पीटी100 तापमान सेंसर: यह कैसे काम करता है और खरीदने से पहले क्या जांचना चाहिए

पांच लोगों से पूछें कि "पीटी100" का क्या अर्थ है और आपको आमतौर पर पूर्ण उत्तर के रूप में "किसी प्रकार का तापमान सेंसर" मिलेगा। यह ठीक है अगर आप सिर्फ चैट कर रहे हैं - लेकिन अगर आप खरीदारी विवरण लिख रहे हैं, तो उस उत्तर में अंतराल ठीक वही हैं जहां समस्याएं बाद में दिखाई देती हैं: एक सेंसर जो बेंच पर ठीक से पढ़ता है लेकिन थर्मोवेल में वेल्डेड होने के बाद बह जाता है, या एक सेंसर जो तकनीकी रूप से सही है लेकिन ट्रांसमीटर के लिए गलत तरीके से तार लगाया गया है।

यह आलेख बताता है कि पीटी100 वास्तव में तापमान को कैसे मापता है, आपके द्वारा चुने जाने वाले सेंसर प्रकारों के बीच व्यावहारिक अंतर, और - क्योंकि सिद्धांत आपको अभी तक केवल - वास्तविक स्थिति प्रदान करता है जहां इनमें से एक विवरण गलत होने से उत्पादन लाइन पर मापने योग्य समस्या उत्पन्न हो जाती है।

पीटी100 वास्तव में क्या है?

पीटी100 एक प्रतिरोध तापमान डिटेक्टर (आरटीडी) - एक प्लैटिनम तत्व है जिसका विद्युत प्रतिरोध तापमान में परिवर्तन के रूप में ज्ञात, दोहराए जाने योग्य तरीके से बदलता है। नाम में "100" 0 डिग्री पर प्रतिरोध मान है: बिल्कुल 100 ओम। इसे गर्म करो, प्रतिरोध चढ़ जाता है; इसे ठंडा करें, प्रतिरोध कम हो जाता है।

प्लैटिनम एकमात्र ऐसी धातु नहीं है जो ऐसा करती है - निकेल और तांबा आरटीडी भी मौजूद हैं - लेकिन प्लैटिनम औद्योगिक उपयोग के लिए चुना गया है क्योंकि यह आसानी से ऑक्सीकरण नहीं करता है, थर्मल साइक्लिंग के वर्षों में इसका अंशांकन रखता है, और इसका प्रतिरोध वक्र अच्छी तरह से परिभाषित है - कि इसे अंतरराष्ट्रीय स्तर पर मानकीकृत किया गया है। वह मानक IEC 60751 है, और यह वह दस्तावेज़ है जिसे हर प्रतिष्ठित निर्माता की डेटाशीट चुपचाप संदर्भित कर रही है, भले ही वे ऐसा स्पष्ट रूप से न कहें।

भौतिक रूप से, तत्व एक धातु म्यान के अंदर बैठता है - आमतौर पर 316 स्टेनलेस, कभी-कभी खराब मीडिया के लिए इनकोनेल या हास्टेलॉय - जिसमें लीड तार ट्रांसमीटर या नियंत्रक के एनालॉग इनपुट कार्ड तक जाते हैं। सेंसर में स्वयं कोई डिस्प्ले और कोई तर्क नहीं है; यह सिर्फ प्रतिरोध को बदलता है। बाकी सब कुछ नीचे की ओर होता है।

पढ़ने के पीछे का भौतिकी

तापमान के साथ प्रतिरोध क्यों बदलता है?

जैसे-जैसे प्लैटिनम गर्म होता है, परमाणु कंपन बढ़ता है, जिससे इलेक्ट्रॉनों के लिए जाली के माध्यम से चलना कठिन हो जाता है - प्रतिरोध बढ़ जाता है। यह संबंध पूरी श्रृंखला में रैखिक नहीं है, लेकिन यह काफी करीब है, और अच्छी तरह से {{2}विशेषता के साथ पर्याप्त है, कि इसे केवल एक लुकअप तालिका के बजाय एक समीकरण में कैद किया गया है: कॉलेंडर -वैन ड्यूसेन समीकरण।

0 डिग्री से ऊपर के तापमान के लिए, सरलीकृत रूप है:

आरटी=आर0 [1 + एट + बीटी²]

