آشکارساز دمای مقاومتی (Resistance Temperature Detector - RTD)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
آشکارساز دمای مقاومتی (Resistance Temperature Detector - RTD) :
آشکارساز دمای مقاومتی (RTD) بر اساس تغییر مقاومت الکتریکی فلزات با دما کار می کند. در بیشتر فلزات، با افزایش دما، مقاومت الکتریکی افزایش می یابد (ضریب دمایی مثبت). این پدیده ناشی از افزایش پراکندگی الکترون ها با ارتعاشات شبکه کریستالی (فونون ها) است. رابطه مقاومت با دما نسبتا خطی و قابل پیش بینی است.
رایج ترین ماده برای ساخت RTD، پلاتین است زیرا پایداری شیمیایی بالا، تکرارپذیری عالی و رابطه مقاومت-دمای نسبتا خطی دارد. استانداردهای بین المللی مانند IEC 60751 مشخصات RTDهای پلاتینی را تعریف می کنند. متداول ترین نوع، PT100 است که در دمای صفر درجه سلسیوس مقاومتی برابر ۱۰۰ اهم دارد. سایر مقادیر مانند PT500 و PT1000 نیز موجودند.
رابطه مقاومت-دما برای PT100 در بازه ۰ تا ۸۵۰ درجه سلسیوس تقریبا به صورت
\[ R_T = R_0(1 + AT + BT^2) \]است. ضرایب طبق استاندارد:
\[ A = 3.9083 \times 10^{-3} \, ^\circ C^{-1} \]و
\[ B = -5.775 \times 10^{-7} \, ^\circ C^{-2} \]. برای دماهای منفی، جمله درجه سوم نیز اضافه می شود. این غیرخطی گی جزئی را می توان با مدارهای الکترونیکی یا نرم افزار اصلاح کرد.
\[ R_T = R_0 \left(1 + AT + BT^2\right) \quad \text{برای } T > 0 \]RTDها در مقایسه با ترموکوپل ها دقیق تر و پایدارتر هستند اما گران ترند و زمان پاسخ بیشتری دارند. برای اندازه گیری مقاومت، معمولا از مدار پل وتستون استفاده می شود تا اثر مقاومت سیم ها حذف گردد. روش اتصال سه سیمه و چهارسیمه برای حذف مقاومت سرب به کار می رود.
کاربردهای RTD شامل صنایع دارویی، غذایی، آزمایشگاه های کالیبراسیون، پالایشگاه ها و هر جایی که دقت بالا لازم است می شود. گستره دمایی معمول RTDها از ۲۰۰- تا ۸۵۰ درجه سلسیوس است. نکته مهم: عبور جریان از حسگر باعث خودگرمایشی می شود که باید با انتخاب جریان مناسب (معمولا کمتر از ۱ میلی آمپر) این اثر minimized شود.
