طریقه تست سنسور PT100

PT100 یا RTD یکی از دقیق ترین سنسورهای دما در صنعت است و از نظر ساختار، جنس و دقت بسیار از ترموکوپل بهتر است و در صنعت نیز بسیار از آن استفاده می شود و کار با این سنسورهای دما بسیار ساده است.

در این مقاله با روش تست سنسور PT100 با مولتی متر، رفتار سنسور در دما های مختلف، نحوه اتصال و نکات عیب یابی آن آشنا می شویم تا بتوانیم وضعیت سنسور را به صورت دقیق و کاربردی ارزیابی کنیم.

روش تست سنسور PT100 با مولتی متر

در تصویر زیر یک RTD مدل PT100 را مشاهده می کنید.

1. سنسور را از مدار یا ترانسمیتر جدا کنید.
2. مولتی متر را روی حالت اهم قرار دهید.
3. بررسی کنید که مقاومت بین 100 تا 120 اهم باشد (بسته به دمای محیط).
4. اگر مقدار مقاومت مشخصی خوانده نشد یا OL نمایش داده شد، سنسور خراب است.

زمانی که سنسور PT100 سالم باشد در حالت عادی (دمای اتاق) مقاومت چیزی بین 100 تا 120 اهم باید باشد. اگر این مقدار نباشد یا اصلا مقاومت مشخصی را ندهد، سنسور دما خراب است و باید تعویض گردد.

این RTD همانطور که گفته شد سه سیم دارد که از این سه سیم یک سیم باید آزاد باشد و اهم نباید نشان دهد. دو سیم دیگر باید بین 100 تا 120 اهم نشان دهد. توجه داشته باشید وقتی در معرض دمای بالا این سنسورها قرار می گیرند دچار تغییرات مقاومت می شوند.

تست مقاومت سنسور PT100 در آب جوش

جهت اطمینان بیشتر می توان سنسور را درون ظرف آب جوش قرار داد؛ اگر به محض قرار دادن سنسور در آب مقدار مقاومت از 100 به مقدار بالاتر (حدود 138 اهم) افزایش یابد، سنسور سالم است.

برای درک بهتر، از RTD در آب 30 درجه و 60 درجه تست گرفته ایم و مقدار مقاومت را اندازه گرفتیم. سنسور PT100 در دمای 30 درجه بود و مقدار مقاومت 108 اهم را نشان داده است. سنسور PT100 در دمای 60 درجه باشد مقدار مقاومت نیز تغییر می کند و افزایش پیدا می کند.

اگر سنسور را در دمای یخچال قرار دهیم مقدار مقاومت نیز کاهش می یابد.

مشخصات کامل RTD یا سنسور PT100

جنس سنسور از پلاتین است. در واقع PT مخفف پلاتین است و عدد 100 یعنی مقاومت در دمای صفر درجه 100 اهم است.

در RTDها مقاومت با افزایش دما افزایش می یابد. به ازای هر یک درجه سانتی گراد، مقدار 0.385 اهم تغییر در سنسور سرمایشی ایجاد می شود. در سنسورهایی که به صورت سفارشی ساخته می شوند مقاومت کمی تغییر می کند که عدد 0.385 کمی کمتر و کمی بیشتر می شود.

دما تعیین کننده مقاومت است البته با استفاده از ترانسمیتر دما می توانیم تبدیل کنیم مقدار مقاومت را به دما.

• نوع دو سیمه
• نوع سه سیمه
• نوع چهار سیمه

RTD سه سیمه کاربرد آن در صنعت بوده و در بسیاری از ترموول ها از نوع سه سیمه استفاده می کنند. در دستگاه های آزمایشگاهی از نوع چهار سیمه استفاده می کنند که دقت بیشتری دارد.

