Termistor

Termometrul de rezistență , denumit în mod obișnuit termometru de rezistență sau RTD (din engleză R existance T emperature D etector ), este un senzor de temperatură care exploatează variația rezistivității unor materiale pe măsură ce temperatura se schimbă. În special, pentru metale există o relație liniară care leagă rezistivitatea și temperatura:

\rho (T)=\rho _{0}\cdot [1+\alpha (T-T_{0})]

{\ displaystyle \ rho (T) = \ rho _ {0} \ cdot [1+ \ alpha (T-T_ {0})]}

{\ displaystyle \ rho (T) = \ rho _ {0} \ cdot [1+ \ alpha (T-T_ {0})]}

unde este $T.$ ${\ displaystyle T}$ $T.$ este temperatura, $\rho (T)$ ${\ displaystyle \ rho (T)}$ ${\ displaystyle \ rho (T)}$ este rezistivitatea materialului la temperatură $T.$ ${\ displaystyle T}$ $T.$ , $\rho _{0}$ ${\ displaystyle \ rho _ {0}}$ ${\ displaystyle \ rho _ {0}}$ este rezistivitatea materialului la temperatură $T_{0}$ ${\ displaystyle T_ {0}}$ $T_ {0}$ Și $\alpha$ ${\ displaystyle \ alpha}$ $\ alfa$ un coeficient care depinde de material.

Profitând de relația care leagă rezistența și rezistivitatea (prin secțiunea S și lungimea L a conductorului):

R={\rho L \over S}

{\ displaystyle R = {\ rho L \ over S}}

{\ displaystyle R = {\ rho L \ over S}}

primesti:

R(T)=R_{0}\cdot [1+\alpha (T-T_{0})]

{\ displaystyle R (T) = R_ {0} \ cdot [1+ \ alpha (T-T_ {0})]}

{\ displaystyle R (T) = R_ {0} \ cdot [1+ \ alpha (T-T_ {0})]}

Din această ultimă relație este deci posibil să se urmărească temperatura dintr-o măsurare a rezistenței.

În realitate, modelarea este mai complexă, deoarece secțiunea și lungimea conductorului cresc de asemenea cu temperatura, dar într-un mod mult mai puțin semnificativ, în special în cazul materialelor selectate corespunzător.

O relație $(T,R)$ ${\ displaystyle (T, R)}$ ${\ displaystyle (T, R)}$ cu termeni până la ordinul trei, mai exacți decât liniari, este următorul:

R(T)=R_{0}\cdot [1+\alpha _{1}(T-T_{0})+\alpha _{2}(T-T_{0})^{2}+\alpha _{3}(T-T_{0}-100)T^{3}]

{\ displaystyle R (T) = R_ {0} \ cdot [1+ \ alpha _ {1} (T-T_ {0}) + \ alpha _ {2} (T-T_ {0}) ^ {2} + \ alpha _ {3} (T-T_ {0} -100) T ^ {3}]}

{\ displaystyle R (T) = R_ {0} \ cdot [1+ \ alpha _ {1} (T-T_ {0}) + \ alpha _ {2} (T-T_ {0}) ^ {2} + \ alpha _ {3} (T-T_ {0} -100) T ^ {3}]}

in care $\alpha _{1}>\alpha _{2}>\alpha _{3}$ ${\ displaystyle \ alpha _ {1}> \ alpha _ {2}> \ alpha _ {3}}$ ${\ displaystyle \ alpha _ {1}> \ alpha _ {2}> \ alpha _ {3}}$ , $R_{0}$ ${\ displaystyle R_ {0}}$ ${\ displaystyle R_ {0}}$ este rezistența la 0 ° C (100 pentru PT100 și 1000 pentru PT1000) și constantele au următoarele valori:

\alpha _{1}=3.9083\times 10^{-3}~^{\circ }{\text{C}}^{-1}\,

{\ displaystyle \ alpha _ {1} = 3.9083 \ times 10 ^ {- 3} ~ ^ {\ circ} {\ text {C}} ^ {- 1} \,}

{\ displaystyle \ alpha _ {1} = 3.9083 \ times 10 ^ {- 3} ~ ^ {\ circ} {\ text {C}} ^ {- 1} \,}

\alpha _{2}=-5.775\times 10^{-7}~^{\circ }{\text{C}}^{-2}\,

{\ displaystyle \ alpha _ {2} = - 5.775 \ times 10 ^ {- 7} ~ ^ {\ circ} {\ text {C}} ^ {- 2} \,}

{\ displaystyle \ alpha _ {2} = - 5.775 \ times 10 ^ {- 7} ~ ^ {\ circ} {\ text {C}} ^ {- 2} \,}

\alpha _{3}=-4.183\times 10^{-12}~^{\circ }{\text{C}}^{-4}\ per\ T<0~^{\circ }{\text{C}},\ \alpha _{3}=0\ per\ T\geq 0~^{\circ }{\text{C}}.

