آیا تا به حال نام سنسورهای مقاومتی را شنیده‌اید؟ آیا با نحوه عملکرد سنسورهای مقاومتی آشنا هستید؟ سنسورهای مقاومتی با نام RTD هم شناخته می‌شوند و در گروه دماسنج‌هایی قرار دارند که می‌توانند تغییرات دما را در بازه‌ها و مکان‌های مختلف اندازه‌گیری کنند. این سنسورها به عنوان یکی از پراستفاده‌ترین و رایج‌ترین سنسورهای موجود شناخته می‌شوند و با توجه به ساختار و متریالی که در ساخت آن‌ها استفاده شده انواع و اقسام مختلفی دارند. اگر می‌خواهید با سنسور مقاومتی و نحوه عملکرد آن آشنا شوید پیشنهاد می‌کنیم که مطالعه این مقاله از ترمودیجیت را از دست ندهید.
سنسور مقاومتی چیست؟
سنسور مقاومتی یا Resistance Temperature Detector یک وسیله مناسب برای اندازه‌گیری دما است که همزمان با تغییر میزان دما مقاومت آن هم تغییر خواهد کرد. این سنسور به صورت کاملا حرفه‌ای و حداقل خطا در اندازه‌گیری می‌تواند دمای محیط را اندازه‌گیری کند، به همین دلیل در بخش‌های صنعتی و غیرصنعتی از آن استفاده می‌کنند.
کارآیی و اصول عملکردی سنسور مقاومتی
این سنسور مطابق با یک اصل اساسی کار می‌کند و در صورت پایبند بودن به این اصل می‌تواند عملکرد خوبی داشته باشد. این سنسور دارای یک عنصر مقاومتی و سیم‌های پلاتینیوم عایق است که دقت اندازه‌گیری را افزایش داده و میزان خطا را کم می‌کند.
زمانی که دمای یک فلز افزایش پیدا کند، مقاومت آن هم در برابر جریان الکتریسیته افزایش می‌یابد و باعث می‌شود تا یک جریان الکتریکی از سنسور عبور کند. عنصر، مقاومت جریان ورودی را اندازه‌گیری می‌کند و مطابق با آن دمای محیط را کنترل می‌کند.
نحوه اتصال سنسور مقاومتی
سنسورهای مقاومتی به روش‌های مختلفی به دستگاه‌ها و سایر قطعات متصل می‌شوند که مرسوم‌ترین روش‌های اتصال آن به شرح زیر هستند:
+ اتصال 2 سیمه
در اتصال 2 سیمه یک Lead Wire به انتهای عنصر مقاومت متصل شده و به عنوان یک روش ارزان قیمت شناخته می‌شود.
+ اتصال 3 سیمه
یکی از رایج‌ترین نحوه اتصالات سنسورهای مقاومتی نوع 3 سیمه آن است، در این روش دو هادی به یه طرف عنصر مقاومت و یک هادی دیگر به سمت دیگر عنصر مقاومت متصل می‌شود. برای عملکرد و کارایی بیشتر باید طول هادی، نوع و قطر سیم آن‌ها یکسان باشد.
+ اتصال 4 سیمه
در این روش از 4 سیم هادی برای اتصال به عناصر مقاومت استفاده می‌کنند، این روش از دو روش دیگر بسیار گران‌تر است.
انواع سنسور مقاومتی را بشناسید
برای ساخت سنسورهای مقاومتی از فلزات مختلفی مانند نیکل، مس و پلاتین استفاده می‌کنند بدین ترتیب سنسورها را بر اساس نوع متریال و فلزاتی که در ساخت آن‌ها استفاده شده است دسته‌بندی می‌کنند. سنسور ساخته شده از پلاتین در مقایسه با سایر سنسورها مقاومت و دوام بیشتری دارد و بسیار پایدار است. هر یک از این سنسورها در بازه دمای مختلفی فعالیت می‌کنند و فقط در آن بازه می‌توانند عملکرد خوبی داشته باشند:
‣ سنسور مسی
75- تا 150 درجه سانتی‌گراد
‣ سنسور پلاتینی
260- تا 650 درجه سانتی‌گراد
‣ سنسور نیکل
100- تا 200 درجه سانتی‌گراد
‣ سنسوری از آلیاژ نیکل و آهن
0 تا 200 درجه سانتی‌گراد
همچنین سنسورهای مقاومتی را بر اساس میزان مقاومتی که دارند به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌کنند:
‣ سنسور PT50
این سنسور در دمای 0 درجه سانتی‌گراد دارای 50 اهم مقاومت است. به دلیل بازه دمای محدود این سنسور از آن بسیار کمتر از سایر سنسورها استفاده می‌کنند.
‣ سنسور PT100
این سنسور در سه نوع ساده، سرامیکی و کونیک تولید می‌شود و قادر است تا دمای 200- را به راحتی اندازه‌گیری کند.
‣ سنسور PT500
یکی از سنسورهای رایج که در صنایع مختلف از آن استفاده می‌کنند این سنسور است، از جنس پلاتین ساخته شده و محدوده دمای بالا را اندازه‌گیری می‌کند.
‣ سنسور PT1000
در مکان‌هایی که برای اندازه‌گیری دما نیاز به دقت بسیاری دارید باید از این نوع سنسور استفاده کنید. قیمت این نوع سنسور نسبت به سایر مدل‌ها بسیار بالاست و در سه نوع سرامیکی، شیشه‌ای و فیلمانی قابل تولید هستند.
کاربردهای رایج سنسورهای مقاومتی
سنسورهای مقاومتی با توجه به ساختار و ویژگی‌هایی که دارند در بخش‌ها و صنایع مختلفی استفاده می‌شوند:
- در صنعت خودروسازی برای ساخت روغن موتور، مایع خنک کننده و غیره از سنسورهای مقاومتی استفاده می‌کنند.
