RTD PT100 Temperatursensor für industrielle Anwendungen
RTD oder Widerstandstemperaturdetektor ist eine Sonde oder ein Gerät zur Messung und Steuerung der Temperatur in industriellen Anwendungen. Ein Widerstand ändert seinen Wert abhängig von der Temperaturänderung. Die Temperaturmessung ist also relativ und nicht absolut. Diese relative Temperaturmessung und -regelung ist in allen Branchen erforderlich, in denen bereits geringfügige Temperaturänderungen Auswirkungen auf den Prozess haben. RTD-Sensoren sind dafür bekannt, dass sie genaue Messwerte liefern und auf Stabilität in rauen Umgebungen ausgelegt sind. Das bedeutet, dass sie extremen Temperaturen, Vibrationen, Stößen usw. standhalten. In diesem Beitrag werden die Details zu RTD-Sensoren, ihre Funktionsweise und mehr besprochen
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Woraus bestehen RTD-Temperatursensoren?
Dieser Widerstandstemperatursensor verfügt über eine Spule aus feinem Draht, die um einen Glas- oder Keramikkern gewickelt und von RTD-Elementen umwickelt ist. Dieses Feindrahtelement besteht aus Platin, da dieses Metall rauen Umgebungen, Korrosion und Oxidation standhält. Teilweise werden auch Kupfer oder Nickel verwendet. Diese RTDs haben manchmal mehr als nur Draht. Allerdings ist Platin bei weitem die beste Option, da es viele Vorteile bietet. Hier sind einige der Vorteile, die Platin-RTDs bieten:
Platin ist chemisch inert
Es bietet eine stabile und nahezu lineare Temperatur-Widerstands-Gleichung
Platin als Metall bietet einen ausreichend guten Temperaturkoeffizienten, der es RTD ermöglicht, schnelle Widerstandsänderungen zu erfassen
Im Allgemeinen werden 2-- und 3--Draht-RTDs häufig verwendet, und dies hängt weitgehend von der Verkabelung ab; RTDs haben normalerweise zwei, drei oder vier Drähte. Die 2-Draht-RTDs werden häufig in unkritischen Anwendungen eingesetzt, bei denen die Temperaturänderung keinen Einfluss auf den Prozess hat oder nur ein ungefährer Wert der Temperaturänderung erforderlich ist. Andererseits finden 3-Draht-RTDs zahlreiche Anwendungen in der Industrie. Die Genauigkeit eines RTD hängt in gewissem Maße von der Anzahl der Drähte ab. Wenn die Anzahl der Drähte größer ist, bietet der RTD eine bessere Genauigkeit. Abhängig von den Temperatur- oder Widerstandswerten stehen verschiedene RTD-Konfigurationen zur Verfügung, die individuell an spezifische Industrieanwendungen angepasst werden können.
Strukturelemente des RTD-Sensors
Jede FTE besteht im Rahmen ihrer Struktur aus fünf Hauptkomponenten. Hier sind die Details:
Widerstandselement: Dies ist das Temperatursensorelement und in den meisten Fällen handelt es sich um Platin.
Drähte: Wie bereits erwähnt, sind RTDs mit 2, 3 oder 4 Drähten erhältlich. Diese Drähte sind zum Schutz entweder mit Teflon oder Glasfaser isoliert.
Rohrmaterialien: Normalerweise wird für industrielle Baugruppen Inconel oder Edelstahl 316 für Rohre verwendet.
Anschlussarmaturen: Hierzu zählen die Standardarmaturen für Thermoelemente wie Schweiß- oder Pressarmaturen.
Außendurchmesser des RTD: Dieser beträgt etwa 6tmm und liegt knapp über dem Widerstandselement.
Abschluss am kalten Ende: Die RTDs können die Verbindung am kalten Ende mit Steckern oder blanken Drähten abschließen.
Wie funktioniert ein RTD-Sensor?
Wenn eine geringe Strommenge durch das Element fließt, wird die Spannung, die proportional zum Widerstand ist, gemessen und in Temperaturkalibrierungseinheiten umgewandelt. Die Temperatur ist direkt proportional zum Widerstand des RTD. Das heißt, wenn die Temperatur steigt, steigt auch der Widerstand des RTD und umgekehrt. Diese Temperaturverschiebung wird vom Detektor erfasst und dementsprechend eine Meldung an das System ausgegeben. Dies ist das Funktionsprinzip von RTDs: Dem Stromfluss wird durch den Temperaturanstieg, der vom Widerstandselement erfasst wird, Widerstand entgegengesetzt. Dieser Widerstand ist metallbedingt und wird in Ohm gemessen. Abhängig von den Anwendungsanforderungen und der Art des RTD kann die Reaktionszeit bis zu 0,5 Sekunden betragen.
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