Pt100 что это
Перейти к содержимому

Pt100 что это

Тема: Термометры сопротивления

Термометры сопротивления

Термометры сопротивления (ТС) – это датчики температуры, принцип действия которых основан на изменении электрического сопротивления от температуры. Как разобраться, какой ТС нужен вам? Сегодня рассмотрим основные характеристики наиболее часто используемых термосопротивлений.

1. НСХ – самая важная характеристика ТС!

НСХ (номинально-статическая характеристика) – это функция или таблица значений, которая определяет зависимость «сопротивление – температура».

По рисунку видно, что диапазон измерения температур зависит от НСХ.
О чем расскажет НСХ? [/COLOR]
• Номинал сопротивления R0 (50 Ом, 100 Ом, 500 Ом, 1000 Ом)
• Материал чувствительного элемента (медь, платина)
• Температурный коэффициент α,
где:
α=0,00428 ⁰С-1 – для 50М/100М
α=0,00391 ⁰С-1 – для 50П/100П
α=0,00385 ⁰С-1 – для Pt100/Pt500/Pt1000

2. Какое сопротивление выбрать: 50 Ом, 100 Ом или 1000 Ом?

Главный принцип действия ТС – это изменение сопротивления от температуры.
Но к сопротивлению чувствительного элемента прибавляется сопротивление линий связи от датчика до прибора. Исходя из этого лучше использовать ТС с бОльшим сопротивлением, чем сопротивление линии связи. Поэтому, 1000 Ом – лучше всего.

НО! Многие приборы не могут работать с таким видом НСХ, поэтому стандартом является 50 Ом и 100 Ом.
Раньше стандартными были 50-омные датчики, так как для их производства расходовалось меньше материала, чем для 100-омных.

3. Что лучше: медь или платина?

От материала чувствительного элемента (ЧЭ) зависит диапазон измерения температур

  • Медные: -50…+180 ⁰С
  • Платиновые: -196…+500 ⁰С

4. Чем отличаются 100П и Pt100?

Существуют следующие технологии производства чувствительных элементов: намоточная/проволочная и тонкопленочная.

• 100П, применяемые российскими производителями, изготавливаются по проволочной технологии. Данные ТС работают в более широком диапазоне, но при этом сам сенсор достаточно громоздкий.
] • Рt100 имеют тонкопленочные чувствительные элементы. На керамическую подложку напыляется тонкий слой металла, который образует токопроводящую дорожку, так называемый меандр. Эти чувствительные элементы имеют малые габариты, что позволяет использовать их в моделях с малым диаметром. Также технология производства позволяет делать 500- и 1000-омные сенсоры.

5. Что там по точности?

] Класс допуска определяет максимальное допустимое отклонение от номинальной характеристики, причем задается это отклонение как функция температуры – при нуле градусов фиксируется наименьшее допустимое отклонение, а при уменьшении или увеличении температуры диапазон допустимых значений линейно увеличивается.
Существуют 4 класса допуска АА, А, В, С.

На графике представлены:
Класс допуска В – общепромышленное исполнение, и именно он является стандартом в ОВЕН.
Класс допуска А и АА – заказываются для лабораторных измерений.

6. Какой выходной сигнал лучше: сопротивление, ток или цифровой?

Кто-то может сказать, что это вкусовщина, но все сводится к надежности и к стоимости. Надежность рассматривается в разрезе помехоустойчивости:
• Токовый сигнал более помехоустойчив, чем сигнал «сопротивление».
• Цифровой сигнал, например, RS-485, более помехоустойчив, чем токовый.

Что касается стоимости, то самый дешевый – «сопротивление», токовый – средний по цене и «цифра» – дорогой.
При этом если покупать комплект оборудования, то датчики с RS-485 позволяют использовать более дешевые ПЛК, так как нет необходимости в аналоговых входах.

Датчики

Термосопротивления — это элементы, сопротивление которых практически линейно зависит от температуры окружающей среды. Наряду с термином «Термосопротивление» для обозначения этих элементов используют название «Термометр Сопротивления», аббривеатуры ТС и RTD, а также обозначения Pt100, Pt500, Pt1000, 50П, 100П, 500П, 1000П, 50М, 100М и другие наименования, в зависимости от НСХ датчика. Не следует путать термосопротивления с термопарами и терморезисторами (термисторами).

Зависимость сопротивления чувствительного элемента от температуры окружающей среды R(T) называется номинальной статической характеристикой термосопротивления.

НСХ любого термосопротивления близка к линейной функции и описывается либо полиномом с известными коэффициентами, либо соответствующей таблицей. Существует несколько типов термосопротивлений — платиновые Pt 3850, Pt 3750, Pt 3911, никелевые Ni 6180, Ni 6720, а также медные термосопротивления, например Cu 4280, и другие. Каждому типу термосопротивлений соответствует свой полином R(T).

Большая часть используемых в индустрии термосопротивлений имеют тип Pt 3850, его НСХ описывается полиномом

R(T) = R0 (1 + A x T + B x T 2 ) при T > 0 и
R(T) = R0 (1 + A x T + B x T 2 + C x (T-100) x T 3 ) при T -3 °C -1 , B = -5.775 x 10 -7 °C -2 , C = -4.183 x 10 -12 °C -4 , а R0 — номинальное сопротивлене (сопротивление при температуре 0°C).

Другим платиновым, никелевым и медным термосопротивлениям соответствуют другие полиномы и другие наборы коэффициентов.

Степень полинома и значения коэффициентов зафиксированы в различных национальных и международных стандартах. Действующий российский стандарт — ГОСТ 6651-2009. Европейские производители, в том числе компания IST, используют стандарт DIN 60751 (он же IEC-751), однако в мире действуют и другие нормативные документы.

Подробнее о существующих типах сопротивлений и действующих спецификациях — в статье » Термосопротивления: теория «.

Термосопротивления типа Pt 3850 описаны и в российском ГОСТе, и в международных стандартах. Для датчиков Pt 3850 приняты условные обозначения Pt100, Pt500, Pt1000 и т.д. Они соответствуют датчикам с номинальным сопротивлением R0, равным 100, 500 и 1000 Ом соответственно.

Точность термосопротивлений

Для обозначения точности термосопротивлений используют понятие класса допуска. Класс допуска термосопротивления определяет максимально допустимое отклонение реальной характеристики R(T) от расчетной. Допуск задается как функция температуры — при нуле градусов допустимо наименьшее отклонение, а при уменьшении или увеличении температуры допустимое отклонение увеличивается.

Каждому классу допуска также соответствует диапазон температур, на котором этот класс определен. Для платиновых термосопротивлений с температурным коэффициентом 3850 ppm/K действуют следующие определения классов допуска:

Другие названия Допуск, °С Диапазон температур
Класс АА Class Y
Class 1/3 DIN
Class 1/3 IEC
Class 1/3 B
Class F 0.1
±(0.1 + 0.0017 |T|) 0 .. +150°С
Класс А (F 0.15) Class 1/2 DIN
Class ​1/2 IEC
Class 1/2 B
Class F 0.15
±(0.15 + 0.002 |T|) -30 .. +300°С
Класс B (F 0.3) Class DIN
Class IEC
Class F 0.3
±(0.3 + 0.005 |T|) -30 .. +500°С
Класс С (F 0.6) Class 2B
Class BB
Class F 0.6
±(0.6 + 0.01 |T|) -50 .. +600°С

Данные определения соответствуют и российскому ГОСТу, и нормам DIN 60751 (IEC-751) для тонкопленочных датчиков с температурным коэффициентом 3850 ppm/K (альфа-коэффициентом 0.00385°C-1 ).

