Pt100 yra labai svarbus skysčių, dujų ir kietųjų kūnų temperatūros matavimo pramonėje prietaisas, kurį galima įsigyti įvairių versijų. Sužinokite daugiau apie išmanųjį temperatūros jutiklį, jo konstrukciją ir veikimą!
Pt100 yra dažniausiai naudojamas jutiklio elementas temperatūros davikliuose RTD. Vienas iš jo panaudojimo būdų yra spausdintinių plokščių išdėstymas. Jo ominė varža kinta priklausomai nuo temperatūros. Prijungus prie vertinimo įrenginio, pagal išmatuotą varžą galima nustatyti jutiklio temperatūrą. Dažnai Pt100 dar vadinamas Pt100 jutikliu arba varžos jutikliu sensor.
Pt100 paprastai naudojamas kaip platinos lustinis temperatūros jutiklis, kurį sudaro keraminė laikančioji plokštelė, ant kurios plonas platinos sluoksnis užnešamas dulkinimo būdu. Dėl labai plono sluoksnio storio taip pat dažnai vartojamas terminas plonasluoksnis jutiklis. Po to platinos sluoksnis, naudojant fotolitografinį procesą, struktūrizuojamas meandriniu raštu. Jungiamieji laidai privirinami prie trinkelių, po to šie kontaktiniai paviršiai atpalaiduojami nuo įtempimo stiklo sluoksniu. Dar vienas - išlydytas - stiklo sluoksnis yra dengiamasis sluoksnis, apsaugantis platinos meandrus nuo išorinio poveikio ir atliekantis izoliacijos funkciją.
Pt100 jutiklio struktūra
Pt100 jutiklio dydžio palyginimas
Pt100 su laidais dažniausiai naudojamas pramoniniuose elektriniuose temperatūros matavimo prietaisuose - RTD temperatūros zonduose.
Plonasluoksniai jutikliai taip pat gali būti gaminami paviršinio montavimo įtaiso konstrukcijos tipo - SMD konstrukcijos tipo - jutikliai, kurie yra specialiai sukurti automatizuotam montavimui ant spausdintinių plokščių. Šie Pt100 jutikliai neturi laidinių jungčių, bet yra prilituoti tiesiai prie spausdintinės plokštės per lituojamas jungčių vietas. Jų nedidelis dydis leidžia užtikrinti didelį išdėstymo tankį.
Pt100 jutiklio struktūra SMD konstrukcijoje
Pt100 jutiklio dydžio palyginimas SMD konstrukcijoje
DMD konstrukcijos tipo Pt100 jutikliai tinka paviršiaus arba aplinkos temperatūrai matuoti ant spausdintinių plokščių ir yra tinkamiausias pasirinkimas temperatūros stebėjimo arba kompensavimo grandinėms. Be to, populiarus SMD tipo jutiklių panaudojimas - tai matavimo įdėklų, skirtų temperatūros zondams, konstravimas. Automatiškai į spausdintinę plokštę įmontuojami SMD konstrukcijos tipo Pt100 jutikliai ir suformuojamas iš anksto surinktas matavimo įdėklas, kurį galima įstumti į termobranduolį. Tokie zondai masiškai naudojami, pavyzdžiui, šilumos kiekiui matuoti.
Platininiai lustiniai temperatūros jutikliai naudojami nuo 1980-ųjų. Jie iš esmės pakeitė iki tol naudotus Pt100 jutiklius su platinos vielos apvija. Šių jutiklių apvija įlydyta į stiklą (stiklinis jutiklis) arba įdėta į keraminio vamzdelio skylutes (keraminis jutiklis).
Stiklinio jutiklio struktūra
Keraminio jutiklio struktūra
Su šiais jutikliais galima matuoti iki 800 °C temperatūrą. Specialiose srityse vieliniai jutikliai vis dar naudojami (pvz., laboratorijose). Tačiau paprastai naudojami pirmiau aprašyti platinos lustiniai temperatūros jutikliai.
„Pt“ reiškia platiną, o skaičius 100 - 100 omų pagrindinę varžą esant 0 °C temperatūrai.
Esant 0 °C temperatūrai, Pt100 pagrindinė varža yra 100 omų. Kylant temperatūrai, jutiklio varža kinta maždaug 0,38 Om/kelvinui (t. y. vienam temperatūros pokyčiui °C). Charakteristinė kreivė yra standartizuota (DIN EN 60751), todėl vertinimo prietaisai pagal išmatuotą varžą gali nustatyti jutiklio temperatūrą.
Daugiau informacijos apie Pt100 jutiklių taikymą elektriniuose termometruose rasite vaizdo įraše.
Aukščiau aprašytą Pt100 elgseną galima lengvai nuskaityti iš Pt100 varžos lentelės.
