أ مستشعر درجة الحرارة PT100 يُعدّ هذا النوع من أجهزة قياس درجة الحرارة المقاومة للبلاتين (RTD) شائع الاستخدام لقياس درجة الحرارة بدقة في الأتمتة الصناعية، والتحكم في العمليات، وأنظمة التكييف والتهوية، ومعدات المختبرات، وغيرها من التطبيقات. ويعتمد مبدأ عمله على تغير المقاومة الكهربائية للبلاتين بشكل متوقع مع تغير درجة الحرارة، مما يسمح لجهاز القياس بتحديد درجة الحرارة من خلال قياس المقاومة.
الاسم الجزء 100 يصف هذا الوصف أيضًا المستشعر نفسه. يشير "pt" إلى البلاتين، بينما يشير "100" إلى مقاومته الاسمية البالغة 100 أوم عند درجة حرارة 0 مئوية. وفقًا لمعيار IEC 60751، تزداد المقاومة مع ارتفاع درجة الحرارة.
ما هو مستشعر درجة الحرارة PT100؟
مقياس الحرارة PT100 هو مقياس حرارة مقاومي مصنوع من البلاتين، مصمم لقياس درجة الحرارة عن طريق مراقبة التغيرات في المقاومة الكهربائية. عادةً ما يتم تصنيع عنصر الاستشعار على شكل غشاء رقيق من البلاتين أو سلك ملفوف من البلاتين، ويتم تركيبه داخل مسبار أو غلاف واقٍ.
بخلاف المزدوجة الحرارية، التي تنتج جهدًا كهروحراريًا صغيرًا، الجزء 100 rtd يتطلب الأمر دائرة قياس كهربائية لتحديد مقاومة عنصر الاستشعار البلاتيني الخاص به.
المقاومة الاسمية لجهاز PT100 القياسي هي 100.00 أوم عند 0 درجة مئويةوفقًا لخاصية iec 60751، تبلغ قيمتها حوالي 107.79 أوم عند 20 درجة مئوية و 138.51 أوم عند 100 درجة مئوية.
كيف يعمل جهاز PT100؟
يعتمد مبدأ عمل مستشعر درجة الحرارة الجزء 100 على العلاقة بين درجة الحرارة والمقاومة الكهربائية للبلاتين.
عندما تتغير درجة الحرارة المحيطة بعنصر استشعار البلاتين، تتغير مقاومة البلاتين بطريقة يمكن التنبؤ بها. تقوم دائرة القياس باكتشاف هذه المقاومة وتحويلها إلى قيمة درجة حرارة باستخدام العلاقة القياسية بين المقاومة ودرجة الحرارة.
ببساطة، يمكن فهم عملية القياس على النحو التالي:
تتغير درجة الحرارة المحيطة بعنصر الاستشعار الجزء 100.
تتغير المقاومة الكهربائية للبلاتين.
تقوم دائرة القياس بقياس المقاومة.
يقارن الجهاز المقاومة المقاسة بخاصية الجزء 100.
يتم تحويل قيمة المقاومة إلى قراءة لدرجة الحرارة.
تُعد هذه العلاقة المتوقعة بين مقاومة البلاتين ودرجة الحرارة أساسًا لـ مبدأ عمل الجزء 100.
لماذا تتغير مقاومة الجزء 100 بتغير درجة الحرارة؟
يُستخدم البلاتين في أجهزة قياس درجة الحرارة المقاومة (RTDs) لأن مقاومته الكهربائية تتغير بطريقة ثابتة وقابلة للتكرار مع تغير درجة الحرارة. فمع ارتفاع درجة الحرارة، تزداد مقاومة جهاز PT100 القياسي أيضًا.
إن معامل درجة الحرارة الموجب هذا يجعل قياس مستشعرات الجزء 100 أمرًا بسيطًا نسبيًا ويوفر علاقة مفيدة بين المقاومة ودرجة الحرارة.
في النطاق الصناعي القياسي، يتم تحديد العلاقة بين المقاومة ودرجة الحرارة بواسطة معيار IEC 60751. بالنسبة لدرجات الحرارة من 0 درجة مئوية إلى 850 درجة مئوية، يستخدم المعيار علاقة رياضية محددة بين المقاومة ودرجة الحرارة بدلاً من افتراض استجابة خطية تمامًا.
العلاقة بين مقاومة PT100 ودرجة الحرارة
يبلغ المقاومة الاسمية لـ الجزء 100 القياسي 100 أوم عند درجة حرارة 0 درجة مئوية. وتزداد مقاومته مع ارتفاع درجة الحرارة وتنخفض مع انخفاضها.
تستند هذه القيم إلى خاصية معيار iec 60751 لمقاومة بلاتينية اسمية 100 أوم.
