recent
أخبار ساخنة

ما هو حساس الحرارة RTD

ادمن
الصفحة الرئيسية


ما هو حساس الحرارة RTD
ما هو حساس الحرارة RTD

حساس الحرارة RTD أو الكواشف الحرارية Resistance Temperature Detector وتختصر RTD ويعرف أيضا بResistance Thermometer وهو حساس (مستشعر) تتغير مقاومته مع تغير درجة الحرارة، فهو جهاز إلكتروني يستخدم لتحديد درجة الحرارة عن طريق قياس مقاومة السلك الكهربائي. وهو متوفر بقيم مختلفة لدرجة الحرارة / المقاومة حسب متطلبات التطبيق.

ما هو حساس الحرارة RTD


هو أداة ( مجس ) لقياس درجة الحرارة ، وهو من أقدم أنواع المجسات بدأ استخدام المقاومة الكهربائية بوصفها كشفا حراريا لقياس درجة الحرارة منذ القرن التاسع عشر الميلادي، ويعتمد مبدأ عمله على تغير مقاومة المعادن مع درجات الحرارة ، ويتم اختيار معادن ذات معامل حراري كبير ( زيادة الحساسية ) وتكون ذات معامل حراري موجب - أي تزيد المقاومة بزيادة درجات الحرارة - ، و يكون السلك رفيعا جدا يتراوح قطره ( 0.1- 0.05 ) ملم ، وذا مقاومة عالية للتآكل، ويكون ملفوفا على عازل من السيراميك.

تركيب حساس الحرارة RTD

تركيب حساس الحرارة RTD
تركيب حساس الحرارة RTD

ويتكون RTD من عنصر مقاومة وأسلاك نحاسية معزولة، و أكثر عدد من الأسلاك شيوعًا هو 2 ؛ لكن بعض RTD بها 3 أو 4 أسلاك. العنصر المقاوم هو عنصر استشعار درجة الحرارة في حساس RTD. وعادة ما يكون بلاتينيًا لأنه مادة مستقرة للغاية بمرور الوقت ، وله نطاق درجة حرارة واسع ، ويوفر علاقة خطية تقريبًا بين درجة الحرارة والمقاومة وله خمول كيميائي.
كما يستخدم النيكل أو النحاس أيضا في صناعه العنصر المقاوم.

رمز حساس الحرارة RTD

رمز حساس الحرارة RTD
رمز حساس الحرارة RTD

يوضح الشكل السابق رمز حساس الحرارة RTD.

مبدأ عمل حساس الحرارة RTD


يعمل حساس الحرارة RTD باستخدام مبدأ أساسي هو مع زيادة درجة حرارة المعدن ، تزداد مقاومة تدفق الكهرباء. يمر تيار كهربائي عبر المستشعر ، ويستخدم عنصر المقاومة لقياس مقاومة التيار الذي يمر عبره.
مع زيادة درجة حرارة عنصر المقاومة تزداد المقاومة الكهربائية أيضًا. و المقاومة الكهربائية تقاس بالأوم ويمكن بعد ذلك تحويل قيمة المقاومة إلى درجة حرارة بناءً على خصائص العنصر.

ومن الجدير بالذكر ان يتراوح وقت الاستجابة النموذجي لـ RTD يتراوح بين 0.5 و 5 ثوانٍ مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي لا تتطلب استجابة فورية.

و يزداد حالیا الاتجاه لاستخدام الــ RTD نظرا للدقة الممتازة Excellent accuracyفى مدى واسع من قياس درجة الحرارة ، والمنافسة في السعر، ھذا بالإضافة إلى صغر حجمها وعدم الحاجة إلى أسلاك تمديد خاصة مثل الازدواج الحرارى ، كما أن الــ RTD أكثر دقة من الــ Thermocouple.

خصائص حساس الحرارة RTD


من أهم خصائص الكواشف الحرارية ما يأتي:

الدقة: تتراوح نسبة الخطأ في القياس للكواشف بين (1 - 0.5) درجة فهرنهايت.
الاستقرارية: قدرة الكاشف على الاحتفاظ بالعلاقة نفسها بين المقاومة الكهربائية والتغير في درجة الحرارة بعد الاستخدام مدة طويلة.
الاستجابة: سرعة تغير مقاومة الكاشف عند تغير درجة الحرارة فجأة.
التسخين الذاتي: خصيصة التسخين بسبب سريان تيار كهربائي في الكاشف؛ ما يزيد نسبة الخطأ في القيس.

توصيل الكواشف الحرارية في دارات القياس

توصيل حساس الحرارة RTD في دارات القياس
توصيل حساس الحرارة RTD في دارات القياس

يبين الشكل السابق كيفية توصيل حساس الحرارة (RTD) بالدارة الكهربائية لتوليد إشارة كهربائية تتناسب مع درجة الحرارة.

أنواع الكواشف الحرارية


 توصف الكواشف الحرارية تبعا لمادة التصنيع، ومن اشهرها:

الكواشف الحرارية البلاتينية Platinum RTD


يتكون هذا الكاشف من سلك رفيع من البلاتين ملفوف على عازل من السيراميك، وتكون مقاومة سلك البلاتين عند درجة الصفر سيلسيوس 100 أوم، تستخدم الكواشف الحرارية من هذا النوع لقياس درجات الحرارة المتوسطة حتى درجة حرارة (600 درجة) سيلسيوس أو أكثر وتمتاز بدقة قياس عالية.

الكواشف الحرارية النحاسية Copper RTD


يستخدم هذا النوع من الكواشف لقياس درجات الحرارة من -150 درجة إلى 200 درجة سيلسيوس، ويمتاز باستقراريته، وخطيته، ودقته العالية، وبخاصة في درجة حرارة الجو المحيط.

الكواشف الحرارية النيكلية Nickel RTD


يتكون هذا الكاشف من سلك من النيكل ملفوف على عازل من السيراميك، ويستخدم هذا النوع لقياس درجات الحرارة من 70 درجة إلى 150درجة سيلسيوس، وليس من الشائع استخدام هذا النوع من الكواشف مقارنة بالكواشف البلاتينية التي تمتاز برخص ثمنها، وكفاءتها العالية، ومن عيوبها عدم تحملها درجات الحرارة العالية.

مميزات حساس الحرارة RTD

تستخدم RTD في صناعات مختلفة بما في ذلك ؛ السيارات والتطبيقات البحرية والصناعية. وفيما لي يبعض مميزات استخدام حساس RTD هي :
  • درجة عالية من الدقة.
  • ثابتة.
  • توفير الاستقرار على المدى الطويل.
  • قابلية عالية للتكرار·
  • مناسبة للبيئات القاسية ·
  • لديها نطاق درجة حرارة عالية (حسب مادة عنصر المقاومة).

المصادر
كتاب الاتصالات والالكترونيات المنهج الأردني.
google-playkhamsatmostaqltradent