سنسور RTD

سنسور دما وسیله‌ای است که برای اندازه‌گیری دما در صنایع گوناگون مانند ماشین‌سازی، نساجی، نفت و گاز، پتروشیمی و غیره مورداستفاده قرار می‌گیرد. به‌عنوان یکی از کاربردی‌ترین سنسورهای دما می‌توان به سنسور RTD اشاره نمود.

سنسور RTD نوعی سنسور دماست که با عنوان دماسنج مقاومتی نیز شناخته‌شده است. این محصول متشکل از عناصر فلزی هست که تغییر مقاومت در آن تابعی از دما خواهد بود. با افزایش دما میزان مقاومت فلز افزایش‌یافته و با کاهش دما نیز میزان مقاومت آن کاهش می‌یابد.

سنسور از تعدادی سیم تشکیل گردیده که سیم‌ها نیز مقاومت یکسانی دارند و به یک فرستنده متصل شده‌اند. وظیفه اصلی این فرستنده آماده کردن سیگنال‌های مقاومتی خروجی از سیم‌ها برای اندازه‌گیری دما خواهد بود.

اصل اساس این سنسور با یک جمله مشخص خواهد شد. مقاومت فلز با تغییر دما نوسان خواهد یافت این جمله‌ای است که اساس عملکرد سنسور دمای RTD هست. بر اساس این جمله درصورتی‌که میزان مقاومت یک فلز اندازه‌گیری شود، بر اساس ضریب دمایی آن امکان اندازه‌گیری تغییرات دما نیز وجود خواهد داشت.

روش نصب سنسور RTD

معمولاً هنگام نصب سنسورهای RTD پیشنهاد می‌کنند که از یک ترموول نیز استفاده شود. ترموول اتصالی است که به‌منظور محافظت از سنسورها مورداستفاده قرار می‌گیرد و بیشترین کاربرد آن نیز در فرآیندهای صنعتی خواهد بود.

ترموول لوله‌ای است که یکسر آن بسته هست و سر دیگر آن‌که باز است به سنسور دما RTD متصل می‌شود. طی این فرآیند گرما از طریق دیواره ترموول به سنسور منتقل خواهد شد.

این سنسور به‌گونه‌ای طراحی گردیده است که دارای یک محافظ هست تا از سنسور شما در برابر شرایط محیطی مختلف مانند ضربه‌های فیزیکی محافظت شود. محافظ این سنسور در برابر اکسیداسیون مقاومت بسیار بالایی دارد به‌گونه‌ای که جهت استفاده در محیط‌های گرم و مرطوب گزینه بسیار مناسبی هست.

زمانی که محافظ گرم می‌شود یک‌لایه اکسید پایدار را تشکیل می‌دهد که از آسیب رسیدن به سنسورهای RTD جلوگیری می‌نماید. به‌طورکلی می‌توان گفت که سنسور RTD در شرایط محیطی گوناگون و در برابر درجه حرارت‌های بسیار بالا نیز قابل‌استفاده خواهد بود و به همین علت است که امروز در صنایع گوناگون به‌وفور کاربرد خواهد داشت.

نگهداری و کالیبراسیون RTD

همان‌طور که شما عزیزان نیز دریافتید سنسور RTD دارای یک پوشش محافظ هست و یا این‌که درون یک ترموول قرار می‌گیرد، اما بااین‌وجود بررسی دوره‌ای این سنسور از اهمیت زیادی برخوردار خواهد بود تا باگذشت زمان دچار آسیب نشود.

آسیب‌هایی که این سنسور ممکن است با آن مواجه شود شامل پوسیدگی، لرزش شدید، ضربه، خوردگی و غیره هست. درصورتی‌که یک واحد صنعتی با چنین مشکلاتی مواجه شود لازم است که در اسرع وقت نسبت به تعمیر و یا تعویض سنسور اقدام کند.

یکی از روش‌های نگهداری از این سنسور کالیبره کردن آن در بازه زمانی مشخص خواهد بود. وقتی از بازه زمانی صحبت می‌شود پارامترهای مختلفی همچون دما، ارتعاشات و میزان شوک‌های واردشده مدنظر قرار می‌گیرد. انجام فرآیند کالیبراسیون از طریق مقایسه مقاومت سنسور با یک استاندارد قابل‌اطمینان انجام خواهد شد.