Подробнее об определении классов точности для различных типов термосопротивлений — в статье » Термосопротивления: теория «.

Структура термосопротивлений

Термосопротивления общего назначения производятся либо по намоточной (проволочной), либо по тонкопленочной технологии. Датчики компании IST являются тонкопленочными, они состоят из керамической подложки площадью несколько квадратных миллиметров, токопроводящей дорожки (как правило, из платины), пассивационного слоя из стекла, и выводов.

Подробнее об определении классов точности для намоточных и тонкопленочных датчиков — в статье » Термосопротивления: теория «.

Подробнее о структуре тонкопленочных датчиков — в статье » Термосопротивления: производственный процесс «.

Компания IST (Inovative Sensor Technology) более 25 лет занимается производством тонкопленочных термосопротивлений. Производственные мощности IST находятся на территории Швейцарии. Среди датчиков IST есть как стандартные выводные и SMD датчики, так и сотни специальных решений — датчики для работы с повышенной точностью (до 1/10 DIN), для работы с температурами до +1000°C, элементы в различных корпусах с выводами различного типа и длины.

  • СТАНДАРТНЫЕ ВЫВОДНЫЕ ТЕРМОСОПРОТВЛЕНИЯ
  • SMD-ТЕРМОСОПРОТИВЛЕНИЯ
  • ДЛЯ РАСШИРЕННЫХ ДИАПАЗОНОВ ТЕМПЕРАТУР
  • С ИЗОЛИРОВАННЫМИ ВЫВОДАМИ
  • МЕТАЛЛИЗИРОВАННЫЕ ТЕРМОСОПРОТИВЛЕНИЯ, НАИЛУЧШИЙ ТЕПЛОВОЙ КОНТАКТ С ПОВЕРХНОСТЬЮ
  • САМЫЕ МИНИАТЮРНЫЕ ТЕРМОСОПРОТИВЛЕНИЯ
  • С ПЕРПЕНДИКУЛЯРНЫМИ ВЫВОДАМИ
  • С ПОВЫШЕННОЙ ТОЧНОСТЬЮ
  • НЕСТАНДАРТНЫЙ ТЕМПЕРАТУРНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ, НИКЕЛЕВЫЕ И МЕДНЫЕ ДАТЧИКИ
  • НЕСТАНДАРТНОЕ НОМИНАЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ R0
  • ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ КОРПУС
  • СПЕЦИАЛЬНЫЕ КОНСТРУКТИВЫ

СТАНДАРТНЫЕ ВЫВОДНЫЕ ТЕРМОСОПРОТИВЛЕНИЯ

Самыми востребованными и самыми бюджетными выводными термосопротивлениями являются платиновые элементы с характеристикой Pt100, Pt500 или Pt1000, габаритными размерами 2 x 2 мм и выводами длиной около 10 мм.

Такие датчики предназначены для работы с температурами от -200 до +300°C и различаются по классу допуска (по точности). Выводы датчиков данной группы подходят для пайки (в том числе твердым припоем), обжима или сварки.

Стоимость

Цены, действующие на датчики в наличии, указаны в таблице. Вы можете рассчитывать на значительные скидки при заказе от 300 шт.

Отметим, что цена термосопротивления не имеет прямой зависимости от рабочего температурного диапазона — датчики, предназначенные для температур до +150 °C или до +200°C, отпускаются по более высокой цене.

Наименование Характеристика (тип НСХ) Класс допуска
P1K0.202.3K.A.010* Pt1000 (температурный (альфа) коэффициент — 3850 ppm/°C,
Номинальное сопротивление R0 = 1000 Ом)
Класс А (F0.15) Наличие на складе
P1K0.202.3K.B.010* Класс B (F0.3) Наличие на складе
P0K5.202.3K.A.015* Pt500 (температурный (альфа) коэффициент — 3850 ppm/°C,
Номинальное сопротивление R0 = 500 Ом)
Класс А (F0.15) Наличие на складе
P0K5.202.3K.B.015* Класс B (F0.3) Наличие на складе
P0K1.202.3K.A.010* Pt100 (температурный (альфа) коэффициент — 3850 ppm/°C,
Номинальное сопротивление R0 = 100 Ом)
Класс А (F0.15) Наличие на складе
P0K1.202.3K.B.010* Класс B (F0.3) Наличие на складе

* Последние три символа кодируют длину выводов датчика в миллиметрах. Термосопротивления с выводами 7, 10 и 15 мм отпускаются по одной и той же цене.

Документация

На сайте производителя доступен Application Note, содержащий общие сведения о НСХ платиновых датчиков, определения классов допуска и данные о времени отклика, самонагреве, рекомендуемом токе измерения и проч. Характеристики эементов конкретной серии доступны в Datasheet.

СТАНДАРТНЫЕ SMD-ТЕРМОСОПРОТИВЛЕНИЯ

Тонкопленочная технология производства позволяет выпускать дешевые термосопротивления для поверхностного монтажа. Между собой эти компоненты различаются типом корпуса, металлом, из которого выполнены контакты, а также диапазоном рабочих температур и классом допуска (точностью).

Популярные платиновые SMD-термосопротивления имеют характеристику Pt100, Pt500 или Pt1000 и выпускаются в корпусах 0603, 0805 и 1206. Компания IST также выпускает термосопротивления в корпусе Flip-Chip. Документация на датчики для поверхностного монтжа представлена на сайте производителя.

SMD-термосопротивления Pt1000 со склада ЭФО.
Корпус 0805, класс допуска B, диапазон рабочих температур — от 50 до +150 °C

SMD-термосопротивления Pt100 со склада ЭФО.
Корпус 0805, класс допуска А, диапазон рабочих температур — от 50 до +250 °C

P1K0 — Pt1000 (температурный (альфа) коэффициент — 3850 ppm/°C, Номинальное сопротивление R0 = 1000 Ом)
P0K5 — Pt500 (температурный (альфа) коэффициент — 3850 ppm/°C, Номинальное сопротивление R0 = 500 Ом)
P0K1 — Pt100 (температурный (альфа) коэффициент — 3850 ppm/°C, Номинальное сопротивление R0 = 100 Ом)
Размер (0603 / 0805 / 1206)
2P — SMD, рабочие температуры -50 .. +150°C, контакты 96.5Sn/3Ag/0.5Cu
3P — SMD, рабочие температуры -50 .. +250°C, контакты 5Sn/93.5Pb/1.5Ag
4P — SMD, рабочие температуры -50 .. +250°C, контакты Au
1FC — Flip-Chip, рабочие температуры -50 .. +150°C, контакты 96.5Sn/3Ag/0.5Cu
2FC — Flip-Chip, рабочие температуры -50 .. +250°C, контакты 5Sn/93.5Pb/1.5Ag
3FC — Flip-Chip, рабочие температуры -50 .. +250°C, контакты Au
5FC — Flip-Chip, рабочие температуры -50 .. +400 °C, контакты Pt
6FC — Flip-Chip, рабочие температуры -50 .. +600 °C, контакты Pt
A — класс допуска А (F0.15)
B — класс допуска B (F0.3)
S — упаковка в ленту
P0K1. 0805. 2FC. A. S

ТЕРОМОСОПРОТИВЛЕНИЯ ДЛЯ РАСШИРЕННЫХ ДИАПАЗОНОВ ТЕМПЕРАТУР

Для измерения температур, превышающих +300°C, предлагаются специальные серии термосопротивленй:

Для работы в диапазоне от -200 до +400 °C предлагаются датчики различных размеров с неизолированными серебряными выводами различной длины.

