Що таке термоперетворювач опору
Термоперетворювач опору міряє температуру за зміною електричного опору свого чутливого елемента. Сама назва описує чутливу частину, а не готовий прилад, і ця різниця є практичною: під нею постачають елемент із власним безпосереднім захистом і вивідними проводами, а не змонтований вузол із технологічною різьбою, головкою й клемною колодкою.
Тому це правильна покупка у двох ситуаціях. Перша це коли покупець має власний корпус: литий пластиковий корпус, друковану плату, оброблений металевий блок, зонд власної конструкції. Друга це коли чутливий елемент купують, щоб вбудувати в щось інше, або замінити всередині пристрою, який був спроєктований під деталь із виводами, і де повний вузол із приєднанням до процесу був би не тієї форми й не тієї ціни.
Під цією назвою стоять дві родини. Металеві елементи, з яких платина є звичним вибором, а Pt100 і Pt1000 знайомими позначеннями, мають опір, що зростає в міру нагрівання і йде за опублікованою кривою, якої один елемент тримається майже як інший. Напівпровідникові термістори, зокрема тип із негативним температурним коефіцієнтом, мають опір, що падає в міру нагрівання і змінюється значно крутіше на вузькій смузі. І те, і те буквально є термоперетворювачем опору, і те, і те постачають як деталь із виводами, але в схемі вони не взаємозамінні.
Різниця має й комерційне значення. Покупець, якому потрібен відлік, що зберігає узгодженість між приладами і який згодом можна перевірити, купує платиновий елемент і платить за його криву. Покупець, якому потрібне дрібне розрізнення на вузькій смузі, у термостаті, акумуляторній батареї чи побутовому приладі, купує термістор і платить за нього частку ціни. Продати одне за інше це і є місце, де інженерія ламається.
Як термоперетворювач опору вимірює
Опір змінюється з температурою, бо змінюється електрична поведінка матеріалу. У металі ґратка розсіює носії заряду сильніше, коли коливається дужче, тому опір зростає з температурою майже лінійно в помірній смузі й керується одним коефіцієнтом, близько 0,00385 на градус для платини. У напівпровідниковому термісторі змінюється кількість доступних носіїв заряду, і для типу з негативним коефіцієнтом цей ефект домінує, а опір падає круто: зміна на градус за кімнатної температури в кілька разів більша, ніж у платинового елемента.
Крутість і є компромісом. Крута крива легко розрізняє малий приріст температури, і саме тому термістор підходить для термостата, який має тримати вузьку смугу без дорогого перетворювача. Та сама крутість робить криву сильно нелінійною на широкій смузі, тому відлік треба лінеаризувати за фактичним елементом, а не за опублікованою стандартною кривою. Платиновий елемент лагідніший і регулярніший, і саме тому його крива стандартизована, а відліки порівнювані між приладами й через роки.
Опір проводів це та похибка, через яку взагалі існує правило проводки. У двопровідному з'єднанні опір мідних проводів додається до опору елемента і постає як температурний зсув, який схема відліку не може відрізнити від вимірювання. Трипровідне з'єднання компенсує вплив однакових проводів, і тому воно є звичним компромісом. Чотирипровідне майже повністю вилучає опір проводів із вимірювання. Вибір є рішенням про вимірювання, і його ухвалюють разом з елементом, а не після.
Саморозігрів це друга похибка. Будь-який струм збудження розсіює потужність в елементі, і підйом температури, що виникає, залежить від того, як швидко тепло йде через тіло елемента і через те, до чого його прикріплено. Малий елемент у нерухомому повітрі нагрівається більше, ніж той самий елемент у рухомій рідині, тому припустимий струм збудження залежить від монтажу, а не лише від елемента. Тому й стала розсіювання, де її публікують, є твердженням про зазначені умови, а не загальною властивістю.
Варіанти конфігурації
Більшу частину специфікації визначають саме ці рішення, а не клас похибки. Кожне обмежує наступне, тому їх узгоджують по порядку.