PT100 के लिए R0 100 ओम है, और A और B IEC 60751 से निश्चित स्थिरांक हैं। 0 डिग्री से नीचे एक तीसरा पद जुड़ जाता है क्योंकि वक्र वहां थोड़ा अलग तरीके से झुकता है। आपको इसे याद रखने की आवश्यकता नहीं है - लेकिन यह जानने योग्य है कि यह अस्तित्व में है, क्योंकि यही कारण है कि एक निर्माता का "पीटी100" और दूसरे का "पीटी100" वास्तव में एक दिए गए तापमान पर एक-दूसरे से सहमत होंगे, बजाय इसके कि प्रत्येक का अपना निजी वक्र हो।

याद रखने योग्य एक संख्या: 100 डिग्री पर, एक मानक पीटी100 लगभग 138.5 ओम पढ़ता है। यदि आप मल्टीमीटर के साथ सेंसर का समस्या निवारण कर रहे हैं और यह 100 डिग्री के आसपास भी नहीं है, तो तत्व, वायरिंग, या यह वास्तव में किस तापमान पर है, इसके बारे में आपकी धारणा में कुछ गड़बड़ है।

एक विभाजन भी है जिसके बारे में आपको ऑर्डर करने से पहले जानना चाहिए: "यूरोपीय वक्र" (अल्फा=0.00385) उत्तरी अमेरिका के बाहर हर जगह मानक है, जबकि एक पुराना "अमेरिकी वक्र" (0.00392) अभी भी कुछ पुराने उपकरणों पर दिखाई देता है। रेट्रोफिट पर दोनों को मिलाना तापमान रीडिंग का एक क्लासिक स्रोत है जो बिना किसी स्पष्ट कारण के कुछ डिग्री कम हो जाता है।

प्रतिरोध को एक संख्या में बदलना जिसे आप पढ़ सकते हैं

एक ट्रांसमीटर तत्व के माध्यम से एक छोटा करंट प्रवाहित करता है, इसके पार वोल्टेज को मापता है, प्रतिरोध की गणना करता है, और तापमान को बाहर निकालने के लिए वक्र लागू करता है। इतना ही। यही कारण है कि एक ट्रांसमीटर या आरटीडी के बिना पीटी100 मूल रूप से बेकार है। इसके पीछे सक्षम इनपुट कार्ड है। सेंसर माप श्रृंखला का केवल आधा हिस्सा है।

वायरिंग विवरण जो वास्तव में फ़ील्ड समस्याओं का कारण बनता है

यह वह जगह है जहां खरीदारी के बहुत सारे निर्णय गलत हो जाते हैं, और ऐसा शायद ही कभी होता है क्योंकि कोई लापरवाह होता है - यह तब तक स्पष्ट नहीं होता जब तक कि किसी ने आपको बताया न हो।

2-वायरसबसे सस्ता है, लेकिन लीड तार का प्रतिरोध सीधे रीडिंग में जुड़ जाता है। 30 से अधिक मीटर की केबल चलाने पर त्रुटि अब मामूली नहीं रह गई है। अल्पावधि या गैर-महत्वपूर्ण निगरानी के लिए जुर्माना; ऐसी किसी भी चीज़ के लिए ठीक नहीं है जिसे आप नियंत्रित करना चाहते हैं।

3-तारअधिकांश औद्योगिक कार्यों के लिए यह डिफ़ॉल्ट है। एक तीसरा तार ट्रांसमीटर को लीड प्रतिरोध का अनुमान लगाने और रद्द करने देता है, यह मानते हुए कि तीन कंडक्टर लंबाई और गेज में मेल खाते हैं। लागत और सटीकता का अच्छा संतुलन, यही कारण है कि आज बिकने वाले अधिकांश प्रोसेस ट्रांसमीटरों पर आपको यही मिलेगा।

4-तारकरंट ले जाने वाले और वोल्टेज को पहचानने वाले तारों को अलग करके लीड प्रतिरोध त्रुटि को लगभग पूरी तरह से हटा देता है। यह वही है जो आप अंशांकन संदर्भ मानकों के लिए चाहते हैं या कहीं भी किसी डिग्री के अंश वास्तव में मायने रखते हैं - लेकिन बहुत सारे सामान्य निगरानी बिंदुओं के लिए यह अत्यधिक है, और अतिरिक्त लागत है।