مدار RTD و نحوه اتصال برای تست سنسور PT100

به زبان ساده RTD یک سنسور دماست و واحد سنس رپورت ابزار دقیق است. در واقع دما را اندازه می گیرد و برای ما به صورت دما نمایش می دهد. اما این دما چگونه اندازه گیری می شود؟ مقدار دما تعیین کننده مقدار مقاومت است. با اتصال مقاومت به منبع تغذیه، جریان آن و با توجه به مقدار مقاومت می توان مقدار دمای آن را اندازه گیری کرد.

اتصال PT100 سه سیمه

در سنسور PT100 سه سیم، در نقطه مثبت دو سیم و در قسمت منفی یک سیم قرار دارد و زمانی که دو مقاومت، دو سیم مثبت مشخص شود مقاومت باید «0» باشد یا مقدار بسیار کم باشد.

در سمت دیگر سیم منفی است که با یک سیم مثبت مقاومت باید جایی بین 100 تا 120 اهم باشد.

RTD سه سیم در صنعت استفاده می شود و RTD چهار سیمه در آزمایشگاه استفاده می شود.

نوسان جریان و مشکل سیم بلند

زمانی مقدار سیم بلند شود مقدار جریان عبوری نوسان پیدا می کند و مقدار دما به درستی مشخص نمی شود. به همین خاطر کابل ها را تا یک حد مشخصی می توان بلند یا کوتاه کرد.

وقتی سیم رابطه مستقیم با جریان و مقدار مقاومت دارد، در واقع مقدار طول سیم بلند عملکرد RTD را در تعیین دما تغییر می دهد.

اتصال ترانسمیتر دما به PT100

در واقع ما مقدار مقاومت را نمی خواهیم به عنوان مقدار دما مشخص کنیم، مقاومتی که با دما تغییر می کند به ترانسمیتر متصل می شود و ترانسمیتر مقدار مقاومت را به دما تبدیل کرده و به صورت آنالوگ مقدار ضربان جریان را ارسال می کند و ما با نمایشگرهای آنالوگ می توانیم مقدار دما را بخوانیم.

در اکثر سایت های صنعتی سه سیم در نظر گرفته می شود. در واقع یک سیم در قسمت مثبت دو رشته است و در قسمت منفی یک رشته است. دلیل اینکه در صنعت استفاده می شود کابل کشی ها زیاد است و با وجود طول 20 متر و 30 متر همچنان مقدار دما بدون تغییرات نمایش داده می شود. اما اگر از دو سیم استفاده شود مقدار مقاومت دچار نوسان قابل توجهی می شود.

در واقع از دو سیم نمی شود در طول سیم های زیاد در صنعت استفاده کرد. برای اندازه گیری دما توسط RTD، مقدار جریان عبوری باید توسط مقاومت سنسور نمایش داده شود.

در تصویر زیر ترانسمیتر دما سنسور PT100 را مشاهده می کنید. ترانسمیتر PT100 به صورت حرکتی و دمایی مقدار مقاومت را مشخص می کند. با تغییر مقدار مقاومت، مقدار لود تغییر می کند.

برای نمایش مقدار دما از نمایشگرهای آنالوگ دما با دریافت ضربان مبدل دما می توان مقدار دما را مشاهده کرد.

اتصال سنسور PT100 به نمایشگر دما

در این بخش نحوه وصل کردن سنسور PT100 به نمایشگر دما را بررسی می کنیم تا بتوانیم با دریافت جریان و تغییرات مقاومت، مقدار دما را به صورت دقیق روی نمایشگر مشاهده کنیم.

اتصال تک کاناله

در اتصال تک کاناله مقدار جریان مورد نیاز را برای نمایش مقدار دما را باید ترانسمیتر دما تامین کند.

اتصال دو کاناله

در اتصال دو کاناله مقدار جریان لازم برای مورد نیاز ترانسمیتر باید در نمایشگر تامین شود تا بتواند با دریافت مقدار جریان و تغییرات مقاومت دما را نمایش دهد.

تنظیم دمای PT100 روی ترانسمیتر

مقدار دمای مشخصی را باید تنظیم و ترانسمیتر باید روی آن مقدار تنظیم شود. برای مثال 0 درجه تا 400 درجه باید تنظیم شود. تنظیم باید با استفاده از مولتی متر انجام شود.

