Измерение температуры. Датчики термосопротивления. Монтаж датчика термосопротивления


Измерение температуры. Датчики термосопротивления | КИПиА от А до Я

Конструктивно датчики термосопротивления представляют собой катушку, намотанную очень тонкой (0,05 или 0,063) медной или платиновой проволокой. Катушка помещается внутрь завальцованной с одной стороны металлической гильзы с герметизирующей засыпкой или заливкой, имеющей электрическое сопротивление более 10 МОм. Выводы катушки соединены с клеммами, расположенными в головке датчика. Совокупность катушки, гильзы и клемм называется чувствительным элементом. Все остальное – корпусом или головкой датчика. По сути дела, датчик термосопротивления является переменным резистором, сопротивление которого меняется по определенному закону в зависимости от температуры среды. Закон изменения сопротивления зависит от градуировки датчика. С эксплуатационной точки зрения можно считать, что закон изменения сопротивления является линейной функцией.

Датчик температуры

Любая линейная функция, как известно, описывается двумя точками. В случае датчика термосопротивления первой точкой является точка R0 (сопротивление датчика при 0°С), второй точкой – W100 (коэффициент определяющий сопротивление датчика при 100°С).

Основными градуировками датчиков термосопротивления являются 50М, 50П, 100М, 100П, Pt100, 500М и 500П. Цифра в обозначении градуировки указывает на сопротивление датчика в омах при 0°С, то есть определяет упомянутую ранее точку R0. Буква в обозначении указывает на материал проволоки чувствительного элемента (М – медь, П и Pt - платина). Датчики градуировки 100П и Pt100 несмотря на одинаковое R0 и материал проволоки все же имеют разные характеристики. Это различие определяется коэффициентом W100. Платиновые датчики градуировки 100П отечественного производства чаще всего имеют коэффициент W100=1,3910 или W100=1,3850, медные датчики отечественного производства имеют W100=1,4280. Импортные платиновые и медные датчики термосопротивления имеют  W100=1,3850 и W100=1,4260 соответственно. Коэффициент W100 показывает во сколько раз измениться сопротивление R0 датчика термосопротивления при его нагревании с 0 до 100°С.

Так сопротивление датчика градуировки 100П с W100=1,3910 при температуре чувствительного элемента равной 100°С составит:

R100=R0*W100=100(Ом)*1,3910=139,10(Ом)

Таким образом, для прикидочных расчетов, можно принять что на 1 Ом сопротивления датчиков градуировок 100П и Pt100 приходиться 2,5°С. Так при сопротивлении датчика 108 Ом измеряемая им температура равна 20°С. Измерение сопротивления датчика можно производить любым мультиметром, предварительно отсоединив от датчика соединительные провода, чтобы исключить влияние вторичного прибора. Для более точного определения температуры по сопротивлению датчика можно воспользоваться градуировочными таблицами. Для измерения температуры природного и технических газов наиболее часто применяются датчики 50М и 100М, а для измерения температуры воды и пара — 100П и 500П.

С 1 января 2008 года вступил в силу новый ГОСТ Р 8.625—2006 на датчики термосопротивления. Этот ГОСТ отменил понятие W100, заменив его на коэффициентом «альфа». Кроме того, ГОСТ Р 8.625—2006 установил однозначное соответствие между типом чувствительного элемента (М, П или Pt) и коэффициентом "альфа". Так для элемента 50М (100М и т.д) значение "альфа" равно 0,00428, что соответствует старому обозначению W100=1.428, для элемента Pt100 "альфа" равно 0,00385 (W100=1.385), для элемента 100П "альфа" равно 0,00391 (W100=1.391). Поэтому значение "альфа" и W100 в заводских паспортах и на шильдиках новых датчиков термосопротивления могут не указываться.

Схемы подключения

Подключение датчиков термосопротивления производиться по двух, трех или четырех проводной схеме. Двухпроводная схема подключения используется крайне редко, так как в этом случае сопротивление соединительных проводов вносит существенную погрешность в измерение. Наиболее часто используется трехпроводная схема подключения – именно по этой схеме датчики термосопротивления подключаются к контроллерам Siemens серии S300 как впрочем и к контроллерам других серий и других производителей. Четырехпроводная схема в основном используется при подключении датчиков термосопротивления к приборам технического и коммерческого учета потребления энергоресурсов, где важно максимально точное измерение температуры. Именно при четырехпроводной схеме осуществляется полная компенсация сопротивления соединительных проводов и наибольшая точность показаний. Датчики термосопротивления чаще всего имеют четыре клеммы для подключения соединительных проводов, широко распространены и датчики с тремя клеммами. Датчики с двумя клеммами встречаются редко и, как правило, они имеют соединительные провода фиксированной длины заводского изготовления, с помощью которых датчик присоединяется к вторичному прибору.

Погрешность измерения температуры ΔТ при применении двухпроводной линии связи датчика термосопротивления с вторичным прибором может быть рассчитана по следующей формуле.

