Capteurs RTD sont des appareils électroniques utilisés pour surveiller la température de gaz ou de liquides. Ils viennent dans différents types, y compris les couches minces, le cuivre et le nickel. Certains types utilisent une résistance de référence, tandis que d'autres utilisent une configuration à trois conducteurs. Ces capteurs sont généralement basés sur le principe résistif et sont utilisés dans de nombreuses industries différentes.
Configuration à trois dérivations
Le type de capteur RTD le plus courant est la configuration à trois fils. Cela offre une bonne combinaison de commodité et de précision. Bien qu'il puisse ne pas être précis pour les mesures de température absolue, il compense les erreurs causées par la résistance du fil.
La première étape d'une connexion à trois fils consiste à mesurer la résistance des fils. Dans ce cas, la résistance des fils s'ajoute à la résistance du RTD. En conséquence, la résistance générée dans le circuit est calculée.
La deuxième étape consiste à soustraire la résistance des fils de la résistance du RTD pour obtenir la vraie lecture du RTD. C'est le meilleur moyen d'obtenir de véritables mesures RTD.
Un inconvénient de cette méthode est qu'elle n'est efficace que pour les mesures à courte distance. Pour garantir une erreur minimale, tous les fils doivent avoir la même longueur. Si l'une des dérivations est plus courte, l'erreur de mesure sera plus grande.
Un autre avantage de cette conception est que la chute de tension n'est pas affectée par la résistance du fil. La raison en est que les courants de champ sont bien adaptés. Cependant, la résistance du plomb peut être un problème lorsqu'une grande quantité de résistance est requise.
Enfin, la configuration à deux fils est la plus facile des trois. Ce n'est pas très efficace dans les applications à haute résistance, mais fonctionne bien lorsqu'il est utilisé avec une boucle de compensation.
Bien que la configuration à deux fils soit la plus simple, elle est également la moins efficace pour fournir les résultats les plus précis. Pour les mesures de température, cette conception peut vous donner une lecture exorbitante en raison de la résistance supplémentaire des fils.
cuivre ou nickel
Les capteurs RTD sont utilisés pour mesurer la température dans différentes applications industrielles. Ils sont fiables dans les environnements difficiles. Ces instruments fonctionnent sur le principe simple du transfert de chaleur à une résistance. Lorsque la chaleur augmente, la résistance augmente également.
Selon le type de métal utilisé pour fabriquer le RTD, le rapport résistance/température varie. En général, plus la résistance est élevée, plus la lecture est précise. Cependant, la précision peut également être affectée par la qualité du fil utilisé pour fabriquer le RTD.
Le cuivre et le nickel sont couramment utilisés dans les capteurs RTD. Les deux sont relativement peu coûteux et offrent une bonne linéarité et une bonne résistance à la corrosion. Par rapport au platine, ils perdent leur précision à haute température.
Le cuivre est plus stable que le nickel. Couramment utilisé pour mesurer la température des enroulements des moteurs et des générateurs. Le platine, quant à lui, est insensible à l'oxydation et à la corrosion.
Le cuivre est moins cher que les autres éléments RTD. Cela en fait un choix populaire. Généralement, le cuivre est utilisé pour les applications à basse température et le nickel pour les applications à haute température.
Le nickel est un métal chimiquement inerte. C'est un métal relativement bon marché adapté aux applications industrielles moins critiques. Il a une plage de température très étroite par rapport aux autres métaux.
La courbe de résistance de chaque métal varie avec la pureté du métal. Par conséquent, il est important de sélectionner des composants avec un rapport de résistance élevé. Une valeur R0 plus élevée facilitera la mesure précise de la résistance.
Le platine a un coefficient de température très élevé. Il peut être réalisé à l'aide de deux ou trois fils. Bien que le platine puisse être très cher, c'est le matériau de choix pour les RTD.
film
Les capteurs RTD à couches minces sont utilisés pour mesurer la température dans divers domaines. Ils sont durables, robustes et une solution rentable. Les types et tailles de résistances sont disponibles dans une grande variété et peuvent être conçus de manière flexible pour de nombreuses applications différentes.
Typiquement, une fine couche de métal est placée sur un substrat en céramique. Le substrat est ensuite micro-revêtu d'un revêtement de verre pour plus de robustesse. De plus, un revêtement protecteur est généralement appliqué sur le boîtier métallique.
Le fil résistif est ensuite formé en minuscules bobines et monté dans un corps en céramique. Cela fournit une contrainte mécanique minimale et permet des mesures précises.