В данную группу входит множество датчиков, которые различаются по

  • номинальному сопротивлению — доступны как стандартные датчики Pt100, Pt500 и Pt1000, так и датчики с R0 = 150 Ом и R0 = 350 Ом.
  • классу допуска — кроме популярных датчиков с классом допуска A (F0.15) и B (F0.3), выпускаются датчики класса допуска AA (F0.1), а также высокоточные 1/5 DIN и 1/10 DIN.
  • размеру — доступно около десяти вариантов габаритных размеров датчика, среди которых миниатюрные элементы 1.6 x 1.2 мм, вытянутые датчики размером 10 x 2 мм и другие.
  • длине и диаметру выводов.

С ассортиментом термосопротивлений серии +400 °C можно ознакомиться в документации.

По запросу могут быть изготовлены специальные решения — датчики для 3- и 4-проводной схемы включения, датчики в составе пар и групп, датчики с изолированными выводами, датчики с перпендикулярными или инвертированными выводами, датчики с измененной толщиной подложки, датчики в керамическом циллиндрическом корпусе и т.д.

Со склада ЭФО доступны образцы некоторых датчиков данной группы:

P0K1.161.4W.Y.010 — датчик типа Pt100 размером 1.6 x 1.2 мм. Класс допуска 1/3 DIN, неизолированные выводы длиной 10 мм

P0K1.232.4W.Y.010 — датчик типа Pt100 размером 2 x 2.3 мм. Класс допуска 1/3 DIN, неизолированные выводы длиной 10 мм

P1K0.161.4W.Y.010 — датчик типа Pt1000 размером 1.6 x 1.2 мм. Класс допуска 1/3 DIN, неизолированные выводы длиной 10 мм

P1K0.232.4W.Y.010 — датчик типа Pt1000 размером 2 x 2.3 мм. Класс допуска 1/3 DIN, неизолированные выводы длиной 10 мм

PG0K1.216.4K.A.010 — датчик типа 100П размером 2.5 x 1.5 мм. Класс допуска А, неизолированные выводы длиной 10 мм

Для работы в диапазоне от -200 до +600 °C предлагаются датчики различных размеров с неизолированными выводами из платины или никеля с платиновым покрытием.

В данную группу входит большое количество датчиков, которые различаются по

  • номинальному сопротивлению — доступны термосопротивления типа Pt100, Pt500 и Pt1000.
  • классу допуска — кроме популярных датчиков с классом допуска A (F0.15) и B (F0.3), выпускаются датчики класса допуска AA (F0.1), а также высокоточные 1/5 DIN и 1/10 DIN.
  • размеру — доступно около десяти вариантов габаритных размеров датчика, среди которых миниатюрные элементы 1.6 x 1.2 мм, крупные датчики 5 x 3.8 мм, вытянутые датчики размером 10 x 2 мм и другие.

С ассортиментом термосопротивлений серии +600 °C можно ознакомиться в документации.

По запросу могут быть изготовлены специальные решения — датчики в составе пар и групп, датчики с перпендикулярными или инвертированными выводами, датчики с измененной толщиной подложки, датчики в керамическом циллиндрическом корпусе и т.д.

Со склада ЭФО доступны образцы некоторых датчиков данной группы:

P0K1.161.6W.Y.010 — датчик типа Pt100 размером 1.6 x 1.2 мм. Класс допуска 1/3 DIN, неизолированные выводы длиной 10 мм

P0K1.232.6W.Y.007 — датчик типа Pt100 размером 2 x 2.3 мм. Класс допуска 1/3 DIN, неизолированные выводы длиной 7 мм

P0K1.520.6W.Y.010 — датчик типа Pt100 размером 5 x 2 мм. Класс допуска 1/3 DIN, неизолированные выводы длиной 10 мм

P1K0.161.6W.Y.010 — датчик типа Pt1000 размером 1.6 x 1.2 мм. Класс допуска 1/3 DIN, неизолированные выводы длиной 10 мм

P1K0.232.6W.Y.008 — датчик типа Pt1000 размером 2 x 2.3 мм. Класс допуска 1/3 DIN, неизолированные выводы длиной 8 мм

P1K0.281.6W.A.007.R — датчик типа Pt1000 в циллиндрическом керамическом корпусе длиной 13 мм и диаметром 2.8 мм. Класс допуска A, неизолированные выводы длиной 7 мм

P1K0.520.6W.Y.010 — датчик типа Pt1000 размером 5 x 2 мм. Класс допуска 1/3 DIN, неизолированные выводы длиной 10 мм

Для работы в диапазоне от -200 до +750 °C предлагаются датчики различных размеров с неизолированными выводами из платины.

В данную группу входят датчики, которые различаются по

  • номинальному сопротивлению — доступны термосопроиивления типа Pt100, Pt500 и Pt1000.
  • классу допуска — кроме популярных датчиков с классом допуска A (F0.15) и B (F0.3), выпускаются датчики класса допуска AA (F0.1).
  • размеру — доступны датчики размером 5 x 1.6 мм, 10 x 2 мм, 2.5 x 1.6 мм и 5 x 2 мм.

С ассортиментом термосопротивлений серии +750 °C можно ознакомиться в документации.

По запросу могут быть изготовлены специальные решения — датчики в составе пар и групп, датчики с измененной толщиной подложки и др.

Со склада ЭФО доступны образцы некоторых датчиков данной группы:

PG1K0.216.7W.A.007 — датчик типа 1000П размером 2.5 x 1.6 мм. Класс допуска A, неизолированные выводы длиной 7 мм

PW1K0.216.7W.A.007 — датчик типа Pt1000 размером 2.5 x 1.6 мм. Класс допуска A обеспечивается на диапазоне температур от -200 до +600 °C , неизолированные выводы длиной 7 мм

Для работы с температурами от от -200 до +850 °C предлагаются датчики Pt100, Pt200 и Pt1000 c платиновыми выводами. С ассортиментом термосопротивлений серии +850 °C можно ознакомиться в документации. Стандартные позиции имеют класс допуска В.

Производство датчиков более высокой точности и других специальных решений под требования клиента обсуждается по запросу.

Со склада ЭФО доступны образцы некоторых датчиков данной группы:

P0K1.281.8W.A.005.R — датчик типа Pt100 в циллиндрическом керамическом корпусе длиной 13 мм и диаметром 2.8 мм. Класс допуска A, неизолированные выводы длиной 5 мм

Для работы с температурами от от -70 до +1000 °C предлагается датчик с температурным коэффициентом 3770 ppm/K и номинальным сопротивлением 200 Ом и короткими платиновыми выводами.

