جهاز استشعار درجة الحرارة PT100 إنه أحد أكثر أجهزة قياس درجة الحرارة استخدامًا في الصناعة. من المؤكد أنك صادفت هذا المصطلح في بعض السياقات الصناعية أو التقنية وتساءلت عما يفعله وكيف يعمل وما الذي يجعله مميزًا للغاية.
في هذه المقالة، سنجيب على كل هذه الأسئلة، مع تفصيل كيفية تشغيله وميزاته ومزاياه وبعض تفاصيل التثبيت التي يجب أن تعرفها. على الرغم من أنه يبدو وكأنه جهاز تقني محدد، إلا أنه لا يمكن التقليل من أهميته، لأنه أساسي في التطبيقات حيث الدقة والموثوقية في قياس درجة الحرارة أمر بالغ الأهمية.
ما هو حساس PT100 ومبدأ عمله؟
El مستشعر PT100 وهو عبارة عن مستشعر مقاومة، مما يعني أنه يقيس درجة الحرارة بناءً على التغيرات في المقاومة الكهربائية. يشير الرقم "100" في اسمه إلى أن مقاومته تبلغ 100 أوم عند درجة حرارة 0 درجة مئوية. ويستند عملها على استخدام عنصر من بلاتينحيث أن البلاتين لديه علاقة مستقرة بين درجة الحرارة والمقاومة. وهذا يجعلها مثالية لقياس درجات الحرارة بدقة.
مبدأ التشغيل الأساسي لجهاز PT100 هو كما يلي: عندما تتغير درجة الحرارة، تتغير مقاومة المستشعر أيضًا. يمكن قياس هذا التغير في المقاومة بدقة وربطه بدرجة حرارة محددة.
العلاقة بين درجة الحرارة والمقاومة
الكثير أجهزة الاستشعار PT100 تعتبر دقيقة للغاية بسبب علاقتها الموثوقة بين المقاومة ودرجة الحرارة. مع زيادة درجة الحرارة، تزداد أيضًا مقاومة المستشعر. ومع ذلك، فمن المهم أن نذكر أن الزيادة في المقاومة انها ليست خطية تماما. أي أنها لا تحافظ على نفس النسبة في جميع درجات الحرارة، لكنها تظل قابلة للتنبؤ بها، وبالتالي قابلة للحساب.
بناء وتصنيف أجهزة الاستشعار PT100
تختلف أجهزة الاستشعار PT100 في إنشاءات. يتم تغليف معظمها في أنبوب من الفولاذ المقاوم للصدأ أو أي مادة قوية أخرى تحميها من البيئات الصناعية القاسية. في أحد طرفي الحساس يوجد عنصر الكشف (المقاومة البلاتينية)، بينما في الطرف الآخر توجد التوصيلات الكهربائية التي تسمح بتركيبه في أنظمة التحكم أو القياس. الشيء الذي يجب أن تضعه في الاعتبار هو أنه اعتمادًا على نوع البناء، يمكن أن تختلف حساسية أجهزة الاستشعار ومتانتها بشكل كبير.
يعتمد التصنيف الشائع لأجهزة PT100 على عدد الكابلات التي تستخدمها للقياس:
- PT100 بسلكين: هذه هي أبسط طريقة للاتصال، ولكنها أيضًا الأقل دقة، حيث لا يمكن تعويض مقاومة الكابلات بشكل صحيح.
- PT100 بثلاثة أسلاك: الأكثر شيوعًا، يسمح بتعويض جيد لمقاومة الأسلاك إذا كانت الكابلات لها نفس المقاومة.
- PT100 بأربعة أسلاك: تستخدم بشكل رئيسي في المختبرات، لأنها الطريقة الأكثر دقة. يسمح بتعويض مقاومة الأسلاك بالكامل، حتى لو كانت الكابلات ذات مقاومات مختلفة.