استانداردهای نصب RTD

مطابق IEC 60751 و IEC 61515
استفاده از ترموول برای فرایندهای صنعتی
عدم تماس مستقیم با سیال خورنده
طول غوطه وری مناسب (حداقل 10 برابر قطر)
استفاده از کابل شیلددار در مسیرهای طولانی
ثبات مکانیکی در برابر لرزش

سناریوهای محیطی موثر بر عملکرد PT100

رطوبت بالا: ایجاد اتصال ناخواسته

لرزش: قطع و وصل مقطعی سیم

دمای زیاد: پیرشدگی المنت

نفوذ روغن یا اسید: تغییر مقاومت هد

نمودار مقایسه رفتار سنسور سالم و خراب

در این قسمت تفاوت عملکرد سنسور سالم و خراب را مقایسه می کنیم تا با مشاهده رفتار مقاومت در گرمایش، سرمایش و پایداری، بتوانیم سلامت سنسور را تشخیص دهیم.

جدول Problem : Solution برای تست سنسور PT100

در این بخش مجموعه ای از مشکلات رایج سنسور PT100 را همراه با نشانه ها و راه حل های سریع ارائه می کنیم تا بتوانید در کوتاه ترین زمان عیب سنسور را شناسایی و رفع کنید.

Troubleshooting تخصصی

در این قسمت موارد تخصصی تر مربوط به خطا ها و رفتار های غیرعادی سنسور PT100 را بررسی می کنیم تا بتوانیم مشکلات ریشه ای را با دقت بیشتری تشخیص دهیم.

مقدار ثابت روی 0 اهم

اتصال کوتاه کامل.

مقدار خیلی زیاد (بیش از 200 اهم)

قطع یکی از سیم ها.

تغییر مقدار با تکان دادن کابل

شکستگی داخلی یا لحیم سرد.

تغییرات غیرخطی هنگام گرم شدن

پیرشدگی یا آسیب المنت.

مقدار درست ولی ناپایدار

وجود رطوبت در هد.

پرسش های متداول تست سنسور PT100

در این بخش رایج ترین سوالات مربوط به تست سنسور PT100 را مرور می کنیم تا ابهامات معمول کاربران در مورد نحوه اندازه گیری، خطاهای احتمالی و مقادیر استاندارد برطرف شود.

آیا برای تست سنسور PT100 را بدون جدا کردن از ترانسمیتر می توان تست کرد؟

خیر.

PT100 و PT1000 چه تفاوتی دارند؟

مقاومت پایه و دقت متفاوت است.

برای تست سنسور PT100 عدد 112 اهم در دمای اتاق طبیعی است؟

اگر دما حدود 30 درجه باشد بله.

آیا تست سنسور PT100 با آب جوش استاندارد است؟

به عنوان تست عملکردی بله.

هشدار و دیسکلیمر ایمنی تست سنسور PT100

انجام تمامی مراحل باید مطابق اصول ایمنی، LOTO، ایزولاسیون الکتریکی و دستورالعمل کارخانه انجام شود. هرگونه مسئولیت استفاده نادرست بر عهده کاربر است.

اگر در تست مشخص شد سنسور PT100 شما ناپایدار است یا خطا دارد، وقت تعویض آن رسیده است. برای جلوگیری از خرابی سیستم و حفظ دقت اندازه‌گیری، همین حالا یک سنسور PT100 جدید و استاندارد تهیه کنید.
 برای خرید سنسور PT100 با بهترین قیمت بازار همین حالا کلیک  کن

نویسنده
تیم مهندسی ابزار دقیق ساتک — مهندس ابزار دقیق و متخصص RTD و ترانسمیترهای دما

منابع

IEC 60751: Industrial Platinum Resistance Thermometers
WIKA Datasheets TR10, TR40, TR60
Siemens RTD Documentation
Endress+Hauser iTHERM RTD Series