{\ displaystyle \ alpha _ {3} = - 4.183 \ times 10 ^ {- 12} ~ ^ {\ circ} {\ text {C}} ^ {- 4} \ for \ T <0 ~ ^ {\ circ} {\ text {C}}, \ \ alpha _ {3} = 0 \ pentru \ T \ geq 0 ~ ^ {\ circ} {\ text {C}}.}

{\ displaystyle \ alpha _ {3} = - 4.183 \ times 10 ^ {- 12} ~ ^ {\ circ} {\ text {C}} ^ {- 4} \ for \ T <0 ~ ^ {\ circ} {\ text {C}}, \ \ alpha _ {3} = 0 \ pentru \ T \ geq 0 ~ ^ {\ circ} {\ text {C}}.}

Istorie

Inventat de Sir William Siemens în 1871, el a descris funcționarea acestuia în timpul unei prelegeri la Royal Society of London, pentru a fi precis primul pirometru bazat pe rezistența electrică a unui fir de platină înfășurat, a cărui funcționare se bazează pe variația valorii rezistenței a unui metal pe măsură ce temperatura la care este supus variază.
Realizarea practică a avut loc datorită fizicianului englez HL Callender care a studiat și dezvoltat „termometrul cu rezistență la platină”, unde valoarea rezistivă a elementului termometric (în acest caz Platina), este strâns legată de lungimea și secțiunea componentului conduce elementul sensibil (firul de platină), o rezistență care crește pe măsură ce lungimea acestui fir crește și pe măsură ce diametrul său scade. ^[1]

Termometre cu rezistență la platină

Există diferite tipuri de termorezistență pe piață, în general destul de rezistente la agenții corozivi , care pot măsura temperaturile într-un interval bun de temperatură (chiar dacă sunt mai mici decât cele ale termocuplurilor ) și care, mai presus de toate, au o liniaritate excelentă.

Foarte frecvente sunt așa-numitele Pt100 și Pt1000 sau termometre cu rezistență la platină (Pt), în care rezistența la o temperatură de 0 ° C este respectiv egală cu 100 Ω și 1000 Ω .

Există două categorii de termometre cu rezistență la platină:

termometre cu rezistență la film subțire
termometre cu rezistență la sârmă

Termometrele cu rezistență la film sunt realizate prin depunerea, sub vid, a unui strat foarte subțire de platină pe un substrat ceramic (de obicei dreptunghiular de 2 mm x 5 mm). După fixarea terminalelor pentru conexiunea electrică externă, se efectuează de obicei o calibrare cu laser a dispozitivului.

Conform IEC 751 (1995), Pt100 sunt clasificate în funcție de toleranța măsurii furnizate:

Pt100 Clasa A ± 0,15 ° C [0 ° C] ± 0,06 Ω [0 ° C]
Pt100 Clasa B ± 0,30 ° C [0 ° C] ± 0,12 Ω [0 ° C]

TCR

TCR ( Coeficientul de rezistență la temperatură ) al unui termometru de rezistență indică variația medie pe grad celsius a valorii rezistenței între 0 ° C și 100 ° C. Poate fi exprimat cu formula:

TCR={R_{100}-R_{0} \over R_{0}\cdot 100}

{\ displaystyle TCR = {R_ {100} -R_ {0} \ peste R_ {0} \ cdot 100}}

{\ displaystyle TCR = {R_ {100} -R_ {0} \ peste R_ {0} \ cdot 100}}

TCR este indicat cu $\alpha$ ${\ displaystyle \ alpha}$ $\ alfa$ deoarece coincide cu coeficientul $\alpha$ ${\ displaystyle \ alpha}$ $\ alfa$ a ecuației liniare care exprimă R în funcție de temperatură. O valoare TCR mai mare indică o sensibilitate mai mare datorită unei purități mai mari a platinei utilizate. În practică, TCR este utilizat pentru a distinge diferitele curbe de rezistență / temperatură disponibile pentru termometrele cu rezistență la platină, pentru care valorile variază de la 0,00375 la 0,003928 Ω / Ω / ° C. Standardul IEC 751 prescrie un TCR de 0,00385 Ω / Ω / ° C pentru Pt100s.