Характеристики элемента указаны в документации, датчик данного типа поставляется под заказ.

ТЕРМОСОПРОТИВЛЕНИЯ С ИЗОЛИРОВАННЫМИ ВЫВОДАМИ

Компания IST выпускает различные модели термосопротивлений с длинными изолированными выводами. Длинные провода не наращиваются, а крепятся к телу датчика при производстве (используется точечная сварка).

Для заказа доступны датчики типа Pt100, Pt500, Pt1000, а также менее популярные модели.

Эмалированные (обмоточные) медные выводы

Серия датчиков 1E — это термосопротивления с медными эмалированными выводами, предназначенные для работы с температурами до +150°C (допустимо кратковременное воздействие температур до +180 °C). Для удобства пайки таких датчиков изоляция удалена на концах проводов. Выводы датчиков серии 1E имеют диаметр 0.15 или 0.2 мм, сами термосопротивления предлагаются в том числе в миниатюрных корпусах 0.8 x 3 мм, 1.2 x 1.6 мм и др. Документация на данную серию представлена на сайте производителя.

Со склада ЭФО доступны образцы некоторых датчиков данной группы:

P1K0.161.1E.A.040 — датчик типа Pt1000 размером 1.6 x 1.2 мм для температур от -50 до +150°C. Класс допуска A, эмалированные медные выводы длиной 40 мм

P0K1.308.1E.B.100 — датчик типа Pt100 размером 3 x 0.8 мм для температур от -50 до +150°C. Класс допуска В, эмалированные медные выводы длиной 100 мм

Стандартные и многожильные выводы с изоляцией PTFE (тефлон)

Термосопротивления, оснащенные изолированными выводами, предназначены для измерения температур до +200°C.

Датчики со стандартными изолированными выводами обозначаются 2I и имеют медные выводы с золотым покрытием размером AWG30. Датчики с многожильными изолированными выводами обозначаются 2L и имеют выводы размером AWG28/7. Термосопротивления с изолированными выводами подходят для пайки, сварки и опрессовки. Документация на данную серию представлена на сайте производителя.

Со склада ЭФО доступны образцы некоторых датчиков данной группы:

P0K1.520.2I.B.100 — датчик типа Pt100 размером 5 x 2 мм для температур от -50 до +200°C. Класс допуска В, изолированные выводы длиной 100 мм

P0K1.232.2I.A.030 — датчик типа Pt100 размером 2 x 2.3 мм для температур от -50 до +200°C. Класс допуска А, изолированные выводы длиной 30 мм

P1K0.232.2I.A.025.S — датчик типа Pt1000 размером 2 x 2.3 мм для температур от -50 до +200°C. Класс допуска А, частично изолированные выводы длиной 25 мм

P1K0.232.2I.B.050 — датчик типа Pt1000 размером 2 x 2.3 мм для температур от -50 до +200°C. Класс допуска В, изолированные выводы длиной 50 мм

P1K0.520.2I.A.050 — датчик типа Pt1000 размером 5 x 2 мм для температур от -50 до +200°C. Класс допуска А, изолированные выводы длиной 50 мм

P1K0.520.2L.A.070.M — датчик типа Pt1000 размером 5 x 2 мм для температур от -50 до +200°C. Класс допуска А, многожильные изолированные выводы длиной 70 мм, металлизированная тыльная сторона

По запросу доступны датчики с изолированными (PTFE) выводами, предназанеченные для измерения температур до +400°C.

МЕТАЛЛИЗИРОВАННЫЕ ТЕРМОСОПРОТИВЛЕНИЯ, НАИЛУЧШИЙ КОНТАКТ С ПОВЕРХНОСТЬЮ

Для задач, где критичны точность и время отклика термосопротивления, предлагаются датчики с металлизированной тыльной стороной. Главная особенность контрукции такого датчика — дополнительный слой металла на нижней (тыльной) стороне чувствительного элемента.

P1K0.520.2L.A.070.M — датчик типа Pt1000 размером 5 x 2 мм для температур от -50 до +200°C. Класс допуска А, изолированные многожильные выводы длиной 70 мм

P1K0.520.2L.B.070.M — датчик типа Pt1000 размером 5 x 2 мм для температур от -50 до +200°C. Класс допуска В, изолированные многожильные выводы длиной 70 мм

P1K0.232.3K.B.007.M.U — датчик типа Pt1000 размером 2 x 2.3 мм для температур от -200 до +300°C. Класс допуска В, неизолированные выводы длиной 7 мм, расположенные перпендикулярно к поверхности элемента

P050.232.3K.B.007.M.U — датчик типа Pt50 размером 2 x 2.3 мм для температур от -200 до +300°C. Класс допуска В, неизолированные выводы длиной 7 мм, расположенные перпендикулярно к поверхности элемента

Металлизированные датчики припаиваются, привариваются или иным образом кремятся к поверхности объекта. Это позволяет обеспечить наилучший тепловой контакт, а значит и минимальное время отклика. Более подробная информация о металлизированных термосопротивлениях доступна в статье «Применение тонкопленочных термосопротивлений (Thin Film RTD) для измерения температуры и скорости потока».

На базе металлизированных термоспротивлений также изготавливают решения для измерения скорости потока наподобие датчика Out Of Liquid. Более подробную информацию об этих решениях можно найти в статье «Запускаем датчик скорости потока жидкости»

Для измерения температуры выпускается готовое решение на базе металлизированного датчика — RealProbe Temp , металлизированное термосопротивление, установленное в металлическую гильзу.

В отличие от других термосопротивлений в аналогичном корпусе, в датчике RealProbe Temp чувствительный элемент установлен на дно корпуса, а не по центру наполненной термопроводящей пастой гильзы. Таким образом обеспечиваются минимальное время отклика (около 1.5 сек) и отсутствие необходимости полностью погружать датчик в измеряемую среду — достоверные результаты измерений могут быть получены при погружении менее чем на 10 мм.

Гильза выполнена из нержавеющей стали и имеет длину 25 мм и диаметр 6 мм, RealProbe Temp позволяет измерять температуру в диапазоне от -50 до +200°C. Более подробная информация доступна в документации от производителя.

САМЫЕ МИНИАТЮРНЫЕ ТЕРМОСОПРОТИВЛЕНИЯ

Платиновые термосопротивления IST доступны в версиях с различными габаритными размерами, однако особенно востребованными являются самые миниатюрные элементы — элементы серии MiniSens размером 1.2 x 1.6 мм и серии SlimSens размером 0.8 x 3 мм . Такие датчики доступны в различных исполнениях, в том числе с выводами увеличенной длины, с повышенной точностью (класс допуска вплоть до AA), модели для расширенного диапазона температур (от -200 до +600°C) и т.д.

Главным преимуществом датчиков малой площади является минимальные показатели по времени отклика и самонагреву.

В таблице приведены значения времени отклика для датчиков MiniSens и SlimSens. Время отклика выражено в секундах и описывает время, за которое датчик реагирует на изменение температуры окружающей среды. Например t0.63 соответствует времени, которое требуется термосопротивлению для детектирования 63% от величины, на которую изменилось значение температуры среды. Помимо размеров термосопротивления, время отклика зависит от параметров измеряемой среды и качества теплового контакта датчика и среды.