كيف يقيس جهاز PT100 درجة الحرارة؟
لا يقوم جهاز PT100 نفسه بعرض درجة الحرارة بشكل مباشر. بدلاً من ذلك، يقوم جهاز القياس بتحديد مقاومة عنصر الاستشعار وتحويل تلك المقاومة إلى درجة حرارة.
يمكن تمرير تيار إثارة كهربائي صغير عبر المقاومة الحرارية. ويمكن بعد ذلك قياس الجهد الناتج لتحديد المقاومة باستخدام العلاقة بين الجهد والتيار والمقاومة.
ثم يستخدم جهاز القياس خاصية المقاومة الحرارية الجزء 100 لحساب درجة الحرارة المقابلة.
نظراً لأن المقاومة تتغير تدريجياً مع درجة الحرارة، فإن قياسها بدقة أمر بالغ الأهمية. ويمكن أن يؤثر كل من تكوين الأسلاك، ومقاومة الأسلاك، وتيار الإثارة، وتفاوت المستشعر، والإلكترونيات المستخدمة في القياس على النتيجة النهائية.
ما هي مستشعرات PT100 ذات السلكين، والثلاثة أسلاك، والأربعة أسلاك؟
تتوفر مستشعرات PT100 بشكل شائع في تكوينات ثنائية الأسلاك، وثلاثية الأسلاك، ورباعية الأسلاكالفرق الرئيسي هو كيفية تعامل نظام القياس مع مقاومة الأسلاك الموصلة.
PT100 ثنائي الأسلاك
يحتوي مستشعر PT100 ثنائي الأسلاك على سلكين متصلين بعنصر الاستشعار. إنه أبسط تكوين، ولكن مقاومة الأسلاك المتصلة مضمنة في القياس.
بالنسبة للوصلات القصيرة، قد تكون هذه المقاومة الإضافية مقبولة. أما بالنسبة للكابلات الأطول أو التطبيقات التي تتطلب دقة أعلى، فقد تؤدي مقاومة الأسلاك إلى خطأ ملحوظ في القياس.
PT100 ثلاثي الأسلاك
يُستخدم التكوين ثلاثي الأسلاك على نطاق واسع في قياس درجة الحرارة الصناعية. وهو مصمم لتعويض جزء كبير من المقاومة التي تُدخلها أسلاك التوصيل عندما تتطابق خصائص الموصلات بشكل مناسب.
يوفر هذا توازناً عملياً بين تعقيد الأسلاك والتكلفة ودقة القياس.
PT100 رباعي الأسلاك
يُستخدم جهاز PT100 ذو الأربعة أسلاك بشكل شائع عندما تكون هناك حاجة إلى دقة قياس أعلى. يفصل ترتيب القياس وصلات التيار عن وصلات استشعار الجهد، مما يسمح لنظام القياس بالتعويض بشكل أكثر فعالية عن مقاومة الأسلاك.
ونتيجة لذلك، غالباً ما يفضل قياس المقاومة الحرارية ذات 4 أسلاك في القياسات الدقيقة والتطبيقات المختبرية.
ما الفرق بين الجزء 100 و الجزء 1000؟
كلا من PT100 وPT1000 عبارة عن مستشعرات RTD بلاتينية وتعمل وفقًا لنفس مبدأ المقاومة ودرجة الحرارة الأساسي. الفرق الرئيسي بينهما هو مقاومتهما الاسمية عند درجة حرارة 0 مئوية.
لأن المقاومة الاسمية لـ الجزء 1000 هي عشرة أضعاف مقاومة الجزء 100، فإن تأثير مقدار معين من مقاومة الأسلاك يمكن أن يكون أصغر نسبيًا عند التعبير عنه كنسبة مئوية من مقاومة المستشعر.
مزايا مستشعرات درجة الحرارة PT100
تُستخدم مستشعرات الجزء 100 على نطاق واسع لأن البلاتين يوفر علاقة مستقرة ومحددة جيدًا بين المقاومة ودرجة الحرارة.
دقة قياس عالية
مع فئة مستشعر مناسبة، وتكوين الأسلاك، ونظام القياس، يمكن أن توفر أجهزة قياس درجة الحرارة المقاومة الجزء 100 قياسًا دقيقًا لدرجة الحرارة للعديد من التطبيقات الصناعية.
استقرار جيد على المدى الطويل
توفر عناصر الاستشعار البلاتينية استقرارًا وتكرارًا جيدين، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي يكون فيها قياس درجة الحرارة المتسق أمرًا مهمًا.
