سنسور PT100 چیست و چه انواعی دارد؟

سنسور PT100 چیست و چه انواعی دارد؟ PT100 یا پی تی صد، یک نوع حسگر دما مقاومتی (به اصطلاح آشکارساز دمای مقاومتی) و زیر مجموعه حسگرهای مقاومت RTD است که کار آن مانند حسگرهای دما ترموکوپل، سنجش یا اندازه گیری دما در پروسه های فرآیند صنعتی است. طرز کار این نوع از تجهیزات ابزار دقیق بدین صورت است که در دمای 0 درجه سانتیگراد، دارای میزان مقاومت 100 اهم بوده و با افزایش میزان دما در پروسه فرآیند، میزان مقاومت الکتریکی آن افزایش می یابد. برجسته ترین مهندسان برق و ابزار دقیق این جمله را می گویند که سنسور دما PT100 را می توان قلب حساس به دما هر دماسنج مقاومتی نامید. به همین ترتیب، نحوه نصب این سیستم یکی از ویژگی های اصلی آن بوده که مشخص کننده خصوصیات فنی این سنسور جدید است که در بسیاری از صنایع کوچک و بزرگ مورد استفاده قرار می گیرند.

مطلب پیشنهادی: سنسور RTD چیست؟

سنسور PT100 چگونه کار می کند؟

هر چقدر هم که باورنکردنی به نظر برسد، افزایش مقاومت سنسور پلاتین کاملاً خطی نیست، اگرچه در حال افزایش است که مشخصه اصلی پلاتین است که یکی از متریالی است که این سنسورهای جدید با آن طراحی و ساخته می شوند. این ویژگی فرآیند سنجش دما را کمی پیچیده می کند. با این حال، جداولی وجود دارد که خواندن را آسان‌تر می‌کند و به شما این امکان را می‌دهد تا سطوح دمایی مورد نظر را در یک روش صنعتی خاص به دست آورید. همه این حسگرها، این سیستم را به یکی از مهم‌ترین سیستم‌ها در سال‌های اخیر در زمینه صنعتی تبدیل کرده است، زیرا باعث شده تا از میلیون‌ها پزو به دلیل مدیریت ضعیف دما در فرآیندهای تولید، جلوگیری گردد.

از نظر فیزیکی، پی تی 100، یک تجهیز بسیار کوچک به شکل یک نیمه هادی الکترونیکی اولیه است.

تجهیزات ابزار دقیق و کنترلی که از حسگرها Pt100 به عنوان تجهیزات سنجش و اندازه گیری استفاده می کنند، جریان الکتریکی را از خود عبور می دهند تا با کمک قوانین ابتدایی الکترونیک (قانون اهم)، ولتاژی که مربوط به اختلاف پتانسیل است، تعیین گردد.

این نوع سیستم که وظیفه تنظیم دما را بر عهده دارد مانند سیستم های موقتی ساخته می شود، یعنی در داخل یک غلاف محافظ فلزی از جنس فولاد ضد زنگ یا مواد دیگری قرار دارند که مقاومت کامل را برای تحمل دمای بالا فراهم می کند.

متاسفانه، شرکت های زیادی هستند تولید سنسورهای PT100 را با متریال بسیار کم کیفیت انجام می دهند، وضعیتی که باعث کاهش عمر مفید سنسور و ماشین آلات می شود و به دلیل خرابی های در فرآیند تولید، زیان اقتصادی برای صنایع مختلف به همراه دارد. به طور کلی، این شرکت ها صلاحیت لازم برای تولید این نوع سنسورها را که برای صنایع امروزی بسیار مهم هستند، ندارند. به عنوان مثال، برخی دیگر برای صرفه جویی در هزینه های تولید، از متریال بسیار کم کیفیت یا بی کیفیت استفاده می کنند. هر یک از این دو راه برای صنایعی که از حسگرهای پی تی 100 مضر است، زیرا زیان هایی ایجاد می کند که می تواند یک شرکت را ورشکست کند. به همین دلیل است که کسانی که مسئول خرید مواد برای عملکرد صحیح شرکت خود هستند، باید سنسورهای با کیفیت بالا مانند سنسورهای ارائه شده توسط را انتخاب کنند.

ساختمان سنسور PT100

حقیقت این است که حسگرهای دمای مقاومتی pt100 باید با مشخصاتی طراحی و ساخته شوند که به آنها اجازه می دهد تا نیازهای اندازه گیری دما در بخش های مختلف صنعتی را به طور کامل برآورده کنند. بسته به شکل ساخت این تجهیزات، سیم پیچ سنسورهای پلاتین 100 اهم، می تواند به شکل سیم یا روبان پلاتین باشد که درجه خاصی از حساسیت به دما دارند و در بدنه هایی از سرامیک یا شیشه محصور شده اند، موادی که توانایی مقاومت بسیار بالایی دارند. دماهای قابل توجه راه دیگر با یک لایه نازک استیل با یک صفحه سرامیکی کوچک است.

PT100، نسبت به انواع دیگر حسگرهای مقاومت دما مانند KTY و NTC که از فلزات دیگر استفاده می کنند، دقیق تر هستند، اما از لحاظ قیمتی گران تر نیز هستند. یک حسگر PT100، می تواند دما را تا 600+ درجه سانتیگراد اندازه گیری کند، در حالی که سایر سنسورها به حدود 150 درجه سانتیگراد محدود می شوند.

استفاده از ترموول به منظور محافظ از حسگر دما مقاومتی PT100

ترموول (Thermowell) یا چاهک دما، یک تجهیز حرفه ای به منظور محافظت از سنسور PT100، در ابزار دقیق مخازن و لوله های سیال در گردش با سایش و فشار بالا هستند. ترموول ها از سنسور دما در برابر تمام شرایط بدی که سیستم ممکن است در معرض آن قرار گیرد، محافظت می کنند. دو نوع اصلی چاهک های دما عبارتند از رزوه ای و فلنج دار. مرسوم ترین رزوه های اتصال، 3/ 4 اینچ NPT و 1/2 اینچ NPT است، با این حال اندازه و استاندارهای دیگری نظیر اتصال BSP وجود دارد.

عمدتاً برای کاربردهایی که مربوط به گاز و روغن هستند، اتصال رزوه ای به دلیل سطوح فشاری که انجام می شود، کافی نیست، به همین دلیل است که pt100 در آن کاربردهایی با اتصال فلنجی استفاده می گردد. فلنج شکل خاصی از اتصال نوع دیسکی با سوراخ هایی است که امکان اتصال ایمن به لوله های فشار بسیار بالا را فراهم می کند. ترموول فلنج دار مشخصات مختلفی از جمله اندازه فلنج، ظرفیت، شکل فلنج و طول دارد. برای استفاده از این ترموول ها لازم است از کارشناسان این حوزه مشورت بگیرید.

استاندارد حسگر دما مقاومتی پی تی 100

تمام پی تی 100های پلاتین عرضه شده توسط SRC با مقادیر اولیه و انحرافات مجاز استاندارد DIN IEC 751 مطابقت دارند. مقادیر DIN برای مقدار اسمی 100 اهم اعمال می شود. پایداری دمایی PT100 با توجه به مقادیر اندازه گیری شده آن، با الزامات DIN IEC مطابقت دارد.

شرکت آروان صنعت هیراد به عنوان یکی شرکت های برتر در زمین تولید انواع سنسور PT100 در ایران، تمامی محصولات خود را با ضمانت و خدمات پس از فروش به شما عزیزان ارائه می نماید. آروان صنعت هیراد، شرکتی است که کاملاً به مشتریان خود متعهد است و به همین دلیل تصمیم گرفته اند محصولاتی با بالاترین کیفیت ممکن تولید کنند. این تعهد باعث شده است که آن را به عنوان قابل اعتمادترین شرکت برای ارائه راه حل های دمایی جامع برای بخش صنعتی متمایز کند. این شرکت به طور کامل به ساخت سنسورهای دما مانند ترموکوپل های نوع J، نوع K، نوع T، نوع E، نوع R، نوع S اختصاص دارد. و همچنین RTD ها، pt100، Pt200، Pt500، Pt1000.

استاندارد DIN و JIS Pt100 RTD

یک طبقه بندی بین المللی به نام استانداردسازی وجود دارد که به عنوان DIN یا JIS طبقه بندی می شوند. استاندارد DIN Pt100 RTD، سنسوری است که با مشخصات موسسه آلمانی استانداردسازی (DIN) مطابقت دارد، به این معنی که سنسور Pt100 دارای ضریب افزایش دما 0.00385 Ω/Ω/ºC خواهد بود.

به نوبه خود، یک استاندارد JIS Pt100 RTD از استاندارد صنعتی ژاپن پیروی می کند که دارای ضریب دمایی 0.003916 Ω/Ω/ºC است.

نکته مهم: متأسفانه هیچ راهی برای تمایز فیزیکی یک سنسور استاندارد DIN از یک سنسور استاندارد JIS دیگر وجود ندارد؛ تمایز آنها از طریق آزمایش‌ها و آزمایش‌هایی در محیط‌های کنترل‌شده با فرآیندهای کالیبراسیون معتبر در آزمایشگاه‌های ما انجام می‌شود.

انواع سنسور PT100

سنسور PT100 در انواع و شکل های مختلفی طراحی و تولید می شوند و تقسیم بندی های گوناگونی دارند. در این بخش می خواهیم این مورد را به طور کامل به شما عزیزان توضیح دهیم.

برای به دست آوردن اندازه گیری دمای صحیح با استفاده از حسگر دما مقاومتی PT100، لازم است که مشخصه های مکانیکی و فنی اندازه گیری آن نظیر: ( میزان اندازه، نوع شکل، میزان مقاومت در برابر لرزش، میزان محدوده دما، مدت زمان پاسخدهی، مقاومت عایق و …)، متناسب با نوع اندازه گیری و شرایط باشد. این سنسورها که هم به صورت سیمی و هم به صورت هددار ارائه می شوند، در داخل یک غلاف محافظ فلزی از جنس فولاد ضد زنگ قرار می گیرند و سپس از طریق کابل، کانکتور یا کلگی نیز خروجی دارد.

جدا از نیاز به انتخاب مدل PT100 مناسب، نصب در محلی که می خواهید اندازه گیری کنید از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این نیاز به دانش بالایی دارد، به همین دلیل است که توصیه ما این است که از نیروی فنی خود بدین منظور استفاده نمایید. از طرفی ترمینال های سنسورهای دما کاملاً به قسمت مقاومتی که در حین کارکرد فعال است، متصل می گردند، به گونه ای که در برابر ارتعاشات ایجاد شده مقاومت می کنند.

با این کار، اصل فعال سنسورهای نوع PT100، کاملاً بر روی اصلاح مقاومت الکتریکی آنها متمرکز شده است که با توجه به دمایی که آنها در معرض آن قرار می گیرند متفاوت است. علاوه بر این، این سیستم‌های حسگر نوآورانه توانایی جمع‌آوری میانگین دمای موجود در تمام طول خود را دارند. پس اکنون می دانید، اگر به فکر خرید سنسوری از این نوع بوده اید تا کنترل بهتری در تولیدات صنعتی شرکت خود داشته باشید، شک نکنید که حسگرهای مقاومتی پی تی 100، بهترین انتخاب هستند.

نوع با اتصال کلمپی بهداشتی

این نوع از سنسور نوع Pt100، به علت دقت و سرعت پاسخگویی  فوق العاده بالا در صنایع غذایی کاربرد دارد، در عین حال این صنعت از اتصالات نوع گیره ای استفاده می کند. اتصال بهداشتی Pt100 از الزامات FDA در مورد تولید پاتوژن ها در سیم های اتصال یا قوانین بهداشتی هر صنعت پیروی می کند.

نوع سیمی

سنسور پی تی 100 نوع سیمی، یکی از پرکاربردترین حسگرها در صنایع مختلف است. زیرا طراحی ساده و راحت را برای سنجش دما در کاربردهای مختلف ارائه می کنند. مدل Pt100 با کاوشگر شامل یک بوش از جنس فولاد ضد زنگ قابل تنظیم از نظر قطر و طول با یک کابل دنباله است که می تواند به اندازه نیاز برنامه کوتاه یا بلند باشد.

Pt100 آهنربایی

Pt100 آهنربایی، روشی جایگزین برای اندازه گیری سطوح مسطح فرومغناطیسی است که مونتاژ قطعه مورد اندازه گیری را تسهیل و ایمن می کند. این نوع برای اندازه گیری روی استاتورهای موتور مفید است.

Pt100 بایونتی

در پیکربندی بایونتی برای ابزار دقیق در نوع های رزین پلاستیکی و انژکتورها در فرآیندهای تزریق و اکستروژن استفاده می گردد که اندازه گیری آن در مقایسه با ترموکوپل دقیق تر است و سرعت پاسخدهی آن در Pt100 حرفه ای تر است. به همین دلیل است که برخی از سازندگان استفاده از آن را بر سنسور ترموکوپل ترجیح می دهند.

PT100 هد دار

مانند ترموکوپل ها، سنسور های پی تی 100 را می توان با کلگی (هد) ساخت. اتصال معمولی Pt100 با کلگی 1/2 اینچ NPT است، با این حال، اتصال NPT 3/4 اینچی نیز در میان انواع دیگر رزوه ها بسیار رایج است.سر دریایی Pt100 در آلومینیوم و ضد انفجار کلاس 1 بخش 2 برای استفاده در ابزار دقیق هیدروکربنی، با اندازه مناسب برای استفاده با ترانمستر دمای 4 تا 20 میلی آمپر یا بلوک اتصال سرامیکی موجود است.

انواع اتصال کاوشگر دمای مقاومتی PT100

سه راه برای اتصال سنسور دما Pt100 به تجهیزات کنترل یا اتوماسیون وجود دارد که در ادامه هر یک از آن ها را شرح می دهیم:

پیکربندی اتصال دو سیم

ساده ترین نوع برای اتصال (اما حداقل توصیه می شود) تنها با دو کابل است. این فقط برای اندازه گیری در فاصله حداکثر 10 متری از تنظیم کننده دما توصیه می می گردد. زیرا سنسور PT100 ممکن است از آنجا تلفات سیگنال داشته باشد. این نوع اتصال کمتر مورد مصرف قرار می گیرد، زیرا ضریب خطای متناسب با طول اندازه گیری را اضافه می کند. Pt100 دو سیمه تنها زمانی مورد ساتفاده قرار می گیرد که سنسور به 20 تا 30 سانتی‌متر بیشتر نیاز نداشته باشد. همچنین می تواند از کابل جبرانساز هم بدین منظور استفاده کرد. (خود کابل افزاینده طول، یعنی کابلی که برای گسترش سیگنال از نقطه انتشار به تجهیزات اندازه‌گیری استفاده می‌ گردد، منبع خطا خواهد بود)

پیکربندی اتصال سه سیم

حالت اتصال 3 سیم، رایج ترین و پرکاربردترین حالت برای پروسه های فرآیند صنعتی است و مشکل خطای ایجاد شده توسط کابل ها را به خوبی حل می کند. تنها شرط این است که سه کابل مقاومت الکتریکی یکسانی داشته باشند، زیرا سیستم اندازه گیری (تقریباً همیشه) بر اساس “پل وتستون” است. البته دما خوان باید برای این نوع اتصال باشد. اکثر تجهیزات صنعتی برای اتصال 3 سیم آماده شده اند. یک پیکربندی سیم وجود دارد که در آن سیم سوم به عنوان متعادل‌کننده عمل می‌ کند و به حسگر دما مقامتی اجازه می‌ دهد تا با طول‌های طولانی‌تر استفاده گردد.

پیکربندی اتصال چهار سیم

روش 4 سیم دقیق ترین نوع اتصال است که مورد استفاده قرار می گیرد و به منظور مصارف آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می گیرند. در روش اتصال 4 سیمه، می توانند متفاوت باشند (یعنی میزان مقاومت فرق داشته باشد)، اما از لحاظ قیمتی بسیار گران تر هستند. یک عیب اتصال به روش 4 سیمه این است که با کلیه تجهیزات اندازه گیری الکترونیکی، سازگار نیستند. به همین دلیل است که به طور کلی در صنعت کاربرد زیادی ندارد و منحصراً در زمینه هایی مانند آزمایشگاه های کالیبراسیون، دانشگاه ها و غیره استفاده می شود.

انواع پی تی 100 براساس نوع کلاس

در پی تی 100، کلاس‌های مختلفی وجود دارند که تلورانس‌هایی را که هر طبقه‌بندی در آن عمل می‌کند، مشخص می‌کند، علاوه بر کلاس B و کلاس A، کلاس AA و کلاس C وجود دارد، اما به دلیل کاهش دامنه دما در آن، به طور گسترده استفاده نمی‌ گردند. کلاس AA، با افزایش دما،  کمترین میزان خطا را دارد و به دنبال آن کلاس A قرار دارد.در پروسه های مختلف در صنایع، کلاس B، بیشترین استفاده را دارد. دلیل عدم استفاده گسترده از کلاس AA، کاهش محدوده اندازه گیری آن است، این نوع حسگر مقائمتی دما، به عنوان سنسور مرجع در آزمایشگاه های کالیبراسیون مورد استفاده قرار می گیرد.

مزایای سنسور دما مقاومتی پی تی صد

PT100، کمی گران‌تر است و از نظر مکانیکی به اندازه ترموکوپل‌ها سفت و سخت نیست، به‌ویژه در کاربردهای دمای پایین از آن‌ها بهتر عمل می‌کند. (100- تا 200+ درجه سانتیگراد). پی تی صد ها می توانند به راحتی دقت های یک دهم درجه را ارائه دهند، با این مشخصه ای که ذکر شد، PT100 به تدریج خراب نمی شود و قرائت های اشتباهی ایجاد می کند، اما در عوض معمولاً باز می شود، در نتیجه دستگاه اندازه گیری فوراً خرابی سنسور را تشخیص می دهد و هشدار می دهد.

این رفتار یک مزیت بزرگ در همه انواع دستگاه هایی است که انحراف نامشخص در دما می تواند باعث آسیب جدی شود. علاوه بر این، پی تی صد را می توان بدون مشکل با استفاده از کابل مسی معمولی برای ایجاد جبران فاصله استفاده کرد. برای به حداقل رساندن تلفات سیگنال به نوع اتصال بستگی دارد.

دو محدوده اندازه گیری برای Pt100 وجود دارد، اولی دارای دامنه دمایی از 0 تا 400 درجه سانتیگراد است، همچنین یک Pt100 سرامیکی با برد بالا وجود دارد که می تواند دماهای 200- تا 800+ درجه سانتیگراد را اندازه گیری کند.

موارد احتیاطی

در محیط های بسیار مرطوب، مشکلاتی نظیر خرابی کابل ها و عبور جریان از بین آنها از طریق رطوبت متراکم، معمول است. اگرچه این میزان زیاد نیست، اما این جریان “نشتی” باعث می شود که خواننده در دمای پایین تر از دمای واقعی ظاهر شود. این نشت ها همچنین می توانند از زنگ زدگی، رطوبت یا گرد و غبار پوشانده ترمینال ها رخ دهند.

از توضیحات روش‌های اندازه‌گیری، مشخص است که برخلاف ترموکوپل‌ها، اتصال 2 واحد خواندن به یک Pt100 امکان‌پذیر نیست، زیرا هر یک جریان تحریک خود را تامین می‌کنند.

هنگام خرید سنسور Pt100، بایستی در نظر داشته باشید که کیفیت و قیمت های متفاوتی برای سنسوری که در انتهای سنسور Pt100 قرار می گیرد، وجود دارد. بهترین کیفیت ها با سیم پلاتین واقعی ساخته می شوند، در حالی که برخی از حسگرهای ارزان قیمت از رنگ رسانا بر روی بستر آلومینا (سرامیک) ساخته شده اند. دومی ها دقت کمتری دارند.

به طور کلی، Pt100 نباید در مکان هایی که در معرض لرزش زیاد هستند نصب شود زیرا احتمال شکستگی آن وجود دارد.

دقت سنسورهای Pt100 چقدر است؟

استاندارد بین المللی IEC 751 تحمل سنسورهای صنعتی RTD را مشخص می کند. دو تلورانس اصلی برای پروب های Pt 100 تعریف شده است:

• کلاس A، با تحمل + 0.15 درجه سانتیگراد در 0 درجه سانتیگراد.
• کلاس B، با تحمل + 0.3 درجه سانتی گراد در 0 درجه سانتی گراد.
• دو کلاس دقت اضافی برای کارهای دقیق وجود دارد که معمولاً به این نام ها شناخته می شوند:
• “1/10 DIN” و 1/3 DIN”، این به معنای تحمل 1/10 یا 1/3 از مشخصات کلاس B در 0 درجه سانتیگراد است.

نتیجه گیری

در این مطلب درباره موضوع سنسور PT100 چیست و چه انواعی دارد، به طور جامع صحبت کردیم. در بخش نظرات این مقاله، منتظر سوالات شما عزیزان هستیم.