Время отклика, сек Самонагрев
Среда вода, v=0.4 м/с воздух, v=1 м/с вода, v=0.4 м/с воздух, v=1 м/с
t 0.5 t 0.63 t 0.9 t 0.5 t 0.63 t 0.9 E, мВт/К ∆T, мК * E, мВт/К ∆T, мК *
Размер датчиков: 1.2 x 1.6 мм 0.05 0.08 0.18 1 1.2 2.5 12 8.3 1.8 56
Размер датчиков: 0.8 x 3.0 мм 0.08 0.1 0.25 1.2 1.5 3.5 15 6.7 2.2 46

* Самонагрев ∆T, выраженный в миликельвинах, измерен для датчика типа Pt100 при токе 1 мА и температуре окружающей среды 0 ºC

Помимо приложений, где важно минимизировать время отклика и самонагрев, датчики MiniSens и SlimSens находят применение в задачах где важны непосредственно габариты элемента. Например, датчики SlimSens размером 0.8 x 3 мм идеально подходит для монтажа в трубу диаметром 1 мм.

Образцы некоторых моделей миниатюрных датчиков доступны со склада компании ЭФО.

Термосопротивления MiniSens

P0K1.161.6W.A.007 — датчик типа Pt100 размером 1.2 x 1.6 мм для температур от -200 до +600°C. Класс допуска A, неизолированные выводы длиной 7 мм

P0K1.161.6W.B.007 — датчик типа Pt100 размером 1.2 x 1.6 мм для температур от -200 до +600°C. Класс допуска B, неизолированные выводы длиной 7 мм

P1K0.161.1E.A.040 — датчик типа Pt1000 размером 1.2 x 1.6 мм для температур от -50 до +150°C. Класс допуска А, изолированные (эмалированные) выводы длиной 40 мм

P1K0.161.3K.A.020 — датчик типа Pt1000 размером 1.2 x 1.6 мм для температур от -200 до +300°C. Класс допуска А, неизолированные выводы длиной 20 мм

P1K0.161.3K.B.020 — датчик типа Pt1000 размером 1.2 x 1.6 мм для температур от -200 до +300°C. Класс допуска B, неизолированные выводы длиной 20 мм

P1K0.161.4W.Y.010 — датчик типа Pt1000 размером 1.2 x 1.6 мм для температур от -200 до +400°C. Класс допуска 1/3 DIN, неизолированные выводы длиной 10 мм

P1K0.161.6W.Y.010 — датчик типа Pt1000 размером 1.2 x 1.6 мм для температур от -200 до +600°C. Класс допуска 1/3 DIN, неизолированные выводы длиной 10 мм

Термосопротивления SlimSens

P1K0.308.1E.A.025 — датчик типа Pt1000 размером 0.8 x 3 мм для температур от -50 до +150°C. Класс допуска А, изолированные (эмалированные) выводы длиной 25 мм

P0K1.308.1E.B.100 — датчик типа Pt100 размером 0.8 x 3 мм для температур от -50 до +150°C. Класс допуска В, изолированные (эмалированные) выводы длиной 100 мм

ЭЛЕМЕНТЫ С ПЕРПЕНДИКУЛЯРНЫМИ ВЫВОДАМИ

Для приложений, где пространство для установки датчика сильно ограничено, также предлагаются элементы с выводами нестандартной ориентации. Такие элементы хорошо подхолят для установки в трубки небольшого диаметра, а также для установки на поверхность объекта.

Термосопротивления с перпендикулярными выводами выпускаются в том числе с металлизированной тыльной стороной, что позволяет крепить элемент к контактной площадке или к поверхности объекта измерений.

P1K0.232.3K.B.007.M.U — датчик типа Pt1000 размером 2 x 2.3 мм для температур от -200 до +300°C. Класс допуска В, неизолированные выводы длиной 7 мм, расположенные перпендикулярно к поверхности элемента

P050.232.3K.B.007.M.U — датчик типа Pt50 размером 2 x 2.3 мм для температур от -200 до +300°C. Класс допуска В, неизолированные выводы длиной 7 мм, расположенные перпендикулярно к поверхности элемента

ПОВЫШЕННАЯ ТОЧНОСТЬ

Термосопротивления с классом допуска выше 1/3 DIN

Помимо термосопротивлений класса допуска AA, A и B, производятся датчики класса допуска 1/5 DIN и 1/10 DIN. Датчики с нестандартным классом точности доступны под заказ.

НЕСТАНДАРТНЫЙ ТЕМПЕРАТУРНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ, НИКЕЛЕВЫЕ И МЕДНЫЕ ДАТЧИКИ

Помимо наиболее популярных на сегодняшний день термосопротивлений из платины с температурным коэффициентом 0.00385°C -1 (другое обозначение — Pt 3850 ppm/K), выпускаются термосопротивления с другими типами НСХ.

До середины 1990-х годов российским ГОСТом были определены только термосопротивления с коэффициентом 0.00391°C -1 , в действующих российских стандартах определены и датчики с коэффициентом 0.00391°C -1 , и датчики с коэффициентом 0.00385°C -1 .
Датчики с НСХ, соответствующей коэффициенту 0.00385°C -1 , являются общемировым стандартном, и используются подавляющим большинством российских предприятий, однако в некоторых случаях продолжают использовать датчики с коэффициентом 0.00391°C -1 . В зависимости от величины номинального сопротивления они обозначаются как 50П (R0 = 50 Ом), 100П (R0 = 100 Ом), 500П (R0 = 500 Ом) и 1000П (R0 = 1000 Ом).

Со склада ЭФО доступны образцы некоторых датчиков данной группы:

PG0K1.216.4K.A.010 — датчик типа 100П размером 2.5 x 1.5 мм для температур от -200 до +400 °C. Класс допуска А, неизолированные выводы длиной 10 мм

PG1K0.216.7W.A.007 — датчик типа 1000П размером 2.5 x 1.5 мм для температур от -200 до +750 °C. Класс допуска А, неизолированные выводы длиной 7 мм

Помимо платиновых датчиков, производятся медные и никелевые элементы.

Медь обладает наиболее линейной характеристикой, но из-за сравнительно узкого диапазона рабочих температур и низкого удельного сопротивления используется относительно редко. Тонкопленочные медные термосопротивления от IST используются в качестве замены устаревающим намоточным (проволочным) датчикам с аналогичной НСХ. Такая замена позволяет повысить надежность чувствительного элемента и его устойчивость к вибрациям и перепадам температур, сократить время отклика, уменьшить габаритные размеры. Медные датчики IST имеют коэффициент 4280 ppm/K и номинальное сопротивление 50 или 100 Ом.

Никелевые термосопротивления используются гораздо реже платиновых, т.к. их рабочий температурный диапазон ограничен значением +300 °C. Однако в ряде случаев оптимальными являются именно никелевые датчики: никелевые элементы имеют относительно высокие температурный коэффициент и выходное сопротивление, поэтому никелевые термосопротивления обеспечивают наиболее высокое разрешение.

С номенклатурой никелевых термосопротивлений IST можно ознакомиться в документации производителя. Медные и никелевые датчики доступны под заказ.