ساختار و اجزای اصلی RTD

RTD ها از اجزای مختلفی تشکیل‌شده‌اند که در ادامه به معرفی آن‌ها خواهیم پرداخت که شامل موارد زیر می‌شود.

المان فلزی سنسور

تمامی فلزات در هنگام تغییر دما مقاومتی را ایجاد خواهند کرد که این تغییر مقاومت به ضریب دما بستگی دارد.

المان‌های فلزی موجود در سنسور RTD شامل فلزاتی همچون مس، نیکل، پلاتین و بالکو خواهد شد.

لوله‌های محافظ RTD

برای ساخت این لوله‌ها معمولاً از فولادهای ضدزنگ و مقاوم در برابر درجه حرارت‌های بالا استفاده خواهد شد. درصورتی‌که بخواهید از این لوله‌ها در دمای بیشتر از ۵۰۰ درجه فارنهایت استفاده کنید بهتر است که به‌جای فولاد ضدزنگ از اینکونل ۶۰۰ استفاده نمایید.

قطر خارجی

قطر بیرونی سنسورها در اندازه‌های گوناگونی از کوچک تا بزرگ قابل‌مشاهده خواهد بود.

سیم RTD

به‌طورکلی می‌توان گفت که RTD در انواع نمونه‌های ۲، ۳ و ۴ سیم مشاهده می‌شود. رایج‌ترین نمونه سنسور در محیط‌های صنعتی سنسورهای ۳ سیمِ خواهد بود. از تفلون و فایبرگلاس در عایق‌بندی این سیم‌ها استفاده می‌شود. این تفلون‌ها مقاومت بسیار بالایی دارند و تا دمای ۴۰۰ درجه فارنهایت نیز قابلیت استفاده را خواهند داشت، اما فایبرگلاس‌ها تا دمای ۱۰۰۰ درجه فارنهایت نیز استفاده می‌شوند.

تکیه‌گاه

برای ساخت تکیه‌گاه و اتصالات از دو فلز فولاد ضدزنگ و برنج استفاده خواهد شد. برنج در برابر خوردگی مقاومت بسیار بالایی دارد، اما فولاد ضدزنگ علاوه بر مقاومت در برابر خوردگی در مقابل مواد شیمیایی نیز بسیار مستحکم خواهد بود. تکیه‌گاه‌ها که برای محکم شدن سنسور و سیم‌ها در محل نصب نقش مهمی دارند، به‌گونه‌ای طراحی‌شده‌اند که پیچ نخورند و چروک نیز نشوند.

ترمینال با انتهای سرد RTD

سنسور RTD از طریق ترمینال به تجهیزات مختلفی مانند مانیتورینگ و یا صفحه‌های PLC متصل می‌شود.

مزایا و معایب RTD ها

از مهم‌ترین مزایای این سنسور می‌توان به حساسیت بالا و خطی بودن آن اشاره نمود. این سنسور در بازه‌های دمایی مختلف نیز از عملکرد فوق‌العاده‌ای برخوردار خواهد بود. دقت و پایداری بالا و همچنین تکرارپذیری سنسور از دیگر مواردی است که به‌عنوان مزایای RTD به شمار می‌رود.

یکی از معایب اصلی این سنسور بزرگ بودن ابعاد آن هست که ممکن است در محیط‌های کوچک امکان استفاده از آن وجود نداشته باشد. شکننده بودن سنسور و تأثیرپذیری آن از نویزهای الکتریکی از دیگر معایبی است که در این محصول به چشم می‌خورد. مناسب نبودن عملکرد سنسور در دماهای بالا از دیگر نقاط منفی آن است. معمولاً از این سنسورها به‌ندرت در دماهای بیشتر از ۶۶۰ درجه سانتی‌گراد استفاده خواهد شد، زیرا در این بازه دمایی جلوگیری از آلوده شدن پلاتین به ناخالصی‌ها بسیار سخت خواهد بود.