RTD (Resistance Temperature Detector) คืออะไร

RTD คือ อะไร  ?

Link สินค้า Thermocouple กับ RTD

             RTD (Resistance Temperature Detector) เป็นเครื่องมือวัดอุณหภูมิโดยอาศัยคุณสมบัติทางไฟฟ้าของโลหะ โดยค่าอุณหภูมิจะแปรผันตรงกับค่าความต้านทานทางไฟฟ้าของโลหะ  

            คุณสมบัติของวัสดุที่สามารถทำ RTD ได้นั้น ต้องทนทานต่อสิ่งแวดล้อมที่มีมลภาวะ มีจุดหลอมเหลวสูง วัสดุที่ใช้ทำ RTD เช่น แพลตตินัม ทองแดง แพลตตินัมอัลลอย นิเกิล เป็นต้น แต่ที่นิยมใช้กันมากที่สุดคือ แพลตตินัม เพราะเป็นวัสดุที่ทนทาน มีค่าความต้านทานที่เปลี่ยนไปตามอุณหภูมิอย่างเป็นเชิงเส้น (Linear) เป็นช่วงกว้างที่สุด 

ภาพนี้อ้างอิงจาก www.instrumenttoday.com

โดยทั่วไปแล้วเราสามารถจำแนก RTD ตามลักษณะการผลิตได้ 2 ประเภทคือ แบบ Wire wound และแบบ Thin Film

Wire wound

     เป็น RTD ที่ประกอบด้วยขดลวดแพลตตินัมที่เล็กมากๆ (0.0005-0.0015 นิ้ว) ทำเป็นลักษณะคล้ายสปริงบรรจุอยู่ใน ceramic mandrel หรืออีกแบบหนึ่งจะพันขดแพลตตินัมอยู่ข้างนอก ceramic mandrel และฉาบด้วยวัสดุที่เป็นฉนวนไฟฟ้าหุ้มอีกทีเพื่อป้องกันความเสียหายที่อาจเกิดกับขดลวด

Thin Film

     เป็น RTD ที่ใช้แพลตตินัมแปรรูปเป็นแผ่นฟิล์มบางๆ เชื่อมต่อกับสาย Lead วางไว้บน Ceramic Substrate เคลือบด้วยแก้วหรืออีพ็อกซี่บริเวณจุดต่อ และเครือบแก้วบริเวณแผ่นฟิล์มดังรูป

วงจรการวัด (Measuring Curcuit)

     วงจรการวัดเป็นสิ่งสำคัญพอๆกับตัวอุปกรณ์ เพราะถ้าวงจรวัดไม่มีคุณภาพค่าที่ได้จากการวัดก็คลาดเคลื่อนได้เช่นกัน วงจรวัดที่จะนำเสนอมี 3 วงจรนั้นคือ 2-wire 3-wire และ 4-wire

• RTD 2-wire จากรูปข้างล่างจะเห็นว่ามีวงจร Wheathstone Bridge ที่สภาวะปกติวงจรบริดจะสมดุล(Rt/R1 = R3/R2) ค่าแรงดัน Vout = 0 เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไปค่า Rt ก็เปลี่ยนไปด้วย เกิดค่าแรงดัน Vout  ขึ้นทำให้เราทราบค่าอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไปได้ แต่การต่อแบบ 2-wire มีข้อเสียในเรื่องความต้านทานในสายไฟ (L2,L1) ทำให้การวัดเกิดความคลาดเคลื่อน

• RTD 3-wire  เป็นที่นิยมใช้กันอย่างกว้างขวางในวงการอุตสาหกรรม จากรูปจะเห็นว่า สาย L1 และ L3 เป็นสายสัญญาณวัดจึงถูกบังคับให้มีขนาดเท่ากัน ความต้านทานเท่ากัน  ส่วนสาย L2 เปรียบเสมือนสายไฟธรรมดาไม่ส่งผลต่อความคลาดเคลื่อน โดยที่สภาวะปกติวงจรบริดสมดุลจะได้สมการ

           r3 เท่ากับ r1 ดังนั้นค่าอุณหภูมิจึงขึ้นอยู่กับ Rt เพียงค่าเดียว RTD แบบ 3-wire จึง            มีความแม่นยำกว่า RTD 2-wire

• RTD 4-wire เป็นรูปแบบการต่อวงจรที่มีประสิทธิภาพที่สุด เนื่องจากตัดปัญหาค่าความต้านจากสายไฟ โดยป้อนกระแส Is ซึ่งเป็นกระแสคงที่ และตรวจวัดค่าแรงดันเอาพุทโดยตรงจากหัว RTD จะเห็นได้ว่าค่ากระแส Is และ ค่า Vout ต้องมีความแม่นยำสูงทำให้รูปแบบนี้มีเราคาสูงมากเมื่อเทียบกับ RTD 3-wire และRTD 2-wire แต่ก็เป็นทางเลือกที่ดีที่สุดสำหรับงานที่ต้องการความละเอียดสูง

 




ขอขอบคุณบทความดีๆจาก www.instrumenttoday.com