- در صنایع غذایی و نوشیدنی‌ها برای اندازه‌گیری دمای مایعات و جامدات در فرآیند پردازش و ساخت محصول از سنسور مقاومتی استفاده می‌کنند.
- در ساخت سیستم‌های سرمایش و گرمایش، اندازه‌گیری دمای آب و سایر سیالات از سنسور مقاومتی استفاده می‌کنند.
- در صنعت داروسازی برای اندازه‌گیری دمای داروها و واکسن‌ها در زمان حمل و نقل و جابه‌جایی از سنسورهای مقاومتی استفاده می‌کنند.
- از دیگر کاربردهای سنسورهای مقاومتی می‌توان به صنایع ساخت راکتورهای هسته‌ای، نیروگاه‌های برق، صنعت هوافضا، ساخت موتورهای هواپیما و غیره اشاره کرد.
مزایا و معایب سنسور مقاومتی
در جدول زیر به مهم‌ترین مزایا و معایب سنسورهای مقاومتی اشاره می‌کنیم:
مزایا سنسور مقاومتی |
معایب سنسور مقاومتی |
| در طیف گسترده‌ای طراحی و تولید می‌شوند. | هزینه خرید و نصب آن‌ها نسبت به سایر مدل‌ها کمی بالاتر است. |
| سنسورهای مقاومتی به راحتی نصب و راه‌اندازی می‌شوند. | زمان پاسخ‌دهی این سنسور بسیار کمتر از ترموکوپل است. |
| در مدت زمان طولانی پایداری و مقاومت بالایی دارند. | این سنسور تحت تاثیر شوک و لرزش قرار دارد. |
| بهترین گزینه برای اندازه‌گیری دمای راه دور هستند. | این سنسورهای مقاومتی مدار اندازه‌گیری پیچیده‌ای دارند. |
| دمای دیفرانسیل به راحتی با این سنسور اندازه‌گیری می‌شود. | این سنسورها خود گرمایش هستند و موجب گرم شدن سنسور می‌شوند و بر اندازه‌گیری دما تاثیرگذار هستند. |
راهنمای انتخاب و خرید سنسور مقاومتی
در زمان خرید سنسورهای مقاومتی باید به چند نکته مهم توجه داشته باشید تا بهترین سنسور را انتخاب کنید.
- قبل از خرید سنسور مقاومتی باید محدوده دما را تعیین کنید، با توجه به محدوده دمای مورد نظرتان باید سنسور را انتخاب کنید.
- سنسورهای مقاومتی انواع و اقسام مختلفی دارند و باید با توجه به نوع کاربرد یکی از بهترین و مناسب‌ترین آن‌ها را انتخاب کنید.
- دقت سنسور مقاومتی را در نظر بگیرید، اگر به سنسورهایی با دقت بالا نیازی دارید باید به نوع سنسور توجه کنید.
- به دنبال یک سنسور با کیفیت بالا باشید تا دوام و ماندگاری خوبی داشته باشد، برند تولید کننده یکی از مهم‌ترین و تاثیرگذارترین عوامل در زمان خرید سنسور مقاومتی است.
نکات مهم استفاده و نگهداری از سنسورهای مقاومتی
برای استفاده از سنسورهای مقاومتی باید به چند نکته مهم توجه داشته باشید:
- مراقب خطاهای ناشی از عمق نوک سنسور باشید: اگر می‌خواهید دمای مشخصی را اندازه‌گیری کنید باید نقطه اتصال دما را به گونه‌ای تنظیم کنید که دمای مشخصی را اندازه بگیرد.
- مراقب خطاهای self-heating باشید: مقدار جریان مشخصی از سنسورهای مقاومتی عبور می‌کند تا میزان دمای دقیق را نشان دهد، اگر این جریان موجب گرم شدن سنسور شود اصطلاحا به این وضعیت Self-Heating گفته می‌شود. این مقدار اگر بیش از حد باشد موجب خطا در اندازه‌گیری می‌شود.
- به مقدار جریان RTD توجه کنید: جریان RTD با توجه به مشخصات سنسورها تعیین می‌شود و جریان نباید بیش از آنچه که تعیین شده باشد.
- مراقب سیم کشی Parallel wiring باشید: در زمان سیم‌کشی سنسورهای مقاومتی باید از دماسنج دابل استفاده کنید در غیر اینصورت جریان مشخص شده از دو recorder تامین و مقادیر دقیق ولتاژ مشخص نمی‌شود.
- به موقعیت conductors به recorder توجه کنید: دقت کنید که سیم به درستی به recorder متصل شده باشد تا دما را دقیق اندازه‌گیری کند.
بهترین سنسور مقاومتی به پیشنهاد ترمودیجیت
سنسور مقاومتی قادر است تا یک تغییر مکانیکی را به یک سیگنال الکتریکی خوانا تبدیل کند، این دستگاه الکترومکانیک می‌تواند در صنایع و بخش‌های مختلفی مورد استفاده قرار بگیرد. در این مقاله سعی کردیم تا در رابطه با سنسور مقاومتی، مزایا و معایب و انواع مختلف آن اطلاعات کامل و جامعی در اختیارتان قرار دهیم.
⁐ سوالات متداول درباره سنسورهای مقاومتی ⁐
1- محدوده دمای سنسورهای مقاومتی چقدر است؟
انواع سنسورهای مقاومتی در بازه دمای 50- تا 850 درجه سانتی‌گراد فعالیت می‌کند.
2- رایج‌ترین نوع سنسورهای مقاومتی کدامند؟
سنسورهای مقاومتی سه سیمه از دیگر سنسورها بسیار رایج‌تر و پرکاربردتر هستند.