| Рішення | Варіанти на вибір | Що це насправді визначає |
| Матеріал елемента | Платина, нікель, мідь або напівпровідниковий термістор із негативним чи позитивним коефіцієнтом | Форму кривої опір-температура, те, чи вона стандартизована, а отже й те, чи можна відтворити відлік іншим приладом або перевірити його за еталоном. |
| Номінальний опір | 100 Ω, 1000 Ω та інші для платини; кілька кілоом за опорної температури для термістора | Опір, який має розрізнити схема відліку, і струм збудження, який вона може використати. Елемент на 1000 Ω дає вчетверо більший сигнал, ніж на 100 Ω за того самого струму, що важливо там, де опір проводів значний. |
| Клас допуску | Клас або градація, що визначає припустиме відхилення за опорної температури й у діапазоні | Наскільки елемент може відійти від стандартної кривої. Два елементи одного класу узгоджуються тісно; без зазначеного класу два елементи узгоджуються лише поблизу опорної температури. |
| Кількість проводів | Два, три або чотири проводи, а для термістора практично завжди два | Скільки опору проводів лишається у відліку. Це рішення найчастіше й відрізняє відлік, який тримається на довгій лінії, від того, який тихо не тримається. |
| Конструкція елемента | Дріт, намотаний на каркас, тонка плівка на підкладці або лита чи скляна капсульована намистина | Стійкість до вібрації, швидкодію елемента, розмір, до якого його можна зробити, і те, скільки точності вузла переживе експлуатацію. |
| Захист і виводи | Голий елемент, скляна або смоляна капсуляція, металева трубка, а також ізоляція й довжина вивідних проводів | Що елемент витримує в роботі і як його вставити у власний корпус покупця. Температурна категорія ізоляції виводів є окремою межею від діапазону елемента і часто саме вона досягається першою. |
Як вибрати термоперетворювач опору
| Чинник | Як це з'ясувати | Чому це визначає відповідь |
| Чи має відлік узгоджуватися між приладами | Спитайте, чи порівнюватимуть дві точки, чи повторюватимуть відлік згодом, чи перевірятимуть значення під час аудиту. | Це те питання, яке розводить дві родини. Узгодженість стає можливою завдяки стандартизованій кривій, а термістор такої кривої з придатною точністю не має. |
| Смуга, яку треба покрити | Візьміть робочий діапазон і виходи за межі, тоді порівняйте його з лінійністю доступної кривої. | Платиновий елемент покриває широку смугу лагідною кривою. Термістор дрібно розрізняє у вузькому вікні й далі стає недоцільним, бо зміна опору на градус на краях його діапазону падає. |
| Потрібне розрізнення | Укажіть найменшу зміну температури, яку застосування має показати, а не найменшу, яку прилад може відобразити. | Розрізнення купують сигналом і якістю перетворювача. Там, де вимога груба, платиновий елемент і скромний перетворювач справляються; там, де вона дрібна на вузькій смузі, термістор є дешевшим шляхом до того самого результату. |
| Відстань до схеми відліку | Виміряйте лінію і вирішіть кількість проводів до того, як замовити елемент. | У двопровідному колі опір проводів додається до вимірювання, і скасувати його можна лише більшою кількістю проводів. Рішення про проводку ухвалюють один раз, на елементі, і потім у програмному забезпеченні його не надолужити. |
| Доступне збудження | З'ясуйте, скільки струму може дати схема відліку і яку потужність він розсіює в елементі. | Занадто мало струму і сигнал тоне в шумі; занадто багато і елемент нагріває себе до похибки. Елемент із малим опором у цьому сенсі поступливіший, і це одна з причин, чому платинові елементи на 1000 Ω поширені. |
| Як елемент встановлено | Вирішіть, чи він залитий, затиснутий, вставлений в оброблену кишеню або притиснутий до поверхні. | Тепловий шлях від елемента до того, що міряють, є частиною вимірювання. Елемент із чудовим допуском і поганим тепловим шляхом дає відлік свого оточення. |
| Сертифікація та простежуваність | Укажіть, чи потрібен сертифікат і що саме в ньому має бути. | Для деталі з виводами це в більшості випадків окрема покупка, і її треба влаштувати разом з елементом, а не додавати пізніше, бо вона прив'язана до конкретної поставленої деталі. |
Найближчі альтернативи
Це типи, якими зазвичай виявляється запит на термоперетворювач опору, і точка, у якій вибір справді визначається.
| Найближча альтернатива | Чим вона відрізняється від чутливого елемента опору |
| Температурні сенсори опору | Той самий принцип вимірювання, поставлений як готовий вузол: елемент у чохлі, з приєднанням до процесу й клемною головкою. Там, де потрібен змонтований і приєднуваний зонд, а не деталь, вузол є повнішою специфікацією, а ця сторінка не та. |
| Термопари | Створює напругу, а не змінює опір, тому не потребує збудження, реагує швидко і витримує вищі температури. Чого вона поступається, то це узгодженості між приладами, яку дає стандартизована крива опору. |
| Перетворювачі температури | Читає елемент і переводить його у вихід у коло, а сам нічого не міряє. Там, де елемент поставлено як деталь, перетворювач зазвичай ставлять окремо від нього, а не в головку. |
| Регулятори температури | Читає елемент і веде нагрівач або охолоджувач до уставки. Саме там деталь із виводами найчастіше й опиняється, і саме його треба налаштувати на криву елемента та кількість проводів. |
| Цифрові термометри | Портативний і готовий, із власним дисплеєм і батареєю, призначений для вибіркових перевірок. Він містить елемент якогось типу і не є його заміною, бо його не вбудувати в інший пристрій і не лишити в процесі. |
Дві родини мають спільну назву і майже нічого більше. Спершу вирішіть, чи має відлік бути відтворюваним між приладами, тоді оберіть елемент, а тоді кількість проводів.
Що додати до запиту
Перша відповідь може бути пропозицією, а не набором запитань, якщо запит містить ці дані. Якщо цифра невідома, надішліть опис задачі, і ми підтвердимо, що з нього випливає.
- Родина елемента або потрібна поведінка відліку, якщо родина ще відкрита
- Номінальний опір за опорної температури
- Клас допуску або градація та стандарт, за яким їх зазначено
- Діапазон температур і очікувана зміна на градус
- Кількість проводів, потрібна схемі відліку
- Конструкція елемента й розміри, доступні в місці монтажу
- Капсуляція, матеріал трубки і те, як елемент встановлюватимуть
- Довжина виводів, матеріал їхньої ізоляції та її температурна категорія
- Чи потрібні сертифікат або простежуване калібрування
- Кількість, порт призначення та потрібна дата постачання