معايير ودقة أجهزة الاستشعار PT100
ومن الضروري تسليط الضوء على أن أجهزة الاستشعار PT100 تخضع للمعايير الدولية، مما يضمن ذلك اتساقها ودقتها على المستوى العالمي. المعيار الأكثر استخدامًا هو معيار DIN IEC 60751، الذي يحدد الخصائص الكهربائية والانحرافات المسموح بها لأجهزة الاستشعار PT100. تضمن هذه المواصفة القياسية أن تتمتع أجهزة الاستشعار بمقاومة تبلغ 100 أوم عند درجة حرارة 0 درجة مئوية وتحدد هوامش التسامح لفئات مختلفة من أجهزة الاستشعار.
هناك مختلفة فئات الدقة لأجهزة الاستشعار PT100. الأعلى هي الفئة AA، تليها الفئة A والفئة B. بشكل عام، كلما ارتفعت فئة الدقة، كانت قدرة المستشعر على إعطاء قياسات دقيقة أفضل.
مميزات حساس PT100 عن أنواع الحساسات الأخرى
توفر مستشعرات PT100 العديد من المزايا مقارنة بأجهزة قياس درجة الحرارة الأخرى، مثل المزدوجات الحرارية. ومن أبرزها:
- دقة عالية: يمكن أن توفر PT100 قراءات دقيقة مع الحد الأدنى من الانحراف، وهو أمر بالغ الأهمية في التطبيقات الصناعية الهامة.
- استقرار على المدى الطويل: على عكس المزدوجات الحرارية، التي يمكن أن تبلى وتعطي قراءات غير صحيحة بمرور الوقت، تحافظ PT100 على دقتها لفترة أطول.
- القدرة على قياس درجات الحرارة المنخفضة: فهي قادرة على قياس درجات الحرارة المنخفضة جدًا بدقة كبيرة، مما يجعلها مثالية لتطبيقات التبريد الصناعي.
- لا يوجد تدهور تدريجي: بدلاً من التدهور البطيء وتقديم بيانات غير صحيحة مثل المزدوجات الحرارية، عادةً ما تتعطل PT100s تمامًا وتتوقف عن العمل، مما يجعل اكتشاف الأخطاء أسهل.
تجميع وتركيب جهاز استشعار PT100
يعد التثبيت الصحيح لمستشعر PT100 أمرًا بالغ الأهمية مثل اختيار الطراز الصحيح. أ التجمع غير لائق يمكن أن يؤدي إلى قراءات خاطئة، الأمر الذي قد لا يؤثر فقط على دقة النظام، ولكن أيضًا على سلامة العملية بأكملها.
يمكن تركيب المستشعر بعدة طرق، وأكثرها شيوعًا هو تغليفه بغلاف من الفولاذ المقاوم للصدأ يحميه من العناصر الخارجية مثل الرطوبة أو الغبار. في بعض الأنظمة الصناعية يتم تركيب حساس PT100 برأس توصيل لحماية التوصيلات الكهربائية من البيئة.
موقع المستشعر مهم أيضًا. إذا تم وضعها في مكان به اهتزازات مستمرة، فمن المرجح أن يتم تقصير عمرها الافتراضي. خفضت بشكل كبير. ولذلك، يوصى دائمًا باستشارة أحد الفنيين قبل تحديد الموقع النهائي للمستشعر.
الاحتياطات وصيانة PT100
مثل أي جهاز قياس، تتطلب أجهزة الاستشعار PT100 صيانة مناسبة للتأكد من أنها تعمل بشكل صحيح طوال عمرها الإنتاجي. فيما يلي بعض أهم النقاط التي يجب وضعها في الاعتبار:
- تجنب تركيب أجهزة الاستشعار في البيئات الرطبة: يمكن أن تسبب الرطوبة تسرب التيار بين الأسلاك، مما سيؤثر على قراءات درجة الحرارة.