Рассчетная формулаУпрощенная рассчетная формула

Увеличение длины линии связи L приводит к возрастания погрешности, применение провода с большим сечение жилы S приводит к уменьшению погрешности. Удельное сопротивление меди ρ равно 0,0171 Ом*мм2/м. Через множитель 2 учитывается суммарное сопротивление обоих (двух) жил кабеля.

Расчет коэффициента

Коэффициент К зависит от градуировки применяемого датчика термосопротивления. Коэффициенты К, приведенные в таблице, были рассчитаны для W100=1,391 (платиновые датчики) и W100=1,428 (медные датчики).

Влияние сопротивления линии связи

Как видно из таблицы при двухпроводной линии связи с датчиком термосопротивления целесообразно применение провода с большим сечением жилы. Расчет выполнен для одножильных и многожильных проводов и кабелей 3 класса (по ГОСТ 22483-77). Реальная погрешность вносимая в результат измерения двухпроводной линией связи с длиной отличной от 10 метров будет отличаться от расчетной табличной величины.

Пересчет на реальную длину кабеля

В случае применения двухпроводной схемы подключения, предпочтительнее использовать датчики сопротивлением 100 или даже 500 Ом, так как сопротивление соединительных проводов в этом случае, вносит меньшую погрешность в результат измерения температуры, чем при применении 50-омного датчика. В некоторых случаях целесообразнее использовать встроенный в головку датчика нормирующий преобразователь.

При подключении датчика температуры к контроллеру Siemens S300 может возникнуть следующая ситуация. При ослаблении контакта от одного или нескольких выводов термометра сопротивления, например, в проходной клеммной коробке наблюдается рост показаний температуры. Причем возрастание показаний температуры происходит медленно и так же медленно потом уменьшается в зависимости от того, как изменяется сопротивление самого термометра. То есть все указывает на то, что происходит реальный нагрев датчика. Но при измерении сопротивления датчика цифровым мультиметром видно, что на самом деле датчик имеет температуру меньшую, чем показывает контроллер. Протяжка всех клеммных соединений устраняет данную проблему.

Платиновые датчики термосопротивления ТСП и Pt100 теоретически имеют диапазон измеряемых температур от -200 до 1100°С. Наиболее распространены датчики с диапазоном -50…350°С. Работа датчиков термосопротивления в этом диапазоне обеспечивает измерение температуры воды, пара и всевозможных технических газов, получивших распространение в промышленности и не требует применения специальных жаростойких марок сталей при их изготовлении. Медные датчики способны работать в диапазоне -200…200°С. Выпускаемые промышленностью датчики ТСМ  имеют температурный диапазон -50…150°С. Для того чтобы датчик термосопротивления можно было заменить, выкрутив из трубы, не перекрывая трубопровод при их монтаже используют защитные гильзы (стаканы). Защитная гильза также предохраняет термометр сопротивления от высокого давления и скоростного напора в трубопроводе.

Защитные гильзы

Гильза вкручивается в вваренную в трубопровод бобышку, а уже в нее вставляется датчик термосопротивления и фиксируется гайкой. Для лучшего теплообмена внутрь гильзы должно быть залито масло. У некоторых датчиков стакан является конструктивной единицей корпуса датчика, поэтому такой датчик вворачивается напрямую в бобышку. При выходе из строя датчика его чувствительный элемент вынимается из корпуса и заменяется новым. Корпус при этом остается на месте и герметичность трубопровода не нарушается. При измерении температуры агрессивных сред на поверхность защитной гильзы наносят полимерное защитное покрытие. Для измерения температуры свыше 300°С как правило используют термопары.

Дополнительную информацию вы можете найти в разделе "Вопрос-ответ".

Посмотреть другие статьи в том числе про измерение температуры.

knowkip.ucoz.ru

Производственный процесс / Блог компании ЭФО / Хабр

Среди идеально-зеленых швейцарских лугов, по соседству с коровником, стоит современное минималистичное здание с панорамными окнами. Здесь расположены главный офис и основные производственные мощности швейцарской компании IST-AG.

Большую часть продукции, которую выпускает IST-AG, составляют тонкопленочные датчики температуры, они же термосопротивления (RTD). Из статьи "Термосопротивления: теория" можно узнать что это такое и как оно работает.

Сегодня расскажу об основных этапах производственного процесса. Как и на производстве полупроводников, всё начинается с керамической подложки..

Напомню, что тонкопленочный датчик представляет собой резистор, выполненный на базе платины, никеля или меди.

Технология изготовления тонкопленочных датчиков берет начало в полупроводниковой промышленности: на керамическую подложку напыляется тонкий слой металла, из которого формируется токопроводящая дорожка, которую часто называют меандром. Металлический меандр покрывается сверху изолирующим (пассивационным) слоем из стекла, устойчивого к температурному и химическому воздействию. Специально подобранный состав стекла также используется для фиксации выводов.

Таким образом, первый этап производства — это нанесение платины на керамическую подложку.Здесь и далее я буду говорить о производстве именно платиновых датчиков. Во-первых, подавляющая часть современных термосопротивлений — это платиновые элементы с характеристикой 3850 ppm/K (подробнее этот вопрос освещен в предыдущей статье), а во-вторых, производство никелевых и медных термосопротивлений мало чем отличается. Для датчиков температуры используют подложку из оксида алюминия (99.6% Al2O3), но при производстве других тонкопленочных датчиков могут использоваться другие материалы — сапфир, цирконий, полиимид, стекло, кремний и т.д.