НЕСТАНДАРТНОЕ НОМИНАЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ R0

Как правило, термосопротивления имеют номинальное сопротивление (R0) величиной 100, 500 или 1000 Ом. Компания IST также выпускает компоненты с увеличенным номинальным сопротивлением, например 2000, 5000 и даже 10000 Ом, а также термосопротивления с номинальным сопротивлением, «сдвинутым» относительно стандартного значения, например 150 или 350 Ом.

Датчики с нестандартным номинальным сопротивлением доступны под заказ.

ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ КОРПУС

До появления на рынке тонкопленочных термосопротивлений, эти элементы изготавливались с использованием намоточных (проволочных) технологий и имели форму циллиндра. Для быстрой замены таких циллиндрических датчиков компания IST AG выпускает тонкопленочные сенсоры, заключенные в дополнительный керамический корпус стандартного размера.

Керамический корпус не имеет дополнительной защитной функции и предназначен исключительно для упрощения монтажа элемента.

Со склада ЭФО доступны образцы некоторых датчиков данной группы:

P1K0.281.6W.A.007.R — датчик типа Pt1000 для температур от -200 до +600°C в циллиндрическом керамическом корпусе длиной 13 мм и диаметром 2.8 мм. Класс допуска A, неизолированные выводы длиной 7 мм

P1K0.281.6W.B.020.R — датчик типа Pt1000 для температур от -200 до +600°C в циллиндрическом керамическом корпусе длиной 13 мм и диаметром 2.8 мм. Класс допуска B, неизолированные выводы длиной 20 мм

P0K1.281.8W.A.005.R — датчик типа Pt100 для температур от -200 до +800°C в циллиндрическом керамическом корпусе длиной 13 мм и диаметром 2.8 мм. Класс допуска A, неизолированные выводы длиной 5 мм

СПЕЦИАЛЬНЫЕ КОНСТРУКТИВЫ

Компания IST выпускает десятки датчиков в специальных конструктивах, отвечающих требованиям заказчика. Среди специальных решений

  • 3- и 4-выводные термосопротивления,
  • датчики, выполненные в термоусадочных трубках,
  • датчики, выводы которых оснащены коннекторами,
  • датчики с металлизорованной стороной, установленные на металлические диски, пластины или другие контактные площадки,
  • датчики в керамическом циллиндрическом корпусе,
  • датчики в нестандартных корпусах.
  • www.efo.ruДистрибуция электронных компонентов
  • www.powel.ruИсточники питания
  • www.korpusa.ruКонструктивы и корпуса РЭА
  • www.wless.ruБеспроводные технологии
  • www.altera.ruМикросхемы Altera
  • www.efo-power.ruСиловая электроника
  • www.efo-electro.ruЭлектротехническая продукция
  • www.sound-power.ruПрофессиональные усилители класса D
  • www.infiber.ruВолоконно-оптические компоненты в промышленности
  • www.mymcu.ruМикроконтроллеры
  • www.latticesemi.ruПродукция Lattice Semiconductor

© 2016 — 2022 All Right Reserved. EFO Ltd. При использовании материалов ссылка на источник обязательна.

Термосопротивления: Теория

Недавно мне повезло побывать на производстве датчиков температуры, а точнее на швейцарском предприятии IST-AG, где делают платиновые и никелевые термосопротивления (RTD).

По этому поводу публикую две статьи, в которых читатель найдет довольно подробное описание этого типа датчиков, путеводитель по основным этапам производственного процесса и обзор возможностей, которые появляются при использовании тонкопленочных технологий.

В первой статье разбираемся с теоретической базой. Не слишком увлекательно, но весьма полезно.

Что такое термометры сопротивления

(они же — термосопротивления или RTD)
Сначала имеет смысл разобраться с терминологией. Если вы хорошо знакомы с вопросом, то смело переходите ко второй части статьи. А может быть и сразу к третьей.

Итак, под определение «датчик температуры» попадают тысячи самых разных изделий. Под датчиком можно понимать и готовое измерительное устройство, где на дисплее отображается значение температуры в градусах, и интегральную микросхему с цифровым сигналом на выходе, и просто чувствительный элемент, на базе которого строятся все остальные решения. Сегодня мы говорим только о чувствительных элементах, которые, впрочем, тоже будем называть словом «датчик».

Термометры сопротивления, которые также известны как термосопротивления и RTD (Resistance Temperature Detector) — это чувствительные элементы, принцип работы которого хорошо понятен из названия — электрическое сопротивление элемента растет с увеличением температуры окружающей среды и наоборот. Вероятно вы слышали о термосопротивлениях как о платиновых датчиках температуры типа Pt100, Pt500 и Pt1000 или как о датчиках 50М, 50П, 100М или 100П.

Иногда термосопротивления путают с термисторами или термопарами. Все эти датчики используются в похожих задачах, но, даже несмотря на то что термисторы тоже являются преобразователями температура-сопротивление, нельзя путать термосопротивления, термисторы и термопары между собой. О разнице в строении и назначении этих элементов написана уже тысяча статьей, так что я, пожалуй, не буду повторяться.

Отмечу главное: средний термометр сопротивления стоит в разы дороже, чем средний термистор и термопара, но только термосопротивления имеют линейную выходную характеристику. Линейность характеристики, а также гораздо более высокие показатели по точности и повторяемости результатов измерений, делают термосопротивления востребованными несмотря на разницу в цене.

Основные характеристики термосопротивлений

Если коротко, характеристики термосопротивлений можно разбить на три группы:

  1. Номинальная статическая характеристика (НСХ) и точность
  2. Диапазон температур, на котором определяется НСХ и обеспечивается заявленная точность
  3. Корпус датчика, тип и длина выводов

Номинальная статическая характеристика (НСХ)

НСХ — это функция (на практике чаще таблица значений), которая определяет зависимость сопротивление-температура.

Зависимость R(T), конечно, не является абсолютно линейной — на самом деле выходная характеристика термосопротивления описывается полиномом с известными коэффициентами. В простейшем случае это полином второй степени R(T) = R0 (1 + A x T + B x T 2 ), где R0 — номинальное сопротивление датчика, то есть значение сопротивления при 0°C.


Вид полинома и его коэффициенты описываются в различных национальных и международных стандартах. Действующий российский стандарт — ГОСТ 6651-2009. В Европе чаще используют DIN 60751 (он же IEC-751), однако одновременно с ним действует DIN 43760, в Северной Америке популярен стандарт ASTM E1137 и так далее. Несмотря на то что некоторые стандарты согласованы между собой, в целом картина довольно печальная и единого индустриального стандарта по факту не существует.

Наиболее популярные типы термосопротивлений — это платиновые датчики (Pt 3850, Pt 3750, Pt 3911 и др.), никелевые (Ni 6180, Ni 6720 и др.) и медные термосопротивления, например Cu 4280. Каждому типу датчиков соответствует свой полином R(T).


Приведенные наименования содержат название металла, который используется при изготовлении датчика, и коэффициент, который описывает отношение сопротивления датчика при 0 к сопротивлению при 100°C. Этот коэффициент, вместе со значением R0, определяет наклон функции R(T).