Pt100 rezistoriaus etaloninės vertės 1 °C žingsniu:
|
°C
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
0 |
100.000 |
100.391 |
100.781 |
101.172 |
101.562 |
101.953 |
102.343 |
102.733 |
103.123 |
103.513 |
|
10 |
103.903 |
104.292 |
104.682 |
105.071 |
105.460 |
105.849 |
106.238 |
106.627 |
107.016 |
107.405 |
|
20 |
107.794 |
108.182 |
108.570 |
108.959 |
109.347 |
109.735 |
110.123 |
110.510 |
110.898 |
111.286 |
|
30 |
111.673 |
112.060 |
112.447 |
112.835 |
113.221 |
113.608 |
113.995 |
114.382 |
114.768 |
115.155 |
|
40 |
115.541 |
115.927 |
116.313 |
116.699 |
117.085 |
117.470 |
1178.56 |
118.241 |
118.627 |
119.012 |
|
50 |
119.397 |
119.782 |
120.167 |
120.552 |
120.936 |
121.321 |
121.705 |
122.090 |
122.474 |
122.858 |
|
60 |
123.242 |
123.626 |
124.009 |
124.393 |
124.777 |
125.160 |
125.543 |
125.926 |
126.309 |
126.692 |
|
70 |
127.075 |
127.458 |
127.840 |
128.223 |
128.605 |
128.987 |
129.370 |
129.752 |
130.133 |
130.515 |
|
80 |
130.897 |
131.278 |
131.660 |
132.041 |
132.422 |
132.803 |
133.184 |
133.565 |
133.946 |
134.326 |
|
90 |
134.707 |
135.087 |
135.468 |
135.848 |
136.228 |
136.608 |
136.987 |
137.367 |
137.747 |
138.126 |
|
100 |
138.506 |
138.885 |
139.264 |
139.643 |
140.022 |
140.400 |
140.779 |
141.158 |
141.536 |
141.914 |
Metaliniams temperatūros jutikliams galima naudoti polinomą ir apskaičiuoti, kokia jutiklio varža gaunama esant skirtingoms jutiklio temperatūroms.
Pagrindinė antros eilės polinomo formulė yra tokia:
R(T) = R0 x (1 + A x ϑ + B x ϑ2)
R0: pagrindinė varža esant 0 °C temperatūrai
ϑ: °C temperatūra
A, B: atskiri jutiklio koeficientai
Pt100 bazinė varža yra 100 Ω, o koeficientai - 3,9083 ×10-3 °C-1 (A) ir -5,775 ×10-7 °C-2 (B). Į daugianarį įrašius Pt 100 formulę, gaunama tokia formulė:
R(T) = 100 Ω x (1 + 3,9083 ×10-3 °C-1 x ϑ - 5,775 ×10-7 °C-2xϑ2)
Formulė galioja teigiamoms temperatūroms.
Yra platininių jutiklių su pagrindinėmis varžomis, pavyzdžiui, 1000 omų (esant 0 °C temperatūrai). Galima pagaminti ir kitų vardinių varžų, tačiau jos pasitaiko retai.
Plonos plėvelės technologija leidžia atlikti matavimus nuo -70 iki +600 °C temperatūroje.
Tolerancijos taip pat nurodytos standarte. Plonasluoksnių rezistorių tolerancijos klasės arba Pt100 tikslumo klasės yra nuo F 0,1 (didelis tikslumas) iki F 0,6 (mažas tikslumas). Tolerancija arba ribinis nuokrypis nustatomas pagal standartą, į atitinkamą formulę įrašant matavimo temperatūrą.
| Pt100 tikslumo klasės | |
|---|---|
| Tolerancijos klasės | Gribinis nuokrypis [K] |
| F 0,1 | ±(0,1 + 0,0017 x ItI) |
| F 0,15 | ±(0,15 + 0,002 x ItI) |
| F 0,3 | ±(0,3 + 0,005 x ItI) |
| F 0,6 | ±(0,6 + 0,01 x ItI) |
Štai du pavyzdžiai:
F 0,1 klasės jutiklio, kurio matavimo temperatūra 100 °C, tolerancijos nustatymas:
±(0,1+0,0017 x I100I= ± 0,27 K (atitinka ±0,27 °C)
F 0,3 klasės jutiklio ir 400 °C matavimo temperatūros leistinosios nuokrypos nustatymas:
±(0,3+0,005 x I400I= ±2,3 K (atitinka ±2,3 °C)
Pt100 jutikliai yra labai stabilūs ilgą laiką, o tai daugiausia galima paaiškinti platinos atsparumo medžiaga. Jutiklių charakteristinė kreivė yra standartizuota. Jei charakteristinė kreivė yra vertinimo įrenginyje, galima įvertinti temperatūros signalą. Dėl standartizacijos labai nesudėtinga įsigyti jutiklių arba surinktų termometrų atsarginių dalių.