Стандартная толщина керамической подложки — 0.63 мм, но иногда изготавливаются специальные датчики с подложкой толщиной 0.З8 и даже 0.25 мм. Уменьшение толщины подложки позволяет сократить время отклика датчика, тонкие подложки также используются при изготовлении датчиков с высоким номинальным сопротивлением, например 10кОм.

Керамические пластины подвергаются химической очистке и травлению. Естественно, эти операции выполняются в чистом помещении на современном оборудовании. О чистой комнате в IST нужно сказать две вещи: она сертифицирована по стандарту ISO-5 и оттуда открывается чудный вид на альпийские луга.

На очищенную керамическую пластину напыляется слой металла. Состав металла определяет вид зависимости сопротивления датчика от измеряемой температуры — различным видам платины соответствуют разные коэффициенты A, B и C полинома R(T), об этом предыдущая статья.

Пластина с напыленной платиной

На очищенную керамическую пластину наносится фоторезист — светочувствительный материал, который используется как маска для формирования проводящих структур и при изготовлении полупроводников, и на производстве печатных плат и в других процессах. Фоторезист наносится центрифугированием.

Фоторезист чувствителен к ультрафиолетовому спектру, поэтому этот этап работ проводится при неактиничном (желтом) освещении.

Платина, покрытая фоторезистом

Пластина с фоторезистом совмещается с маской, которая и определяет структуру меандра, а значит и важные параметры будущего датчика — номинальное сопротивление R0 и размер.

Далее проводится экспонирование — пластина с наложенной маской засвечивается, таким образом незакрытые маской участки фоторезиста закрепляются на пластине.

После травления — удаления фоторезиста с незасвеченных участков — на керамической пластине остаются токопроводящие дорожки.

В зависимости от использованной маски на пластине помещается разное количество датчиков, в среднем около 2000 штук. Легко догадаться, что использование «непопулярной» маски, то есть изготовление датчиков с редкими характеристиками, невыгодно для небольших заказов.

На этом же этапе производства на пластину наносятся металлические площадки для крепления выводов, для этого используется трафаретная печать.

Геометрия меандра, нанесенного по одной из стандартных масок, может быть скорректирована с помощью лазерной подгонки. В прошлой статье упоминался тот факт, что помимо стандартных R0 — 50, 100, 500, 1000 Ом, термосопротивление может иметь номинальное сопротивление, сдвинутое относительно стандартного значения. Сдвиг R0 можно сделать как раз за счет лазерной подгонки.

После того как меандр сформирован, пластина покрывается пассивационным слоем из стекла. Далее пластина разрезается, а заготовки датчиков перемещаются из чистой комнаты в обычные помещения.

Здесь можно проследить интересную взаимосвязь между размером датчика и его ценой. Существует около 15 стандартных размеров выводных датчиков: 1.6 × 1.2 мм, 2 × 2 мм, 2.3 × 2 мм, 2.5 × 1.6 мм, 3 × 0.8 мм, 3 × 2.5 мм, 4 × 2 мм, 5 × 5 мм, 5 × 1.6 мм, 5 × 2 мм, 5 × 2.5 мм, 5 × 3.8 мм, 10 × 2 мм и т.д.

Логично, что при прочих равных самые большие по площади датчики будут дороже — для их производства требуется больше материалов. Однако есть и другое обстоятельство — датчики размером меньше двух миллиметров тоже стоят дороже, это связано с методом разрезания пластин.

В большинстве случаев для разделения пластин на отдельные датчики используется разламывание, однако для относительно маленьких датчиков этот метод неприменим, поэтому при изготовлении миниатюрных датчиков на пластину алмазным резцом предварительно наносятся риски. Лишняя операция — дополнительная стоимость. Таким образом, оптимальными по цене являются датчики размером 2 x 2, 2.3 × 2 или 5 × 2 мм.

Когда пластины разрезаны, к датчикам добавляют выводы — автоматические машины приваривают выводы на контактные площадки, после чего место крепления покрывается защитным слоем из стекла.

На этом производство датчиков завершается. Далее проводятся процедуры проверки точности каждого элемента и упаковка продукции.

Проверка точности выявляет какому классу допуска (здесь опять ссылаюсь на предыдущую статью) соответствует каждый элемент. По очень примерной оценке с каждой пластины получается около трети датчиков каждого класса (B, A, AA). Отсюда разница в цене — класс B самый дешевый, аналогичный датчик класса A будет стоить процентов на 20 дороже, а датчик класса AA ещё процентов на 20-30 дороже — наиболее точные датчики подвергаются дополнительным контрольным измерениям.

О выводных датчиках

Вернемся к выводам датчиков. Выводы выполняются из различных материалов, могут иметь разную длину и форму (круглые / плоские). Доступны датчики с многожильными выводами, датчики с эмалированными и изолированными выводами. Большинство датчиков имеет два вывода, но есть и элементы для 3- и 4-проводной схемы включения. Тип выводов зависит в первую очередь от температурного диапазона датчика. Например, эмалированные медные провода терпят только температуры до +150°C, выводы из сплавов серебра и никеля выдерживают более высокие температуры. Для температур до +600°C необходимы провода с платиновым покрытием, а для работы с температурами до +750 или до +850°C нужны уже полностью платиновые выводы.

Кстати о длине выводов. Чаще всего если датчику нужны длинные выводы, то контакты наращиваются до нужной длины — дополнительный провод приваривается или припаивается. Однако есть задачи, в которых требования к надежности столь высоки, что дополнительное соединение недопустимо и выводы нужной длины должны быть установлены изначально. Так при изготовлении датчиков для CERN к контактным площадкам датчика были приварены выводы длиной целых 35 метров.

О SMD датчиках

Большинство термометров сопротивления — это выводные компоненты, однако именно благодаря тонкопленочной технологии появились термомсопротивления для поверхностного монтажа (не устаю ссылаться на предыдущую статью).

Выпускаются как классические SMD-компоненты, так и датчики для монтажа Flip-Chip. Для установки компонентов Flip-Chip требуется более сложное оборудование (точное позиционирование, контроль усилия по оси Z, дополнительная защита от пыли). С другой стороны, датчики Flip-Chip дешевле, они занимают меньше места, и вообще будущее за ними.

Датчики для поверхностного монтажа выпускаются со стандартными размерами — 1206, 0805 и 0603.

Вообще говоря, многообразие корпусов — это одна из главных фишек компании IST. Здесь делают самые разные датчики, причем нестандартные решения доступны не только для крупных клиентов, но и для среднесерийных производств.

Замена намоточных датчиков

Например, для прямой замены намоточных датчиков на тонкопленочные производятся термосопротивления в специальном цилиндрическом корпусе. Миниатюрный прямоугольный датчик помещается внутри керамического корпуса, который повторяет классический форм-фактор намоточных датчиков.

Такой корпус не выполняет никаких защитных функций, его единственный смысл — безболезненный переход c намоточных термосопротивлений на тонкопленочные.

Металлические гильзы

Очень популярны термосопротивления, выполненные в виде зондов — гильз из нержавейки, которые опускаются в жидкую среду. Обычно такие датчики изготавливаются следующим образом: чувствительный элемент — тонкопленочный или намоточный сенсор — помещается в металлический корпус, после чего гильза заполняется чем-нибудь вроде оксида магния (высокая теплопроводность плюс хорошие электроизолирующие свойства).

При использовании тонкопленочных технологий можно усовершенствовать эту конструкцию: поскольку тонкопленочные датчики плоские и имеют относительно небольшой размер, сенсор можно установить прямо на «дно» гильзы.

Таким образом достигается два положительных эффекта. Во-первых, значительно сокращается время отклика (датчик выходит на рабочий режим менее чем за полторы секунды). Во-вторых, гильзу можно опускать в измеряемую среду не полностью, а всего на 10 мм почти без потери точности.

Выполненные таким образом датчики выпускаются под называнием RealProbeTemp [datasheet].

Графики, которые вскружат вам голову При изготовлении RealProbeTemp используются чувствительные элементы, у которых выводы крепятся не стандартным способом, а перпендикулярно плоскости датчика. Такие элементы доступны и отдельно, их применяют в задачах, когда датчик должен быть установлен в узкое отверстие или в трубку.

Контакт с поверхностью объекта измерений

Тот факт, что тонкопленочные датчики являются плоскими, позволяет выпускать разные специальные решения для наилучшего контакта с поверхностью объекта измерений. Чтобы сократить время отклика и обеспечить максимальную достоверность измерений, у самого сенсора метализируется тыльная сторона. Металлизированные датчики доступны для заказа отдельно, но чаще их изготавливают сразу закрепленными на контактной площадке. Контактные площадки могут иметь различные формы и размеры, в зависимости от задачи.

Например, для лучшего контакта при измерении температуры трубы нужна гибкая площадка, а при измерении температуры небольшой детали проще взять отдельный датчик и крепить его на саму деталь.

Несколько датчиков с контактными площадками также можно рассмотреть на фотографии выше.

Всего за свою историю IST выпустили более 4000 разных моделей датчиков и преимущественно это платиновые датчики температуры. Бóльшая часть производственных мощностей компании расположены в Швейцарии, но некоторые наименее технологичные операции выполняются на фабрике в Чехии. Конечно, такой расклад наталкивает на мысль о дороговизне датчиков IST.

Цены на термосопротивления IST действительно выше чем цены на аналогичные noname-решения из Китая, однако такое сравнение само по себе не корректно. Термосопротивления IST — это определенные гарантии качества и надежности. Существует множество задач, где такие гарантии важнее, чем минимальная цена. Чтобы говорить о качестве и надежности не голословно, замечу что датчик температуры от IST, например, летал на «Розетте» на комету Чурюмова-Герасименко.

При этом цены на швейцарские термосопротивления сложно назвать космическими — Pt100 класса А в SMD-корпусе я отдаю со склада в РФ по 2 евро за штучку, Pt100 класса B в корпуса Flip-Chip — по 0.98 евро, а цены на выводные датчики для температур от -200 до +300°C начинаются с 3.68 евро. Это розница с НДС, если что.

Завершая рассказ о производстве IST-AG, добавляю пруф соседства штаб-квартиры IST с коровником. Спасибо за внимание.

В заключении традиционно благодарю читателя за внимание и напоминаю, что вопросы по применению продукции, о которой мы пишем на хабре, можно также задавать на email, указанный в моем профиле.

upd: все упомянутые датчики и модули доступны со склада. Больше информации на efo-sensor.ru

habr.com

Принцип работы датчиков температуры

Опубликовано 22.05.2016

Принцип работы

Термометры сопротивления (терморезисторы, термосопротивления)

Термометр сопротивления (Resistance Thermometer) — датчик для измерения температуры, принцип действия которого основан на зависимости электрического сопротивления от температуры.

Термосопротивления могут быть металлические (платина, никель, медь) или полупроводниковые.

Для большинства металлов температурный коэффициент сопротивления положителен - их сопротивление растёт с ростом температуры. Для полупроводников без примесей он отрицателен - их сопротивление с ростом температуры падает.

Термисторы

Термисторы – это полупроводниковые термосопротивления с большим температурным коэффициентом.

  • PTC-термисторы (Positive Temperature Coefficient), обладают свойством резко увеличивать свое сопротивление, когда достигнута заданная температура – широко используются для защиты двигателей
  • NTC-термисторы (Negative Temperature Coefficient), обладают свойством резко уменьшать свое сопротивление при достижении заданной температуры
PT100, PT1000

Платиновые термометры сопротивления (Platinum Resistance Thermometers) обладают высокой стойкостью к окислению и большой точностью измерения.

KTY

Кремниевые терморезисторы с положительным коэффициентом сопротивления, отличаются высокой линейностью характеристики, высоким быстродействием, надёжной твёрдотельной конструкцией и небольшой стоимостью.

Схемы включения термосопротивления в измерительную цепь

  • 2-х проводная схема используется там, где не требуется высокой точности, так как сопротивление присоединительных проводов суммируется с измеренным сопротивлением, что приводит к появлению дополнительной погрешности
  • Рис. 2-х проводная схема подключения датчика температуры
  • 3-х проводная схема обеспечивает значительно более точные измерения, т.к. появляется возможность измерить сопротивление подводящих проводов и вычесть его из суммарного измеренного сопротивления
  • Рис. 3-х проводная схема подключения датчика температуры
  • 4-х проводная схема - наиболее точная схема, обеспечивает полное исключение влияния подводящих проводов
  • Рис. 4-х проводная схема подключения датчика температуры
Сравнение термометров сопротивления с термопарами

Преимущества:

  • выше точность и стабильность
  • можно исключить влияние сопротивления присоединительных проводов на результат измерения при использовании 3-х или 4-х проводной схемы измерений
  • практически линейная характеристика
  • не требуется компенсация холодного спая

Недостатки:

  • малый диапазон измерений
  • не могут измерять высокую температуру.

Термопары

Термопара (Thermocouple) - это два проводника из разных металлов, спаянные в одной точке. Эта точка измерения температуры называется - рабочий спай. Свободные концы называются холодным спаем. Если рабочий спай нагреть относительно холодного спая, то между свободными концами возникает напряжение (термо-ЭДС), пропорциональное разности температур.

Так как с помощью термопары всегда измеряется разность температур, то, чтобы определить температуру точки измерения, свободные концы у холодного спая должны содержаться при известной неизменной температуре.

Подключение к ПЛК

Холодные концы подключаются (непосредственно или с помощью компенсационных проводов, которые должны быть выполнены из тех же металлов, что и термопара) к клеммам соответствующего аналогового входа (с соблюдением полярности!) промышленного контроллера, который программно выполняет компенсацию температуры холодного спая и рассчитывает температуру в точке измерения.

При внутренней компенсации контроллер использует температуру модуля, к которому подключена термопара. При более точной внешней компенсации эталонная температура холодного спая измеряется с помощью дополнительного термометра сопротивления, который подключается к специальному входу контроллера.

Типы термопар
  • K: хромель-алюмель
  • J: железо-константан
  • S, R: платина-платина/родий и др.

Термопары отличаются диапазоном измеряемых температур и погрешностью измерений.

Преимущества термопар
  • Большой температурный диапазон измерения
  • Измерение высоких температур.
Недостатки
  • Невысокая точность
  • Необходимость вносить поправку на температуру холодного конца.

Термостаты

Термостат (Thermostat) – это регулятор, который поддерживает постоянную температуру воздуха или жидкости в системах отопления, кондиционирования и охлаждения.

www.maxplant.ru

Термопары и термосопротивления

Для измерения температуры служат первичные преобразователи температуры — термодатчики (термопреобразователи).

В промышленности, как правило, используются две разновидности датчиков температуры — термопары и термосопротивления. С приборами Термодат могут быть использованы термопары любого отечественного или иностранного производителя, при условии, что они имеют стандартную градуировку по ГОСТ Р 50342-92.

С приборами Термодат могут использоваться термосопротивления любого отечественного или иностранного производителя, при условии, что они имеют стандартную градуировку по ГОСТ Р 50353-92, при этом термосопротивления должны быть электрически изолированы от корпуса. Следует отметить, что приборы Термодат имеют универсальный вход, к которому также можно подключить пирометры (с градуировкой 20-РК15 и 21-РС20), а также другие датчики с унифицированным сигналом напряжения 0-50мВ или тока 0-20 мА (0-5мА, 4-20мА).

Термоэлектрические преобразователи (термопары)

Существует несколько типов термопар. Самые распространенные термопары — хромель-алюмель ХА(К) и хромель-копель ХК(L). Другие типы — платина-платинородий ПП(S и R), железо-константан ЖК(J), медь-константан МК(T), вольфрам-рений ВР и некоторые другие менее распространены. Приборы Термодат могут работать с термопарой любого типа. В памяти прибора прошиты градуировочные таблицы, тип градуировочной таблицы и соответствующее обозначение в меню указывается в паспорте прибора. Перед установкой прибора на оборудование следует установить тип используемой термопары. Тип термопары устанавливается в третьем уровне режима настройки приборов. В многоканальных приборах ко всем каналам должны быть подключены термопары одного типа.

Следует помнить, что термопара по принципу действия измеряет температуру между "горячим спаем" (рабочим спаем) и свободными концами ("холодными спаями") термоэлектродов. Поэтому термопары следует подключать к прибору непосредственно, либо с помощью удлиннительных проводов, изготовленных из тех же термоэлектродных материалов. Температура "холодных спаев" в приборах Термодат измеряется в зоне подключения термопар (вблизи клеммной колодки) специальным термодатчиком и автоматически учитывается при вычислении температуры. Для достижения наибольшей точности и правильного измерения температуры холодных спаев, необходимо следить, чтобы в зоне контактной колодки отсутствовали большие градиенты температуры, конвективные потоки (обдув, ветер, сквозняки), а также лучистый нагрев от горячих тел. Если включить прибор Термодат, а вместо термопары к входу прибора подключить перемычку (закоротить вход), то прибор должен показать измеренную температуру в зоне контактной колодки (температуру "холодного спая"). Сразу после включения эта температура близка к температуре окружающей среды, а затем несколько повышается по мере саморазогрева прибора. Это нормальный процесс, так как задача термокомпенсационного датчика измерять не температуру окружающей среды, а температуру холодных спаев. При необходимости термокомпенсационный датчик можно подстроить. Подстройку следует выполнять в соответствии с инструкцией по калибровке.

Если у Вас возникли сомнения в правильности работы прибора, исправности термопары, компенсационного провода, в качестве первого теста мы рекомендуем погрузить термопару в кипящую воду. Показания прибора не должны отличаться от 100 градусов более чем на 1-2 градуса. Более тщательную проверку и настройку прибора Термодат можно выполнить в соответствии с инструкцией по калибровке.Приборы Термодат имеют высокое входное сопротивление, поэтому сопротивление термопары и компенсационных проводов и их длина в принципе не влияют на точность измерения. Однако, чем короче термопарные провода, тем меньше на них электрические наводки. В любом случае длина термопарных проводов не должна превышать 100м. Если требуется измерять температуру на больших расстояниях, то лучше использовать двухблочные системы с выносным блоком (приборы типа Термодат-22). В этих приборах связь между измерительным блоком и блоком индикации цифровая, расстояние межу ними может превышать 200м. Следует учитывать, что конструктивно термопары изготавливаются двух типов — изолированные или неизолированные от корпуса (горячий спай либо изолирован, либо приварен к защитному чехлу). Одноканальные приборы могут работать с любыми термопарами, а многоканальные — только с изолированными от корпуса термопарами.

Термосопротивления

К приборам Термодат могут быть подключены как медные (ТСМ) так и платиновые (ТСП) термосопротивления. При настройке прибора следует установить тип термосопротивления и его градуировку (сопротивление при 0°C) в третьем уровне режима настройки. Стандартные значения составляют 50 и 100 Ом (50М, 50П, 100М, 100П), однако могут быть установлены и другие значения. В многоканальных приборах ко всем каналам должны быть подключены термосопротивления одного типа.

Термосопротивления могут быть подключены к прибору Термодат как по трехпроводной, так и по двухпроводной схеме. Двухпроводная схема подключения дает удовлетворительные результаты, когда датчик удален на небольшое расстояние от прибора. Уточним наши слова. Предположим, Вы используете медное термосопротивление номиналом 100 Ом (градуировка 100М). Сопротивление этого датчика изменяется на dR=0,4%R=0,4Ом, при изменении температуры на один градус. Это означает, что если сопротивление проводов, соединяющих термодатчик с прибором, будет равно 0,4 Ом, ошибка измерения температуры будет равна одному градусу. В таблице приведены справочные значения сопротивлений медных проводов разного сечения, и допустимые длины проводов при двухпроводной схеме подключения.