В разношерстных стандартах и, как следствие, в спецификациях на конкретные датчики, этот коэффициент может выражаться по-разному. Например, для платинового датчика может быть указан коэффициент альфа равный 0.00385 °C -1 , или температурный коэффициент 0.385%/°C, или TCR = 3850 ppm/K, однако во всех трех случаях подразумевается одна и та же зависимость R(T).

Используемый металл однозначно определяет степень полинома R(T), а коэффициенты полинома определяются температурным коэффициентом металла.

Например, для всех платиновых датчиков функция R(T) имеет следующий вид:

R(T) = R0 (1 + A x T + B x T 2 ) при T > 0
R(T) = R0 (1 + A x T + B x T 2 + C x (T-100) x T 3 ) при T < 0
где коэффициенты выбираются в зависимости от типа платины:

    Pt 3850 ppm/K (наиболее распространенная характеристика современных термосопротивлений)
    A = 3.9083 x 10 -3 °C -1
    B = -5.775 x 10 -7 °C -2
    C = -4.183 x 10 -12 °C -4

Та же логика действует для меди и никеля. Например, НСХ всех никелевых датчиков описывается полиномом шестой степени:

R(T) = R0 (1 + A x T + B x T 2 + C x T 3 + D x T 4 + E x T 5 + F x T 6 )
где коэффициенты определяются температурным коэффициентом никеля (Ni 6180 ppm/K, Ni 6720 ppm/K и т.д.).

Осталось сказать о последнем параметре НСХ термометров сопротивления — о номинальном сопротивлении R0. Чаще всего используются датчики со стандартным R0 — 50, 100, 500 или 1000 Ом, однако иногда требуются тремосопротивления с R0 = 2000 и даже 10000 Ом, а также датчики с «не кратным» номинальным сопротивлением.


То есть каждому типу термосопротивления может соответствовать несколько НСХ с разными номинальными сопротивлениями R0. Для наиболее распространенных в РФ характеристик используют стандартные обозначения: Pt100 и Pt1000 соответствуют платине с температурным коэффициентом 3850 ppm/K и R0 = 100 и 1000 Ом соответственно. Унаследованные из советских справочников обозначения 50П и 100П — это датчики из платины с коэффициентом 3911 ppm/K и R0 = 50 и 100 Ом, а датчики известные как 50М и 100М — это медь 4280 ppm/K с номинальным сопротивлением 50 и 100 Ом.

Точность датчика
Точность термосопротивления — это то, насколько зависимость R(T) реального датчика может отклониться от идеальной НСХ. Для обозначения точности термосопротивлений используют понятие класса допуска (от же класс точности).

Класс допуска определяет максимальное допустимое отклонение от номинальной характеристики, причем задается это отклонение как функция температуры — при нуле градусов фиксируется наименьшее допустимое отклонение, а при уменьшении или увеличении температуры диапазон допустимых значений линейно увеличивается.


Когда дело касается классов допуска, бардак в действующих стандартах только усугубляется — даже названия классов в разных источниках могут отличаться.

Другие названия Допуск, °С
Класс АA Class Y
1/3 DIN
1/3 B
F 0.1 (если речь о тонкопленочном датчике)
W 0.1 (если речь о намоточном датчике)
±(0.1 + 0.0017 |T|)
Класс A 1/2 DIN
1/2 B
F 0.15 (если речь о тонкопленочном датчике)
W 0.15 (если речь о намоточном датчике)
±(0.15 + 0.002 |T|)
Класс B DIN
F 0.3 (если речь о тонкопленочном датчике)
W 0.3 (если речь о намоточном датчике)
±(0.3 + 0.005 |T|)
Класс C Class 2B
Class BB
F 0.6 (если речь о тонкопленочном датчике)
W 0.6 (если речь о намоточном датчике)
±(0.6 + 0.01 |T|)
Class K
1/10 DIN
±(0.03 + 0.0005 |T|)
Class K
1/5 DIN
±(0.06 + 0.001 |T|)

Приведенные в таблице допуски соответствуют большинству действующих стандартов для платиновых датчиков 3850 ppm/K, включая ГОСТ и европейский DIN 60751 (IEC-751), который с большой натяжкой можно назвать общепринятым.

Например, в американском стандарте ASTM E1137 классы допуска платиновых датчиков именуются Grade и определяются иначе:

Grade A ±(0.25 + 0.0042 |T|)
Grade B ±(0.13 + 0.0017 |T|)

Если же говорить о платине с другими температурными коэффициентами или о никелевых и медных датчиках, то можно обнаружить и другие определения допусков.

Класс допуска описывает не только максимальную величину допуска, но и диапазон температур, на котором этот допуск гарантируется. Вы, наверное, уже догадались, что в разных стандартах эти диапазоны могут существенно отличаться. Это действительно так, причем диапазон температур зависит не только от класса допуска и типа датчика, но и от технологии, по которой выполнен датчик — у намоточных датчиков диапазон всегда шире.

На картинке — кассы допуска для платиновых датчиков с температурным коэффициентом 3850 по стандарту DIN 60751 (IEC-751).

Тонкопленочный датчик Pt 3850 ppm/K Намоточный датчик Pt 3850 ppm/K
Класс допуска Диапазон температур Класс допуска Диапазон температур
DIN 60751 (IEC-751) / ГОСТ DIN 60751 (IEC-751) ГОСТ
Класс АА
(F 0.1)
0… +150°С Класс АА
(W 0.1)
-100… +350°С -50… +250°С
Класс А
(F 0.15)
-30… +300°С Класс А
(W 0.15)
-100… +450°С
Класс B
(F 0.3)
-50… +500°С Класс B
(W 0.3)
-196… +600°С -196… +660°С
Класс С
(F 0.6)
-50… +600°С Класс С
(W 0.6)
-196… +600°С -196… +660°С

К слову, если в документации на термосопротивление указан диапазон измеряемых температур, который шире диапазона, предусмотренного указанным классом допуска, то заявленный класс допуска не будет действовать на всём рабочем диапазоне. Например, если датчик Pt1000 класса A предназначен для измерения температур от -200 до +600°C, то он будет иметь точность ±(0.15+0.002|T|) только при температурах до +300°C, а дальше скорее всего будет обеспечиваться класс В.

Я привожу все эти подробности о терминологии и разночтениях в стандартах чтобы донести одну простую мысль: выбирая термосопротивление легко запутаться и неверно истолковать характеристики элемента. Важно понимать какие именно требования вы предъявляете к элементу (в абсолютных цифрах, а не в классах) и сравнивать их с абсолютными цифрами из документации на конкретный датчик.

Структура термометров сопротивления

Итак, термосопротивления представляют собой резисторы, выполненные из платины или, реже, из никеля или меди. Выше уже упоминались две технологии — намоточная (проволочная) и тонкопленочная.

Намоточные датчики — это термосопротивления, выполненные на основе спиралей из металлической проволоки. Существует два основных способа изготовления намоточных датчиков. В первом случае проволока наматывается на стеклянный или керамический цилиндр, после чего конструкция покрывается изолирующим слоем из стекла. Второй способ — это помещение металлических спиралей в каналы внутри керамического цилиндра.

При изготовлении тонкопленочных датчиков на керамическую подложку напыляется тонкий слой металла, который образует токопроводящую дорожку, так называемый меандр. После этого датчик покрывается изолирующим слоем из стекла.


