Nhiệt kế điện trở - nguyên lý hoạt động, chủng loại và cấu tạo, tính năng sử dụng

Một trong những loại nhiệt kế phổ biến nhất trong ngành là nhiệt kế điện trở, đây là bộ chuyển đổi chính để thu được giá trị nhiệt độ chính xác cần có thêm, chuyển đổi chuẩn hóa hoặc PLC công nghiệp—bộ điều khiển logic lập trình được.

Nhiệt kế điện trở là một cấu trúc trong đó dây bạch kim hoặc đồng được quấn trên khung điện môi đặc biệt, được đặt bên trong vỏ bảo vệ kín, có hình dạng thuận tiện để lắp đặt.

Hoạt động của nhiệt kế điện trở dựa trên hiện tượng thay đổi điện trở của dây dẫn tùy thuộc vào nhiệt độ của nó (từ nhiệt độ của vật thể được kiểm tra bởi nhiệt kế). Sự phụ thuộc của điện trở của dây dẫn vào nhiệt độ thường như sau: Rt = R0 (1 + at), trong đó R0 là điện trở của dây dẫn ở 0 ° C, Rt là điện trở của dây dẫn ở t ° C, và là hệ số nhiệt độ của điện trở của phần tử cảm nhiệt.

Trong quá trình thay đổi nhiệt độ, các dao động nhiệt của mạng tinh thể kim loại thay đổi biên độ của chúng và điện trở của cảm biến cũng thay đổi tương ứng. Nhiệt độ càng cao - mạng tinh thể càng dao động - khả năng chống dòng điện càng cao. Bảng trên cho thấy các đặc điểm tiêu biểu của hai loại nhiệt kế điện trở phổ biến.

Vỏ chịu nhiệt của cảm biến được thiết kế để bảo vệ cảm biến khỏi hư hỏng cơ học trong khi đo nhiệt độ của vật thể.

Trong ảnh: 1 — một bộ phận nhạy cảm làm bằng bạch kim hoặc dây đồng, ở dạng xoắn ốc, nằm trên một thanh gốm; 2 — xi lanh gốm xốp; 3 — bột gốm; 4 — ống bảo vệ bên ngoài bằng thép không gỉ; 5 — dây truyền tải dòng điện; 6 — ống bảo vệ bên ngoài bằng thép không gỉ; 7 — đầu nhiệt kế có nắp tháo rời; 8 — đầu nối để kết nối dây đầu ra; 9 — dây đến thiết bị cố định; 10 — ống lót có ren để lắp đặt trong đường ống có kết nối với ren trong.

Nếu người dùng đã xác định chính xác mục đích cần sử dụng cảm biến nhiệt và đã chọn chính xác nhiệt kế điện trở (bộ chuyển đổi nhiệt điện trở), thì tiêu chí quan trọng nhất để giải quyết nhiệm vụ sắp tới là: độ chính xác cao (khoảng 0,1 ° C), các thông số ổn định, sự phụ thuộc gần như tuyến tính của điện trở vào đối tượng nhiệt độ, khả năng thay thế lẫn nhau của nhiệt kế.

Các loại và thiết kế

Vì vậy, tùy thuộc vào vật liệu mà phần tử nhạy cảm của nhiệt kế điện trở được tạo ra, các thiết bị này có thể được chia thành hai nhóm: đầu dò nhiệt đồng và đầu dò nhiệt bạch kim.Các cảm biến được sử dụng trên toàn lãnh thổ Nga và các nước láng giềng gần nhất được đánh dấu như sau. Đồng — 50M và 100M, bạch kim — 50P, 100P, Pt100, Pt500, Pt1000.

Nhiệt kế Pt1000 và Pt100 nhạy nhất được tạo ra bằng cách phún xạ lớp bạch kim mỏng nhất trên đế gốm. Về mặt công nghệ, một lượng nhỏ bạch kim (khoảng 1 mg) được lắng đọng trên phần tử nhạy cảm, giúp phần tử có kích thước nhỏ.

Đồng thời, các tính chất của bạch kim được bảo toàn: sự phụ thuộc tuyến tính của điện trở vào nhiệt độ, khả năng chịu nhiệt độ cao, độ ổn định nhiệt. Vì lý do này, các đầu dò điện trở bạch kim phổ biến nhất là Pt100 và Pt1000. Các phần tử đồng 50M và 100M được làm bằng cách quấn thủ công dây đồng mỏng và bạch kim 50P và 100P bằng cách quấn dây bạch kim.

Tính năng sử dụng

Trước khi cài đặt nhiệt kế, bạn nên đảm bảo rằng loại của nó được chọn chính xác, đặc tính hiệu chuẩn tương ứng với nhiệm vụ, độ dài cài đặt của bộ phận làm việc phù hợp và các tính năng thiết kế khác cho phép cài đặt ở nơi này, ngoài trời điều kiện.

Cảm biến được kiểm tra hư hỏng bên ngoài, vỏ của nó được kiểm tra, kiểm tra tính toàn vẹn của cuộn dây cảm biến, cũng như điện trở cách điện.

Một số yếu tố có thể ảnh hưởng tiêu cực đến độ chính xác của phép đo. Nếu cảm biến được lắp đặt sai vị trí, độ dài lắp đặt không phù hợp với điều kiện làm việc, độ kín kém, vi phạm khả năng cách nhiệt của đường ống hoặc thiết bị khác — tất cả những điều này sẽ gây ra lỗi trong phép đo nhiệt độ.

Tất cả các điểm tiếp xúc phải được kiểm tra, bởi vì nếu điểm tiếp xúc điện trong các kết nối của thiết bị và cảm biến không tốt, điều này sẽ dẫn đến nhiều lỗi. Có hơi ẩm hoặc hơi nước ngưng tụ trên cuộn dây nhiệt kế không, có bị đoản mạch không, sơ đồ kết nối có đúng không (không có dây bù, không có điều chỉnh điện trở đường dây), hiệu chuẩn của thiết bị đo có khớp với hiệu chuẩn của cảm biến không? Đây là những thời điểm quan trọng mà bạn phải luôn chú ý đến.

Dưới đây là những lỗi điển hình có thể xảy ra khi lắp cảm biến nhiệt:

• Nếu không có cách nhiệt trên đường ống chắc chắn sẽ dẫn đến thất thoát nhiệt, do đó phải chọn vị trí đo nhiệt độ sao cho tất cả các yếu tố bên ngoài đều được tính đến trước.

• Chiều dài quá ngắn hoặc quá dài của cảm biến có thể góp phần gây ra lỗi do lắp đặt cảm biến không chính xác trong dòng làm việc của môi trường đang nghiên cứu (cảm biến không được lắp ngược dòng và không dọc theo trục của dòng, vì nó phải theo quy định).

• Việc hiệu chuẩn cảm biến không phù hợp với sơ đồ lắp đặt theo quy định trong cơ sở này.

• Vi phạm điều kiện bù ảnh hưởng ký sinh của nhiệt độ môi trường thay đổi (không lắp phích cắm bù và dây bù, cảm biến được kết nối với thiết bị ghi nhiệt độ trong mạch hai dây).

• Bản chất của môi trường không được tính đến: độ rung tăng, môi trường ăn mòn hóa học, độ ẩm cao hoặc môi trường áp suất cao. Cảm biến phải đáp ứng và chịu được các điều kiện môi trường.

• Tiếp xúc lỏng lẻo hoặc không hoàn toàn của các đầu cực cảm biến do hàn kém hoặc do ẩm (không bịt kín dây dẫn do hơi ẩm vô tình xâm nhập vào vỏ nhiệt kế).