больше, чем у платинового элемента.
Крутизна - это и есть размен. Крутая кривая легко различает малое изменение температуры, поэтому терморезистор подходит для термостата, который должен держать узкую полосу без дорогого преобразователя. Та же крутизна делает кривую сильно нелинейной на широком диапазоне, поэтому показание линеаризуют по фактическому элементу, а не по опубликованной стандартной кривой. Платиновый элемент мягче и правильнее - именно поэтому его кривая стандартизована, а показания сопоставимы между приборами и от года к году.
Сопротивление подводящих проводов - та погрешность, из-за которой и придумано правило подключения. В двухпроводной схеме сопротивление медных проводов прибавляется к сопротивлению элемента и выглядит как смещение по температуре, которое измерительная цепь не отделяет от измерения. Трёхпроводная схема снимает влияние одинаковых проводов, поэтому она и есть обычный компромисс. Четырёхпроводная схема почти полностью устраняет сопротивление проводов из результата. Это решение по части измерения, и его принимают вместе с элементом, а не после.
Самонагрев - вторая погрешность. Любой ток возбуждения рассеивает в элементе мощность, и вызванный этим подъём температуры зависит от того, как быстро тепло уходит через тело элемента и через то, к чему он прижат. Маленький элемент в неподвижном воздухе нагревается сильнее, чем тот же элемент в движущейся жидкости, поэтому допустимый ток возбуждения зависит от условий монтажа, а не от одного только элемента. Поэтому постоянная рассеивания, когда её публикуют, - утверждение о конкретном условии, а не общее свойство.
Варианты конфигурации
Большую часть спецификации определяют именно эти решения, а не класс точности. Каждое ограничивает следующее, поэтому их и утверждают по порядку.
| Решение | Что нужно зафиксировать | Что это на самом деле определяет |
| Материал элемента | Платина, никель, медь или полупроводниковый терморезистор с отрицательным либо положительным коэффициентом | Форма кривой зависимости сопротивления от температуры, стандартизована ли она и, как следствие, можно ли воспроизвести показание другим прибором или сверить его с эталоном. |
| Номинальное сопротивление | 100 Ω, 1 000 Ω и другие значения для платины; несколько килоом при опорной температуре для терморезистора | Какое сопротивление измерительная цепь должна разрешить и какой ток возбуждения она может дать. Элемент на 1 000 Ω формирует в четыре раза больший сигнал, чем элемент на 100 Ω, при том же токе, а это важно там, где сопротивление подводящих проводов существенно. |
| Класс допуска | Класс или группа, определяющие допустимое отклонение при опорной температуре и по всему диапазону | Насколько элемент может отойти от стандартной кривой. Два элемента одного класса согласуются близко; если класс не указан, два элемента согласуются только вблизи опорной температуры. |
| Число проводников | Две, три или четыре жилы, а у терморезистора по сути почти всегда две | Сколько сопротивления подводящих проводов остаётся внутри показания. Именно это решение чаще всего отделяет показание, которое держится на длинной линии, от того, которое незаметно этого не делает. |
| Конструкция элемента | Намоточный на каркасе, тонкоплёночный на подложке или бусинковый - литой либо в стеклянной капсуле | Стойкость к вибрации, как быстро элемент отвечает, каких размеров он достижим и насколько погрешность сборки сохраняется в эксплуатации. |
| Защита и выводы | Голый элемент, инкапсуляция в стекло или смолу, металлическая трубка, а также изоляция подводящих проводов и их длина | Что элемент выдерживает в эксплуатации и как он встаёт в корпус покупателя. Температурный предел изоляции проводов - отдельный предел, отличный от диапазона элемента, и чаще всего первым достигается именно он. |
Как выбрать преобразователь температуры термосопротивления
| Фактор | Как это решить | Почему от этого зависит ответ |
| Нужно ли согласие показаний между приборами | Спросите, будут ли сравниваться две точки, будет ли показание снято повторно позже или значение пойдёт в аудит. | Это тот вопрос, который разделяет два семейства. Стандартизованная кривая - то, что делает согласие возможным, а у терморезистора такой кривой нет на полезном допуске. |