Le platine est couramment utilisé dans la construction de capteurs RTD. Ils sont connus pour leur grande linéarité, ce qui signifie que le changement de résistance correspond exactement à l'appareil. Cependant, la pureté du platine peut affecter la précision des lectures.
Le cuivre est un autre matériau couramment utilisé dans la construction des capteurs RTD. Il a une bonne linéarité et une bonne résistance à la corrosion. Cependant, sa plage de température est limitée.
Le nickel est également utilisé dans la construction de capteurs RTD. Le nickel a une bonne résistance électrique, mais sa linéarité est modérée.
Le platine est le choix le plus précis, avec le plus grand coefficient de température positif. Des composants en cuivre et en nickel sont également disponibles, mais leur changement de résistance n'est pas constant à des températures plus élevées.
La soudure froide d'un capteur RTD est généralement une gaine métallique en Inconel ou en acier inoxydable. Diverses fiches ou prises sont disponibles pour la soudure froide du capteur. Ceux-ci sont généralement connectés à l'élément de détection par soudure ou brasage.
Les capteurs RTD à couche mince peuvent être fabriqués avec une gaine en acier inoxydable de 2 mm de diamètre. Ces composants sont ensuite finis par détourage laser, soudage ou sérigraphie.
Résistance de référence
La résistance de référence d'un capteur RTD est une partie importante du système de mesure de la température. Le capteur change de résistance en fonction de la température et l'appareil mesure cette résistance pour produire une tension de circuit ouvert. Il existe plusieurs valeurs de résistance standard disponibles qui varient en fonction du type de RTD utilisé.
La valeur de résistance nominale la plus courante est de 100 ohms. Le platine est un matériau élémentaire courant pour les RTD en raison de sa résistance chimique et de sa stabilité. Il a une large plage de température de fonctionnement.
Le platine est largement standardisé et moins sensible à la contamination. Cependant, la température du composant peut affecter la précision de la mesure. De plus, le fil de platine est très pur et présente une excellente reproductibilité des caractéristiques électriques.
De nombreuses applications nécessitent plusieurs RTD. En raison de la complexité des RTD, il est important de comprendre comment les piloter correctement.
L'une des méthodes les plus courantes consiste à utiliser une source de courant. Cela permet une compensation plus directe des chutes de tension. Cependant, les méthodes d'interface doivent être adaptées à l'application.
Une autre méthode consiste à utiliser une interface à deux fils. Deux fils connectent l'alimentation au RTD. Les conducteurs contribuent également à la résistance du circuit. Cependant, ces dérivations peuvent avoir un impact significatif sur la précision de lecture.
Lors du choix d'une interface à deux fils, le concepteur doit tenir compte de la résistance de l'élément de détection et des fils de connexion. Le fait de ne pas compenser la résistance des fils entraîne de grandes erreurs de lecture.
Lors du choix d'une interface RTD, le concepteur doit choisir un système capable d'éliminer les effets de la résistance des conducteurs. Certaines conceptions utilisent un système à quatre fils, qui offre une plus grande précision dans l'élimination de la résistance des fils.
Norme de tolérance
Il existe plusieurs types de normes de tolérance pour les capteurs RTD. Le choix du bon dépend de l'application.
La première étape consiste à définir la plage de température dans laquelle vous prévoyez d'utiliser le capteur. Le plus souvent, cela se fait en sélectionnant un matériau de transfert de chaleur. Vous devez également tenir compte du type d'élément de détection que vous utilisez. Certains types d'éléments de détection sont plus précis que d'autres.
Il existe deux principaux types de fils utilisés dans les capteurs RTD. Il s'agit notamment des connexions à trois fils et des connexions à quatre fils. Les deux connexions nécessitent une attention particulière en raison de la résistance de fil impliquée.
Dans la plupart des cas, les RTD les plus précis sont ceux qui répondent à un ou plusieurs des critères suivants. Généralement, plus la précision est élevée, plus le capteur est cher. Il est également courant de trouver des capteurs avec une précision fractionnaire, mais ce n'est pas toujours possible.
Les RTD de haute précision sont souvent décrits comme une fraction de la précision de classe B. C'est une bonne indication que le fabricant comprend la source de l'erreur.
L'élément RTD lui-même est généralement constitué de platine ou d'une couche mince de platine. Il a un coefficient de température de 0,385 ohm par degré Celsius. Bien que cela puisse sembler évident, il existe en réalité de nombreuses variations de ce coefficient de température.
L'une des normes de tolérance les plus couramment utilisées pour les capteurs Pt100 est la courbe DIN. Cette courbe définit les caractéristiques de résistance et de température du capteur 100 O.
Débitmètres électromagnétiques
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