RTD یا حسگر دمای مقاومتی چیست؟

RTD به معنای “مقاومت حرارتی ” (Resistance Temperature Detector) است. این یک حسگر دما است که بر اساس تغییر مقاومت الکتریکی با تغییر دما عمل می‌کند. RTDها اغلب از موادی با خاصیت مقاومت الکتریکی بسیار تغییرپذیر با تغییر دما ساخته می‌شوند.

یک نوع شایع از RTD از پلاتینیوم به عنوان ماده حساس استفاده می‌کند. در این حالت، RTD به عنوان پلاتینیوم (Pt100 یا Pt1000) شناخته می‌شود. Pt100 به معنای یک RTD با مقاومت 100 اهم در دمای 0 درجه سانتیگراد است.

PTC به عنوان مخفف “Positive Temperature Coefficient” به کار می‌رود و به این ویژگی اشاره دارد که مقاومت الکتریکی یک ماده، با افزایش دما افزایش می‌یابد. این ویژگی به این معناست که با افزایش دما، مقاومت ماده PTC افزایش می‌یابد و برخلاف NTC (Negative Temperature Coefficient) که با افزایش دما مقاومت کاهش می‌یابد.

انواع RTD مختلف با توجه به مواد حسگری، رنج دما، و کاربردهای مختلف وجود دارند. برخی از انواع RTD عبارتند از:

از پلاتینیوم به عنوان ماده حساس در این نوع RTD استفاده می‌شود Pt RTDها به دلیل خصوصیات مثبت مقاومت در دماهای بالا، دقت بالا، و پایداری، برای کاربردهای دقیق و حساس در دماهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در این نوع، از نیکل به عنوان ماده حساس استفاده می‌شود Ni RTD ها در دماهای پایین‌تر از Pt RTDها عملکرد خوبی دارند و برای کاربردهایی که دماهای پایین مورد نیاز هستند، مناسب هستند.

در این نوع RTD از مس به عنوان ماده حساس استفاده می‌شودCu RTD  ها معمولاً ارزان‌تر از دیگر انواع هستند و برای کاربردهایی که دقت مطلوب ولی با هزینه کمتر مورد نیاز است، ممکن است مناسب باشند.

در این نوع RTD از تانتالوم به عنوان ماده حساس استفاده می‌شود. این نوع RTDها به خاطر پایداری در دماهای بالا مناسب هستند.

از کربید سیلیکون به عنوان ماده حساس در این نوع RTD استفاده می‌شود. این نوع RTDها معمولاً در دماهای بسیار بالا و در شرایطی که نیاز به مقاومت در برابر شرایط سخت محیطی است، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در این نوع از پلیمرها به عنوان ماده حساس استفاده می‌شود RTD پلیمری ممکن است در برخی از کاربردها که نیاز به اندازه‌گیری دما در محیط‌های خاص دارند، مفید باشد.

هر یک از این انواع RTD مزایا و محدودیت‌های خود را دارند و بر اساس نیازهای کاربردی مختلف، انتخاب می‌شوند.

دقت بالا: RTDها به دلیل خطی بودن و دقت بالا در اندازه‌گیری دما، در برخی از کاربردها که نیاز به دقت بالا در اندازه‌گیری دما دارند، استفاده می‌شوند.

مقاومت الکتریکی RTDها به صورت خطی با تغییر دما تغییر می‌کند، که آن را در اندازه‌گیری دما به صورت دقیق و پیش‌بینی‌شده می‌کند.

RTDها به دلیل خصوصیات حساسیت به تغییر دما، به سرعت و با دقت به تغییرات دما پاسخ می‌دهند.

بسیاری از RTDها، به ویژه کسانی که از پلاتینیوم ساخته شده‌اند، دارای پایداری در دماهای بالا هستند و می‌توانند در دماهای بسیار بالا هم کار کنند.

RTDها در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت و گاز، صنایع غذایی، صنایع شیمیایی، پزشکی و سایر صنایع برای اندازه‌گیری دما مورد استفاده قرار می‌گیرند.

به دلیل دقت و پایداری، RTDها به عنوان حسگرهای دما در سامانه‌های کنترل و اتوماسیون صنعتی مانند پی ال سی نیز استفاده می‌شوند.

در پروسه‌های پتروشیمی و نفت، کنترل دما بسیار حائز اهمیت است. سنسورهای RTD در این صنایع برای اندازه‌گیری و کنترل دما در مخازن، لوله‌ها، و تجهیزات مختلف استفاده می‌شوند.

در تولید و آزمایش قطعات خودروها، از سنسورهای RTD برای اندازه‌گیری دما در قطعات مهم مانند موتورها و سیستم‌های خنک‌کننده استفاده می‌شود.

در تجهیزات الکترونیکی، از سنسورهای RTD به عنوان حسگرهای حرارتی در دستگاه‌ها و تجهیزات مختلف برای کنترل دما استفاده می‌شود.

در کارخانجات تولید مواد غذایی و صنعت آشپزی، سنسورهای RTD جهت کنترل دما در پروسه‌های پخت، سرخ‌کردن، و یخچال‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در صنعت پزشکی، سنسورهای RTD برای اندازه‌گیری دما در تجهیزات پزشکی مانند اتاق‌های عمل، دستگاه‌های تشخیص تب، و تجهیزات جراحی استفاده می‌شوند.

در تولید مواد غیرفلزی مانند شیشه، پلاستیک، و کریستال، سنسورهای RTD برای کنترل دما در فرآیندهای تولیدی به کار می‌روند.

عمده استفاده از سنسور های RTD در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی است.،سنسورهای RTD به عنوان حسگرهای دما در ابزارها و ماشین‌آلات مورد استفاده قرار می‌گیرند. تا با توجه به منطق کنترلی به‌توان دمای سیستم را در حالت مطلوب نگه داشت.

سنسورهای RTD از نظر سیم بندی به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند: دوسیمه (2-wire)، سه‌سیمه (3-wire)، و چهارسیمه (4-wire). هرکدام از این انواع سیم بندی برای کاربردهای خاصی مناسب هستند. در زیر توضیح کوتاهی در مورد هر یک ارائه شده است:

در سنسورهای RTD دوسیمی، دو سیم برای اندازه‌گیری مقاومت RTD استفاده می‌شود. این نوع سیم بندی ساده‌ترین فرآیند است و بیشتر در کاربردهایی با فاصله کوتاه بین سنسور و تجهیزات اندازه‌گیری استفاده می‌شود. با این حال، به دلیل افت ولتاژ در مسیر سیم‌ها، دقت این نوع سیم بندی در فواصل بلند ممکن است کاهش یابد.

در سنسورهای RTD سه‌سیمی، به جای دو سیم مانند دوسیمی، سه سیم برای اندازه‌گیری مقاومت RTD به کار می‌روند. این سیم بندی به اندازه ممکن می‌کوشد تا اثرات افت ولتاژ در سیم‌ها کاهش یابد و دقت اندازه‌گیری بهبود یابد. سه‌سیمی‌ها برای فواصل متوسط تا بلند به کار می‌روند.

در سنسورهای RTD چهارسیمی، چهار سیم برای اندازه‌گیری مقاومت RTD به کار می‌روند. این سیم بندی برای حداکثر دقت در اندازه‌گیری دما طراحی شده است. با استفاده از دو سیم برای اعمال جریان و دو سیم دیگر برای اندازه‌گیری ولتاژ، اثرات افت ولتاژ در سیم‌ها به حداقل می‌رسد. چهارسیمی‌ها برای فواصل زیاد بین سنسور و تجهیزات اندازه‌گیری بسیار مناسب هستند.