जो गलती मैं अक्सर देखता हूं वह अलगाव में गलत वायरिंग प्रकार को चुनना नहीं है - यह एक ट्रांसमीटर के लिए 3-तार सेंसर का ऑर्डर करना है जिसे 2-तार इनपुट के लिए कॉन्फ़िगर किया गया था, या इसके विपरीत। सेंसर और उपकरण को सहमत होना होगा, और जब खरीद और उपकरण दो अलग-अलग लोग दो अलग-अलग दस्तावेजों पर काम कर रहे हों तो उस विवरण को छोड़ना आसान होता है।

तार-घाव बनाम पतला-फ़िल्म तत्व

तार-घावसिरेमिक या ग्लास कोर के चारों ओर कुंडलित प्लैटिनम तार के तत्व - लंबे समय तक सेवा जीवन और व्यापक तापमान उतार-चढ़ाव के दौरान अंशांकन को बहुत अच्छी तरह से बनाए रखते हैं। वे अधिक महंगे हैं और यांत्रिक रूप से थोड़े अधिक नाजुक हैं।

पतली-फ़िल्मतत्वों को सिरेमिक सब्सट्रेट पर प्लैटिनम जमा करके बनाया जाता है, जो माइक्रोचिप के निर्माण के समान है। वे छोटे हैं, मात्रा में उत्पादन करने के लिए सस्ते हैं, और कंपन को बेहतर ढंग से सहन करते हैं - यही कारण है कि उन्होंने बड़े पैमाने पर सामान्य औद्योगिक और ओईएम उपयोग पर कब्जा कर लिया है। प्रीमियम तार के घाव वाले संस्करणों की तुलना में ट्रेड{3}ऑफ एक संकीर्ण रेटेड तापमान सीमा है, हालांकि अधिकांश प्रक्रिया कार्य के लिए उस सीमा तक वास्तव में कभी नहीं पहुंचा जाता है।

यदि आपका अनुप्रयोग हल्का है - तो सोचें कि एचवीएसी डक्टिंग, सामान्य टैंक मॉनिटरिंग - पतली - फिल्म लगभग हमेशा किफायती, समझदार विकल्प है। तार को उच्च तापमान या लंबी सेवा के लिए बचाएं, जहां अतिरिक्त स्थिरता इसकी लागत वापस लाती है।

पीटी100 बनाम थर्मोकपल बनाम पीटी1000

खरीदार नए हैंतापमान उपकरणअक्सर पूछते हैं कि वास्तव में उन्हें इन तीनों में से किसे निर्दिष्ट करना चाहिए।

ए के खिलाफथर्मोकपल, एक PT100 कम{2}से{3}मध्य रेंज (मोटे तौर पर 200 डिग्री से 850 डिग्री) में सटीकता और दीर्घकालिक स्थिरता पर जीतता है और कोल्ड-जंक्शन मुआवजे की आवश्यकता नहीं होती है। थर्मोकपल वहां जीतता है जहां तापमान प्लैटिनम की तुलना में अधिक हो जाता है, या जहां आपको तेज प्रतिक्रिया की आवश्यकता होती है और कम परिशुद्धता के साथ रह सकते हैं।

ए के खिलाफपीटी1000, कार्य सिद्धांत समान है - समान प्लैटिनम, समान भौतिकी - 100 के बजाय 0 डिग्री पर केवल 1,000 ओम। वह उच्च आधार प्रतिरोध सीसा त्रुटि को आनुपातिक रूप से छोटा कर देता है, इसलिए एक पीटी1000 अक्सर 2- तार वायरिंग के साथ दूर हो सकता है बिना सटीकता दंड के जो एक पीटी100 लेता है। यह बिल्डिंग ऑटोमेशन में PT1000 को एक आम पसंद बनाता है, जहां केबल रन लंबे होते हैं लेकिन आप लैब-ग्रेड परिशुद्धता का पीछा नहीं कर रहे हैं।

एक वास्तविक मामला: जब "काफी बंद" नहीं था

पाश्चराइजेशन लाइन चलाने वाले एक खाद्य प्रसंस्करण ऑपरेशन में हफ्तों से असंगत बैच तापमान रीडिंग मिल रही थी - कुछ भी नाटकीय नहीं था, केवल कुछ डिग्री का बहाव था जो रुक-रुक कर दिखाई देता था और प्रक्रिया में किसी भी स्पष्ट चीज़ से संबंधित नहीं था। रखरखाव ने पहले ही सेंसर को एक बार बदल दिया था, मान लिया कि इससे समस्या ठीक हो गई, और आगे बढ़ गया। यह एक महीने बाद वापस आया.

वास्तविक कारण सेंसर नहीं, बल्कि वायरिंग निकला: मूल 3{2}} तार पीटी100 को एक अलग आपूर्तिकर्ता की इकाई से बदल दिया गया था, जिसका लीड वायर गेज मूल रन से थोड़ा अलग था, जिसने ट्रांसमीटर द्वारा गणना किए जा रहे लीड {5}प्रतिरोध मुआवजे को विफल कर दिया। कागज़ पर, दोनों सेंसर विशिष्टताओं के अनुरूप थे। व्यवहार में, बेमेल इतना बड़ा था कि पढ़ने को सहनशीलता से बाहर कर दिया गया था, जो पाश्चराइजेशन होल्ड टाइम - के लिए खाद्य-सुरक्षा पैरामीटर के लिए मायने रखता था, कॉस्मेटिक के लिए नहीं।

समाधान कोई बेहतर सेंसर नहीं था। यह उस लाइन के लिए सभी प्रतिस्थापन स्टॉक में लीड वायर गेज और लंबाई का मानकीकरण कर रहा था, और किसी भी नए सेंसर के सेवा में आने से पहले निरीक्षण चरण के रूप में परिवेश के तापमान पर त्वरित प्रतिरोध जांच जोड़ रहा था। पाठ सामान्यीकरण करता है: एक PT100 उतना ही सटीक है जितना इसके चारों ओर की पूरी माप श्रृंखला, और "समान भाग संख्या" का अर्थ हमेशा "समान वास्तविक तार" नहीं होता है।

ऑर्डर देने से पहले वास्तव में क्या जांचें

अधिकांश खरीदारों के लिए, निर्णय पाँच प्रश्नों पर आधारित होता है, मोटे तौर पर महत्व के इस क्रम में:

• प्रक्रिया की तापमान सीमा क्या है और सहनशीलता कितनी सख्त होनी चाहिए?यह सटीकता वर्ग तय करता है - वर्ग बी (0 डिग्री पर ±0.30 डिग्री) अधिकांश सामान्य निगरानी को कवर करता है; क्लास ए या 1/3 डीआईएन नियंत्रण लूप या विनियमित प्रक्रियाओं के लिए प्रीमियम के लायक है।
• आपका ट्रांसमीटर या पीएलसी कार्ड किस वायरिंग की अपेक्षा करता है?ऑर्डर देने से पहले इसकी पुष्टि करें, - के बाद नहीं, यह परिहार्य फ़ील्ड समस्याओं का सबसे आम कारण है।
• आपकी प्रक्रिया मीडिया और दबाव के लिए उपयुक्त म्यान सामग्री और जांच व्यास क्या है?संक्षारक या उच्च दबाव वाले अनुप्रयोगों में आमतौर पर सुरक्षा के लिए थर्मोवेल की भी आवश्यकता होती है और इसलिए सेंसर को बिना शटडाउन के बदला जा सकता है।
• क्या आपको हेड-माउंटेड ट्रांसमीटर की आवश्यकता है?सेंसर पर सीधे 4-20mA सिग्नल में कनवर्ट करने से लंबे केबल रन पर शोर प्रतिरक्षा में सुधार होता है और विद्युत शोर वाले वातावरण में अतिरिक्त लागत के लायक है।
• आपकी अंशांकन और प्रतिस्थापन योजना क्या है?वर्षों तक थर्मल साइक्लिंग के दौरान सेंसर खराब हो जाते हैं। महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं की आम तौर पर सालाना जाँच की जाती है; कम-हिस्सेदारी निगरानी बिंदु लंबे समय तक चल सकते हैं।

जानने लायक इंस्टालेशन नोट्स

अधिकांश लोगों की अपेक्षा से अधिक गहराई मायने रखती है - सेंसिंग टिप को वास्तविक प्रवाह या माध्यम तक पहुंचने की आवश्यकता होती है, न कि केवल पाइप की दीवार के माध्यम से छेद करना, या आप प्रक्रिया के बजाय सीमा परत को मापना समाप्त कर देते हैं। थर्मोवेल्स अतिरिक्त लागत के लायक हैं, कहीं भी दबाव, जंग, या गर्म -स्वैप प्रतिस्थापन की आवश्यकता एक कारक है। और यदि आप किसी ऐसी रीडिंग की समस्या का निवारण कर रहे हैं जो बंद लगती है, तो यह मानने से पहले कि ट्रांसमीटर या प्रक्रिया ही समस्या है, ज्ञात संदर्भ तापमान (बर्फ का पानी एक सस्ता, विश्वसनीय 0 डिग्री संदर्भ है) पर प्रतिरोध की जांच करें।