Большинство современных термосопротивлений выполняется по одной из этих трёх технологий. В источниках встречаются противоречивые мнения о том, какая конструкция более устойчива к вибрациям или перепадам температур. Оценки стоимости датчиков разных конструкций тоже сильно разнятся.

На деле принципиальных отличий между характеристиками датчиков разной конструкции нет, цены на тонкопленочные и намоточные датчики также находятся в одном диапазоне.

В большинстве случаев совершенно не важно как именно устроен датчик — при выборе компонента имеет значение только соотношение цены и характеристик конкретного элемента (нужно только не забывать что классы допуска для тонкопленочных датчиков определены на более узком диапазоне температур). Однако в некоторых задачах тонкопленочные датчики осознанно предпочитают намоточным. На это есть три главных причины:

    Высокие номинальные сопротивления. Тонкопленочная технология позволяет производить датчики с R0=1000 Ом той же ценой, что и датчики с номинальным сопротивлением 50, 100 или 500 Ом. К тому же, изготавливаются датчики и с более высоким номинальным сопротивлением, например 2000 и 10000 Ом.

Заключение

В заключении традиционно благодарю читателя за внимание и напоминаю, что вопросы по применению продукции, о которой мы пишем на хабре, можно также задавать на email, указанный в моем профиле.

upd #1: Статья «Термосопротивления: производственный процесс» опубликована.

Особенности термосопротивления Pt100 и принцип работы

Термодатчики являются основными элементами во многих системах управления. Термосопротивление PT100 – это один из видов приборов, которые могут использоваться. Существуют также приборы Pt-500, Pt-100, 10K. Конкретно этот вид изготавливается на основе платины, но можно встретить и медные, и никелевые. В нашей статье мы рассмотрим особенности датчиков измерения температуры.

Основные особенности прибора

Платиновое термосопротивление Pt100 является достаточно распространенным элементом, так как у него очень хорошее соотношение качества и цены. Его можно использовать как отдельный прибор для измерения. Но можно встроить в гильзу иного устройства, чтобы осуществлять учет данных изменения температуры. Главное при этом – правильно учесть диаметр гильзы, чтобы не было большой разницы диаметров. В этом случае удастся обеспечить наилучшее условие для того, чтобы анализировать температуру сред.

Датчик температуры

Обычно такие датчики применяются для того, чтобы контролировать температуру в системах вентиляции, теплоэнергетических установках, а также иных отраслях.

Принцип функционирования

В основе лежат элементы из платины, у которых сопротивление при 0 градусов равно 100 Ом. Стоит отметить, что у платины имеется положительный коэффициент. А это означает, что сопротивление растет при увеличении температуры. У некоторых приборов в одном корпусе может быть заключено сразу три термоэлемента. Но чаще всего в промышленности используют термосопротивление Pt100 «Овен» с одним элементом. «Овен» — это отечественная компания, которая занимается производством и продажей оборудования для автоматизации и измерения данных.

В зависимости от разновидности измерительной цепи, используется определенный способ подключения – двух-, трех-, четырехпроводной. От того, где и для чего используется устройство, вы можете подобрать наиболее приемлемую характеристику. Термосопротивления Pt-100 можно использовать для измерения температуры газов или жидкостей. Впрочем, его можно применять и для контроля температуры продуктов в пищевой промышленности.

Трубчатое сопротивление

Эти приборы могут быть совместимы с устройствами, у которых аналогичное входное сопротивление. Максимальная температура, которую позволяет измерять датчик – около 350 градусов. Но в пике может выдерживать скачки до 400 градусов. Но это усредненные значения, зависят они от производителя. Для одних датчиков рабочий диапазон -40..+90, для других уже -50..+250. Но есть и модели, которые работают и в диапазоне -100..+600.

Когда нельзя сделать монтаж?

Не допускается монтаж устройств в таких условиях:

  1. Если слишком высокий уровень вибрации.
  2. Большая вероятность нанесения повреждения корпуса.
  3. Агрессивная химическая среда.
  4. Взрывоопасная среда.
  5. В непосредственной близости к источникам электрических помех.

Технические характеристики прибора

Термосопротивление овен

Технические особенности датчика (в пример взято термореле):

  1. Корпус изготавливается из нержавеющей стали.
  2. Масса – 600 гр.
  3. Размеры 62х66х67 см. Не учитывается размер непосредственно чувствительного элемента датчика.
  4. Может измерять температуры в диапазоне -50..+100 градусов.
  5. Максимальное значение погрешности – 2%.
  6. Максимальная потребляемая мощность – 2 Вт.
  7. Влажность среды, в которой происходит работа – 80% при температуре 35 градусов.
  8. Давление – 0,01..1,6 МПа.

При проведении монтажных работ крайне важно соблюдать требования техники безопасности. На предприятиях монтаж этих устройств осуществляется лицами, прошедшими соответствующий инструктаж. Они также должны быть обучены работе с оборудованием. Установка, демонтаж и проведение осмотра возможно только при условии отключения питания от устройства.

Почему ломаются датчики?

Внешний вид

Всего можно выделить три причины, по которым происходит выход из строя элемента:

  1. Нарушены правила эксплуатации.
  2. Отказ одного или нескольких элементов реле.
  3. Слабый крепеж датчика.

Чтобы избежать преждевременного выхода из строя, нужно перед установкой и обслуживанием изучить внимательно инструкцию.

Как происходит работа датчика?

Принцип работы не очень сложный. Как мы говорили, в основе находится платиновый элемент, у которого при 0 градусов сопротивление равно 100 Ом. Если речь идет о датчике, например, Pt1000, то у него, соответственно, сопротивление уже будет 1000 Ом (1 кОм). У платиновых приборов коэффициент положительный, поэтому при возрастании температуры увеличивается и сопротивление.

Схема подключения

На рисунке вы можете видеть подключение термосопротивления Pt100. Мы упоминали о том, что существует несколько вариантов подключений – с двумя, тремя или четырьмя проводами. Какой выбрать – решать только вам. Но нужно отметить, что наилучшая точность будет у четырехпроводного прибора. Но если вам не нужна высокая точность, то разумнее использовать двухпроводные датчики.

Существует также два класса точности – А и В. Последний разделяется на два подкласса – В1/3DIN и В1/10DIN. Они не могут самостоятельно использоваться на целиковом диапазоне температур.

Подведем итоги

Очень часто датчики Pt-100 используются в теплоэнергетике, чтобы поддерживать заданную температуру в измеряемой среде. Также часто их используют для автоматической системы регулировки обогрева. Это позволяет автоматизировать производство и снизить затраты на управление системами.

Нередко датчики устанавливаются в подводных и подземных трубопроводах. У изделия очень высокое качество, что гарантирует большой срок службы. Если правильно проведен монтаж, конечно. Характеристики термосопротивления Pt100 достаточно хорошие, что позволяет использовать прибор в любых сферах.

Диапазон рабочих температур достаточно большой, что позволяет использовать прибор практически в любой отрасли. Также датчик может контролировать состояние воздушной среды. Поэтому может использоваться в складских и производственных помещениях, у которых имеются определенные требования к среде и климату. Утилизация должна проводиться по правилам, которые относятся к переработке электроотходов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *