측온저항체 헤드센서 PT100옴
온도 센서의 선정은 출력 타입에 따릅니다.
온도 변화 에 따라서 RTD는 저항에, TC는 전압에 따라서 용도를 선정합니다.
RTD 온도에 따라 저항값이.., TC는 온도에 따라 전압값이 변화합니다.
1) RTD (Resistance Temperature Detector 측온저항체) :
금속마다 고유의 "저항온도계수"라는 온도 변화에 따른 저항의 변화를 이용한 것입니다,
온도측정계에 0.02mm 정도의 백금선 100Ω짜리, 니켈을 쓴 1000Ω짜리를 사용합니다.
온도의 측정은 센서에 정전류를 흘려서 온도에 따라 변화하는 저항값을 측정합니다.
백금선이 섭씨 0℃ 일때 100Ω의 저항값을 갖습니다.
선로의 저항값 변화에 3선,4선식 센서는:
센서와 측정계기 사이가 멀면 선로의 저항이 상승 합니다.
이때 선로의 저항값을 낮추거나 선로 저항값 변화를 측정하여 보정 하기 위한 것입니다.
RTD는 DPtH(0-500℃) 와 DPtL(-199.9- 199.9℃)로 -200 ~ + 830℃가 표준입니다.
2) TC (Temperature Couple 열전대 ) :
서로다른 두 종류의 금속을 조합했을 때 접합 양단의 온도가 서로 다르면 이 두 금속 사이에 전류가 흐르는데
이 전류로써 2접점 간의 온도차를 알 수 있는 이 熱電氣 현상을 이용해서 고온측정이 가능한 센서입니다.
온도 보상선은
TC로 온도를 측정하기 위해서는 온도보상을 해주어야 하는데 현재온도의 접압이 출력되는 것이 아니라
측정하고자 하는 곳의 온도와 현재 측정하는곳의 온도차이에 해당하는 전압이 출력되기 때문에
현재 측정하는곳의 온도에 해당하는 TC의 출력 전압을 더한값이 측정하고자 하는 곳의
온도에 해당하는 출력이 됩니다.
극소량의 전압이지만 전류가 상당히 클수 있는 구조여서
온도범위에 따라서 여러종류의 센서가 있으므로 그에 전용 온도 보상선을 적용합니다.
3) NTC/PTC:
TC에 화학 합성물을 첨가 된 것으로서 온도에 따라서
저항이 적어지는 것과 커지는 것이 있으며 TC앞에 각각 N,P를 붙인 것입니다.
-NTC(Negative Temperature Coefficient)
일반적으로 반도체의 경우 온도가 올라가면:
전자의 개체수 증가에 따라 전기 저항이 감소하는, 온도에 대한 부성(Negative性)이 있습니다.
-PTC(Positive Temperature Coefficient)
PTC의 특징은 특정한온도에서 저항값이 급변성(Positive性)이 있습니다.
RTD와 TC 각각의 용도는
RTD :비교적 안정된 직선 출력값을 얻으므로 액체의 온도 프로세서 용도입니다.
TC : 폭넓은 온도 범위에도 빠른 응답은 얻을수 있으나 신호선이 전압원이므로 노이즈에 취약하고
RTD보다 직선 출력값이 안정치 못하므로 결과치를 다루는 용도입니다.
그러나, 500℃ 이상 고체의 표면 또는 협소한 개소에는 TC(열전대)를 쓸수 밖에 없습니다.
●TC-K/E/J/T/N/R/S/B/L/U의 사용 온도 범위(℃):
J-210 ~ 1,200 / K -270 ~ 1,372 / T -270 ~ 400 / R -50 ~ 1,768℃,
S-50 ~ 1,768 / N -270 ~ 1,300 / E -270 ~ 100 / B 0 ~ 1,820 / C 0 ~ 2,320℃.
RTD가 진동에 약한 이유는
RTD는 직경이 0.02mm의 백금선에 얇은 운모나 세라믹 또는 유리섬유 등으로 도포한 구조로써
TC에 비해 진동에 취약 합니다.
TC는 두금속을 융착 시켜둔 구조로써 RTD보다 진동에 강합니다.
PT100옴 측온저항체 센서의 설치상 주의점은
100Ω 저항의 백금선에 온도 1도당 약0.4Ω의 비율로 저항이 변하는 원리를 이용하여
전자회로와 조합하여 온도를 측정 하므로
센서선로의 주변 환경에 따른 저항값이 변화 되는 것을 억제 시켜야 합니다.
측온저항이 센서봉의 끝부분에 위치해 있기 때문에
수직으로 설치하고 센서선은 이물질이 닿지 않아야 하고 방수선을 연결하여 사용합니다.
휘스톤브릿지를 사용하는 이유는
측온저항체는 정밀한 저항의 변화값을 검출해서 출력으로 내야합니다.
온도의 변화에 예민하게 반응을 검출 하기 위해서 직경이 0.02mm의 백금선을 쓰므로
온도 변화의 값에 비해서 높은 전류를 그냥 흘려서 저항을 재려고 하면,
선로가 발열을 해서 온도가 변하게 되므로 되도록 적은 전류를 흘려야 합니다.
그러나 감도를 높이려면 많은 전류를 흘려줘서 높은 전압값을 얻어야 하는데
이러한 문제의 방안으로서 휘스턴 브리지를 써서 측온저항체에 적은 전류를 흘려서도
비교되는 저항에 대한 전압과의 차이를 검출하여 증폭하기 때문입니다.
오래된 장치들에서 배선의 접속 부분등에 저항이 증가하면 오차가 발생 되므로
오차값에 따른 보정 기능이 포함된 회로입니다.
연장선 과 보상선 구별
열전대와 동일 재질로 만든 Wire를 연장 선 (Extension Wire)이라 하고,
오차를 보상하기 위한 Wire를 보상 도 선( Compensating Lead Wires )이라 합니다.
[1] RTD 콘트롤 PCB 수리 방법은
RTD는 반도체 온도센서로서 설정온도 보다 높아지면 SCR (2P2M)이 동작하여서
A(Anode:에노드)에 접속된 릴레이가 동작하고 릴레이 접점인 N0(노멀 오픈접점)이
동작하여 LED1이 점등되고, NC(노멀 크로스접점)이 떨어저 LED2가 소등합니다.
온도조절은 VR2(5k)로 합니다.
동작 원리:
1.VR2(5k)와 RTD + R5(3k)는 브릿지 형태를 이루고 있습니다.
각각의 센터는 SCR의 G(게이트)와 K(케소드)에 연결되어 있습니다.
2.SCR은 G(게이트)에 (+)전위, K(케소드)에 (-)전위가 걸리고
케이트전류가 수mA~ 수10mA만 흐르면 TURN ON하여 에노드 전류가 흐르게 되고
한번 TURN ON하면 회로를 끊던가 IH(에노드 홀드전류)이하로 줄여 주어야만 합니다.
( K단자에 붙어 있는 SW의 역할을 합니다 )
3.릴레이와 병렬로 붙어있는 1N4007다이오드는 SCR (2P2M)이 OFF될때
발생하는 역기전압을 방지해서 SCR를 보호하기 위함으로써 극성은 반대입니다.
[2]PLC출력부에 있는 RTD 카드 수리
FARA N-700 RTD UNIT(4CH.) CPL7421-1 수리 완료후 검증
RTD 는 PLC기종에 따라서 PLC용 카드가 있습니다.
CA 는 센서의 출력 전압 값에 체터링이 발생되거나 노이즈로 인한 오차가 발생되면
전류변환기 사용하여 PLC의 A/D 카드로 연결해야 합니다.
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