Сечение подводящих проводов, мм² Сопротивление провода при 20°C, Ом/км Максимально допустимое удаление датчика, при котором ошибка, вызванная подводящими проводами при двухпроводной схеме подключения составляет один градус М50, П50 М100, П100
0,25 82 - 2,5
0,5 41 2,5 5
0,75 27 3,5 7,1
1,0 20,5 5 10
1,5 13,3 7,5 15
2,0 10 10 20
2,5 8 12,5 25

При удалении термодатчика на большие расстояния следует применять трехпроводную схему подключения. Третий провод используется для измерения сопротивления подводящих проводов. Все три провода должны быть выполнены из одного и того же медного кабеля сечением не менее 0,5 мм² и иметь одинаковую длину (говоря точно, сопротивление проводов не должно отличаться друг от друга более чем на 0,2 Ом для ТСМ100 и более чем на 0,1 Ом для ТСМ50). Максимальная длина проводов не должна превышать 300м. Для работы с искрозащитными барьерами требуется четырехпроводная схема подключения термосопротивления. По специальному заказу приборы Термодат могут быть оборудованы входами для четырехпроводного подключения датчиков.

Для быстрой проверки работоспособности прибора, термодатчика, схемы подключения и настроек мы рекомендуем, как и в случае с термопарами, поместить подключенный датчик в кипящую воду или в тающий лед. Измеренная прибором температура не должна отличаться от 100°C (от 0°C) более, чем на 2°C. Прибор без датчика можно протестировать, подключив к входу вместо термосопротивления точный постоянный резистор номиналом 100 Ом (точность не хуже 0,5%). Установить тип термодатчика ТСМ или ТСП (роли не играет) и градуировку 100. После этого прибор должен показывать температуру 0±2°C. С помощью точного резистора аналогичным образом можно проверить качество длинной линии, подключив резистор вместо термосопротивления на длинной линии.

Диапазон измерения температуры, точность измерения и разрешение по температуре

Разрешение по температуре определяется последней значащей цифрой на индикаторе прибора и составляет 1°C для большинства моделей, работающих с термопарами. Для программных регуляторов температуры и части приборов, работающих с термосопротивлениями, разрешение составляет 0.1°C.

Разрешение по температуре следует отличать от точности измерения. Допускаемая относительная погрешность измерения приборов Термодат составляет 0,5% от нормирующего значения (класс точности 0,5). Под нормирующим значением принимается алгебраическая разность верхнего и нижнего пределов измерения. Максимальные диапазоны измерений температуры при работе с различными типами термодатчиков приведены в таблице. Из вышесказанного следует, что максимальная абсолютная погрешность измерения температуры приборов Термодат при работе с термопарой ХК (ХА) в диапазоне от -50 до 1100°C составляет 5,7°C. Погрешность измерения температуры приборами Термодат может быть уменьшена при их производстве путем уменьшения диапазона измерения. Так, например, при работе в диапазоне от 0 до 400°C погрешность составит 2°C. В этом случае, при выпуске и проведении поверки, в паспорте прибора должен указываться соответствующий диапазон измерений. Погрешность измерения темературы приборами Термодат не может быть меньше 2°C при работе с термопарами и меньше 0,5°C при работе с термосопротивлениями.

Тип термопреобразователя Диапазон измерения, °C Обозначение в меню настройки
Термопара ХА(К) -50 +1100 1
Термопара ХК(L) -50 +800 2
Термопара МК(Т) -50 +400 указывается в паспорте
Термопара ЖК(J) -50 +700 указывается в паспорте
Термопара ПП (S) 0 +1600 указывается в паспорте
Термопара ПП (R) 0 +1700 указывается в паспорте
Термопара ПР (B) +300 +1800 указывается в паспорте
Термопара ВР (А-1,А-2,А-3) +300 +2500 указывается в паспорте
Термосопротивление ТСМ (М50, М100) -50 +200 Cu
Термосопротивление ТСП (П50, П100) -50 +800 Pt

Погрешность измерения температуры складывается из погрешности измерения электронного прибора и погрешности датчика температуры. Максимально допустимая погрешность используемого Вами датчика температуры должна быть указана в его паспорте или ГОСТе. Для термопар, например, погрешность измерения связана с возможными отклонениями от номинальной статической характеристики (НСХ). В соответствии с ГОСТ Р 50342-92, для термопар ХА(К) второго класса точности допустимые отклонения от НСХ составляют 2,5°C в диапазоне температур 0-330°C и 0,0075*t °C в диапазоне температур 330-1000°C. В случае, если требуется более высокая точность измерения, следует применять термопары более высокого класса точности, а также термопары из благородных металлов (ПП или ПР). Следует отметить, что точность измерения температуры зависит не только от прибора и термодатчика. Многое зависит от конструкции объекта измерения, от точки расположения термодатчика, от качества теплового контакта с измеряемой средой, от условий отвода тепла холодной монтажной частью термодатчика. То есть, задача измерения температуры является сложной инженерной задачей и должна решаться специалистами.