जमीनी स्तर

पीटी100 के पीछे की भौतिकी सरल है और दशकों में नहीं बदली है - प्लैटिनम का प्रतिरोध तापमान के साथ अनुमानित रूप से बढ़ता है, और यह संबंध मानकीकृत है ताकि विभिन्न निर्माताओं के उपकरण एक-दूसरे से सहमत हों। जहां खरीदार वास्तव में गलत हो जाते हैं वह सेंसर का चयन ही नहीं है; इसमें वास्तविक प्रक्रिया स्थितियों के लिए वायरिंग कॉन्फ़िगरेशन, लीड वायर स्थिरता, शीथ सामग्री के बारे में विवरण शामिल हैं। उन्हें विशिष्ट स्तर पर प्राप्त करें और सेंसर भाग आसान भाग है।

यदि आप किसी विशिष्ट लाइन या उपकरण के टुकड़े के लिए PT100 सेंसर की सोर्सिंग कर रहे हैं, तो अपने सप्लायर को तापमान सीमा, आवश्यक सटीकता वर्ग, वायरिंग प्रकार और इंस्टॉलेशन वातावरण को केवल एक भाग संख्या - के बजाय सामने - भेजना आम तौर पर एक सेंसर को अलग करता है जो काम करता है और जो वास्तविक समस्या का पता लगाने से पहले दो बार बदल जाता है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों

क्या पीटी100 आरटीडी के समान है?

नहीं - PT100 एक विशिष्ट प्रकार का RTD है, जो 0 डिग्री पर 100 ओम प्रतिरोध के साथ प्लैटिनम से बना है। आरटीडी एक व्यापक श्रेणी है, जिसमें पीटी500, पीटी1000, और निकेल{7}} या कॉपर{8}आधारित सेंसर भी शामिल हैं।

वास्तव में PT100 सेंसर कितना सटीक है?

क्लास बी 0 डिग्री पर लगभग ±0.30 डिग्री तक सटीक है। क्लास ए इसे लगभग ±0.15 डिग्री तक कसता है। उच्च परिशुद्धता 1/10 डीआईएन सेंसर ±0.03 डिग्री तक पहुंचते हैं, जो सामान्य प्रक्रिया निगरानी आवश्यकताओं के बजाय ज्यादातर प्रयोगशाला या अंशांकन मानक विशिष्टता है।

क्या PT100 शून्य से कम तापमान को संभाल सकता है?

हां, मानक इकाइयों को लगभग -200 डिग्री तक रेट किया गया है, जो बिना किसी विशेष आवश्यकता के अधिकांश क्रायोजेनिक और कोल्ड-चेन अनुप्रयोगों को कवर करता है।

कुछ PT100 सेंसरों में दो के बजाय तीन या चार तार क्यों होते हैं?

अतिरिक्त तार उपकरण को लीड तार के प्रतिरोध को कम करने देते हैं, जिसे अन्यथा तापमान सिग्नल - के भाग के रूप में गिना जाएगा, एक त्रुटि जो केबल की लंबाई के साथ बढ़ती है।

संदर्भ

• इंटरनेशनल इलेक्ट्रोटेक्नीकल कमीशन।आईईसी 60751 - औद्योगिक प्लैटिनम प्रतिरोध थर्मामीटर और प्लैटिनम तापमान सेंसर।
• राष्ट्रीय मानक एवं प्रौद्योगिकी संस्थान (एनआईएसटी)।ITS-90 तापमान स्केल और प्लैटिनम प्रतिरोध थर्मोमेट्री संदर्भ डेटा।
• ओमेगा इंजीनियरिंग.आरटीडी (प्रतिरोध तापमान डिटेक्टर) संदर्भ गाइड।
• फ्लूक कॉर्पोरेशन।अंशांकन: अभ्यास में दर्शनशास्त्र - प्रतिरोध थर्मोमेट्री।