- الحماية من التآكل: في البيئات الصناعية العدوانية، من الضروري حماية كل من المستشعر والكابلات من المواد المسببة للتآكل.
- تقليل الاهتزازات: في البيئات ذات الاهتزازات المستمرة، يُنصح بتركيب المستشعر في هيكل يقلل من تعرضه للصدمات والصدمات.
أنواع أجهزة الاستشعار PT100
هناك عدة أنواع من أجهزة الاستشعار PT100 في السوق، اعتمادًا على احتياجات التطبيق. النماذج الأكثر استخداما هي:
- صناعي: وهي مغلفة بأغلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ، وهي تستخدم في المقام الأول في التطبيقات الصناعية التي تتطلب المتانة.
- المختبر: تم تطويره خصيصًا للتطبيقات التي تكون فيها الدقة أولوية، مثل مختبرات المعايرة.
- فيلم رقيق: تعتبر هذه المستشعرات أكثر اقتصادا، حيث أن عنصر البلاتين الخاص بها موجود في طبقة رقيقة على الركيزة.
معاملات درجة الحرارة وصيغة PT100
يحدد معامل درجة الحرارة لمستشعر PT100 كيفية تغير مقاومته مع درجة الحرارة. بشكل عام، المعامل الأكثر شيوعًا هو 385مما يعني أن مقاومة المستشعر تبلغ 138,51 أوم عند 100 درجة مئوية.
يمكن حساب العلاقة بين درجة الحرارة ومقاومة PT100 باستخدام صيغة Callendar-Van Dusen. تأخذ هذه الصيغة في الاعتبار عوامل إضافية عندما تنخفض درجات الحرارة عن 0 درجة مئوية، مما يسمح بالحصول على حساب دقيق للغاية لدرجة الحرارة من المقاومة المقاسة.
الأخطاء الشائعة عند استخدام PT100
على الرغم من أن أجهزة الاستشعار PT100 دقيقة وموثوقة، إلا أن هناك بعض الأخطاء التي يمكن أن تحدث إذا لم يتم تركيبها أو استخدامها بشكل صحيح. أحد الأخطاء الأكثر شيوعًا هو فقدان الإشارة على الكابلات الطويلة. وفوق طول معين، يمكن للكابلات التي تربط المستشعر بنظام القياس أن تضيف مقاومة إضافية، مما يغير قياس درجة الحرارة. في هذه الحالات، يوصى باستخدام ثلاثة أو أربعة أنظمة توصيل سلكية للتعويض عن هذه المقاومة الإضافية.
خطأ شائع آخر يحدث بسبب رطوبة في الاتصالات. كما ذكرنا أعلاه، يمكن أن تولد الرطوبة تيارات تسرب صغيرة بين الأسلاك، مما يؤدي إلى قراءات غير صحيحة.
PT100 التطبيقات الرئيسية
وأخيرًا، من المهم أن نفهم في أي القطاعات تكون أجهزة الاستشعار هذه أكثر شيوعًا. ال PT100 يجدون تطبيقات في العديد من القطاعات الصناعية والعلمية:
- الصناعات الغذائية: حيث تعد الدقة في قياس درجة الحرارة أمرًا بالغ الأهمية لضمان جودة الغذاء وسلامته.
- الطب: تستخدم في حاضنات المختبرات وغيرها من المعدات الطبية حيث يلزم التحكم الدقيق في درجة الحرارة.
- صناعة الطيران: تستخدم في مراقبة الأنظمة الحيوية حيث تعد الدقة والموثوقية أمرًا حيويًا.
يعد مستشعر PT100 مكونًا أساسيًا في مجموعة واسعة من القطاعات الصناعية والعلمية التي تتطلب دقة عالية في قياس درجة الحرارة. إن متانته ودقته واستقراره تجعله الخيار الأفضل للتطبيقات التي يمكن أن يكون لتغيرات درجات الحرارة فيها آثار كبيرة.