| Покрываемый диапазон | Возьмите рабочую область и отклонения, затем сравните их с линейностью доступной кривой. | Платиновый элемент покрывает широкий диапазон мягкой кривой. Терморезистор даёт тонкое разрешение в узком окне, а после перестаёт быть практичным: изменение сопротивления на градус схлопывается на концах его диапазона. |
| Разрешающая способность, которая действительно нужна | Укажите наименьшее изменение температуры, которое должно показать приложение, а не наименьшее, которое может отобразить прибор. | Разрешающая способность покупается сигналом и качеством преобразователя. Когда требование грубое, хватает платинового элемента и умеренного преобразователя; когда оно тонкое в узкой полосе, терморезистор - более дешёвый путь к тому же результату. |
| Расстояние до измерительной цепи | Измерьте длину линии и определите число проводников до того, как элемент заказан. | В двухпроводной схеме сопротивление подводящих проводов добавляется к результату и снимается только дополнительными жилами. Решение по проводке принимается один раз, на элементе, и в программе к нему не вернуться. |
| Доступное возбуждение | Установите, какой ток способна дать измерительная цепь и какая мощность при этом рассеивается в элементе. | Малого тока - сигнал тонет в шумах; большого - элемент разогревает себя в погрешность показания. Элемент с малым сопротивлением из двух более терпим, и вот почему платиновые элементы на 1 000 Ω так распространены. |
| Как элемент крепят | Решите, как он ставится: в компаунд, в зажим, в обработанное гнездо или прижимается к поверхности. | Тепловой путь от элемента до того, что измеряется, - часть измерения. Элемент с отличным допуском и плохим тепловым путём даёт показание о собственном окружении. |
| Сертификация и прослеживаемость | Укажите, нужен ли сертификат и что в нём должно быть написано. | Для элемента с выводами это в большинстве случаев отдельная покупка, и оформлять её нужно вместе с элементом, а не добавлять потом: она привязана к конкретному поставленному изделию. |
Ближайшие альтернативы
преобразователь температуры термосопротивления: какие типы обычно имеют в виду в запросе и где на самом деле решается выбор.
| Ближайшая альтернатива | Что отличает его от чувствительного элемента термосопротивления |
| Термопреобразователи сопротивления | Тот же измерительный принцип, но поставленный как законченная сборка: элемент в гильзе, с процессным присоединением и клеммной головкой. Когда нужен установленный и подключаемый зонд, а не компонент, сборка задаёт требование полнее, и искать его нужно не на этой странице. |
| Термопары | Вырабатывает напряжение вместо изменения сопротивления, поэтому не требует тока возбуждения, отвечает быстрее и держит более высокие температуры. Отдаёт при этом согласие между приборами, которое даёт стандартизованная кривая сопротивления. |
| Передатчики температуры | Считывает элемент и преобразует его в выход петли, сам при этом ничего не измеряя. Когда элемент поставляют как компонент, передатчик обычно ставят отдельно от него, а не в головке. |
| Регуляторы температуры | Считывают элемент и воздействуют на нагрев или охлаждение ради уставки. Именно туда чаще всего и попадает элемент с выводами, и именно этот прибор приходится настраивать под кривую элемента и под число жил. |
| Цифровые термометры | Переносные и законченные, с собственным дисплеем и батарейным питанием, для разовых замеров. Внутри них есть элемент какого-то типа, но заменой ему они не являются: встроить их в другое изделие или оставить в процессе нельзя. |
Два семейства разделяют название и почти ничего больше. Сначала решите, должно ли показание воспроизводиться между приборами, затем выберите элемент, затем число проводников.
Что включить в запрос
Первый ответ может быть предложением, а не списком вопросов, если запрос содержит эти данные. Если значение неизвестно, пришлите описание задачи - мы уточним, что из неё следует.
- Семейство элемента - или нужное поведение измерения, если семейство ещё не выбрано
- Номинальное сопротивление при опорной температуре
- Класс или группа допуска и стандарт, относительно которого он указан
- Температурный диапазон и ожидаемое изменение на градус
- Число проводников, требуемое измерительной цепью
- Конструкция элемента и размеры, доступные в точке монтажа
- Инкапсуляция, материал трубки и способ установки элемента
- Длина подводящих проводов, материал их изоляции и её температурный предел
- Нужен ли сертификат или прослеживаемая калибровка
- Количество, порт назначения и требуемая дата поставки