نطاق واسع لدرجات الحرارة
تغطي خصائص مقاومة درجة الحرارة البلاتينية القياسية نطاقًا واسعًا من درجات الحرارة. يحدد معيار IEC 60751 الخاصية الاسمية من حوالي -200 درجة مئوية إلى 850 درجة مئوية، على الرغم من أن النطاق الفعلي القابل للاستخدام يعتمد على تصميم المستشعر وتطبيقه.
تغير المقاومة المتوقع
لأن العلاقة بين المقاومة ودرجة الحرارة موحدة، يمكن لأجهزة القياس تحويل المقاومة إلى درجة حرارة باستخدام بيانات مميزة ثابتة.
أين تُستخدم مستشعرات PT100؟
بسبب دقتها واستقرارها وخصائصها التي يمكن التنبؤ بها، مستشعرات درجة الحرارة PT100 تُستخدم في العديد من الصناعات.
الأتمتة الصناعية
التحكم في العمليات
أنظمة التكييف والتهوية
معدات التدفئة
معدات تجهيز الأغذية
أجهزة المختبر
آلات التصنيع
أنظمة الطاقة
أنظمة مراقبة درجة الحرارة
خزائن التحكم الصناعية
الجزء 100 مقابل المزدوجة الحرارية
تُستخدم كل من أجهزة قياس درجة الحرارة المقاومة الجزء 100 والمزدوجات الحرارية على نطاق واسع لقياس درجة الحرارة، لكنها تعمل بشكل مختلف.
يعتمد الخيار الأفضل على نطاق درجة الحرارة المطلوب، والدقة، ووقت الاستجابة، وبيئة التركيب، والتكلفة، ومعدات القياس.
الأسئلة الشائعة
ماذا تعني الجزء 100؟
يشير الجزء 100 إلى مستشعر درجة حرارة مقاوم من البلاتين بمقاومة اسمية تبلغ 100 أوم عند درجة حرارة 0 درجة مئوية. يشير "pt" إلى البلاتين، بينما يمثل "100" المقاومة الاسمية عند درجة حرارة 0 درجة مئوية.
كيف يقيس جهاز PT100 درجة الحرارة؟
تقوم دائرة القياس بتحديد المقاومة الكهربائية لعنصر الاستشعار البلاتيني. ولأن المقاومة تتغير بشكل متوقع مع درجة الحرارة، يمكن للجهاز تحويل المقاومة المقاسة إلى قيمة درجة الحرارة.
هل تزداد مقاومة PT100 مع ارتفاع درجة الحرارة؟
نعم. يتميز المقاوم PT100 القياسي بمعامل حراري موجب، لذا تزداد مقاومته مع ارتفاع درجة الحرارة. على سبيل المثال، تبلغ مقاومته الاسمية 100.00 أوم عند درجة حرارة 0 مئوية، وحوالي 138.51 أوم عند درجة حرارة 100 مئوية.
أي من توصيلات الأسلاك PT100 هي الأكثر دقة؟
يوفر نظام الأسلاك الأربعة عمومًا أفضل تعويض لمقاومة الأسلاك، ويُستخدم عادةً في القياسات عالية الدقة. أما أنظمة الأسلاك الثلاثة، فتُستخدم على نطاق واسع في التطبيقات الصناعية لأنها تُحقق توازنًا عمليًا بين الدقة وتعقيد التوصيلات.
هل يمكن لجهاز الجزء 100 أن يعمل بدون مصدر طاقة؟
عنصر الاستشعار PT100 نفسه عبارة عن عنصر مقاومة سلبي ولا يُولّد إشارة حرارة من تلقاء نفسه. تحتاج دائرة القياس إلى توفير الإثارة وقياس المقاومة الناتجة لتحديد درجة الحرارة.
لذا، كيف يعمل جهاز PT100؟ وتستند الإجابة إلى مبدأ بسيط ولكنه موثوق للغاية: يغير البلاتين مقاومته الكهربائية بطريقة يمكن التنبؤ بها مع تغير درجة الحرارة.
تقوم دائرة القياس برصد هذه المقاومة، ويقوم الجهاز المتصل بتحويلها إلى قراءة درجة حرارة وفقًا لخاصية المقاومة-درجة الحرارة الخاصة بمقياس PT100. تبلغ مقاومة مقياس PT100 القياسي 100 أوم عند درجة حرارة 0 مئوية، وتزداد هذه المقاومة مع ارتفاع درجة الحرارة.
بفضل تكويناتها المختلفة ثنائية وثلاثية ورباعية الأسلاك، يمكن تكييف مستشعرات PT100 مع مجموعة واسعة من تطبيقات قياس درجة الحرارة الصناعية والدقيقة. فهم مبدأ عمل الجزء 100 يمكن أن يساعد المستخدمين في اختيار المستشعر المناسب، وطريقة التوصيل، ومعدات القياس التي تلبي متطلباتهم الخاصة.