Время измерения

В большинстве задач регулирования температуры быстродействия измерительного прибора не имеет значения, так как характерные времена тепловых процессов велики. Приборы Термодат последовательно опрашивают все каналы и производят измерения. В каждом цикле измерения производится измерение температуры холодных спаев и опрос опорных каналов для самокалибровки и балансировки нуля. Время измерения по одному каналу для малоканальных одноблочных приборов составляет 200мс, с учетом усреднений и пауз после переключения коммутатора. Полный цикл измерения составляет 2 сек для одноканального прибора, 2,5 сек для двухканального и 3 сек для трехканального. Время полного цикла измерения для многоканальных приборов зависит от количества установленных каналов измерения N и может быть оценено по формуле: Т= (0.6 + 0.2N) секунд.

Цифровой фильтр

В условиях повышенных электромагнитных помех показания прибора могут быть неустойчивыми и колебаться в пределах 1-2 последних разрядов. Эти колебания не выходят за пределы погрешности измерения, однако, вызывают неудовлетворенность работой аппаратуры. Мы рекомендуем в таких условиях включить программный цифровой фильтр. Фильтр включается наладчиком оборудования во втором уровне режима настройки. Алгоритм обработки результатов измерения при включении цифрового фильтра предусматривает анализ результатов измерений, отсев случайных выбросов, специальное цифровое сглаживание сигнала. Фильтр существенно увеличивает соотношение сигнал/шум в приборе и, соответственно, стабильность показаний прибора. Однако при включении фильтрации сигнала увеличивается постоянная времени прибора. Если условия работы прибора благоприятные, устанавливать цифровую фильтрацию не следует.

termodat.msk.ru

Термопреобразователи, термопары, термосопротвиления в Ростове и Юге РФ

Датчики температуры. Термопреобразователи, термопары, термосопротивления

Принципы работы датчиков температуры,.термопреобразователей, термопар, термосопротивлений

Принцип действия термоэлектрических преобразователей (термопар) основан на возникновении термоэлектродвижущей силы (термоЭДС) в месте соединения двух проводников с разными термоэлектрическими свойствами. Значение термоЭДС зависит от разности температур спая и холодных концов термопары. В качестве материала термоэлектродов применяются специализированные сплавы, наиболее распространенными являются хромельалюмель (ХА) и хромель-копель (ХК). Для измерения высоких температур наиболее часто применяется термопара с термоэлектродами из чистой платины и сплава платины с 10 ͢ родия (ПП), нихросил-нисил (НН).

Типы датчиков температуры,.термопреобразователей, термопар, термосопротивлений

В данном разделе каталога представлен весь спектр термопреобразователей (датчиков температуры), а также защитной арматуры для них. Термопреобразователи применяются для непрерывного измерения температур в различных отраслях промышленности.

Типы датчиков температуры,.термопреобразователей, термопар, термосопротивлений

Типы датчиков температуры,.термопреобразователей, термопар, термосопротивлений

Принцип действия термопреобразователей сопротивления основан на свойстве проводника менять электрическое сопротивление пропорционально изменению температуры окружающей среды (ГОСТ Р 6651-2009). Конструктивно такие термопреобразователи выполняются в виде катушки из тонкой медной или платиновой проволоки на каркасе из изоляционного материала или используются тонкопленочные чувствительные элементы, заключенные в защитную гильзу.

Термопреобразователи, термопары, термосопротивления Рэлсиб

Классы. Термопреобразователи, термопары, термосопротивления

Термосопротивления

В последнее время платиновые термосопро­тивления активно начали вытеснять медные и термопары. Связано это с появлением на рынке недорогих платиновых плёночных термочув­ствительных элементов, которые в отличие отмедных являются более стабильными и рабо­тают в более широком диапазоне температур. А по сравнению с термопарами - обеспечи­вают более высокую точность измерения и нетребуют использования дорогого кабеля. Однако в России медные термометры до сих пор находят широкое при­менение. Одно из основных преимуществ меди - это очень хорошая линейная зависимость её сопротивления от температуры в диапазоне от -50 до +200 °С и более высокая чем у платины чувствительность. Свыше 200 °С медь начинает очень быстро окисляться на воздухе, поэтому обычно верхний предел измерения для медных термосопротивлений устанавливается до 180 °С. При производстве используется проволока диаметром от 30 до 80 мкм. При дальнейшем уменьшении диаметра стоимость проволоки резко возрастает, а изготовление термосопро­тивления с заданными параметрами становится проблематичным.

Типы термосопротивлений Рэлсиб

Монтаж термосопротивления

При монтаже датчика температуры нужно максимально увеличить его тепловой контакт с контролируемой средой и одновременно уменьшить отток тепла от места подключе­ния. Необходимо помнить, что чувствительный элемент имеет конечную длину, поэтому глу­бина погружения датчика должна быть как минимум на несколько диаметров зонда больше, чем длина 43. При монтаже датчиков контроля поверхности очень важно место соединения предварительно смазать каким-либо вязким веществом. Также важно обеспечить тепловой контакт кабеля с контролируемым объектом, чтобы минимизировать отвод тепла от 43 датчика по кабелю.

Типы термосопротивлений Тесей

Термопара

Термопа́ра (термоэлектрический преобразователь) — устройство, применяемое в промышленности, научных исследованиях, медицине, в системах автоматики. Применяется, в основном, для измерения температуры.Международный стандарт на термопары МЭК 60584 (п.2.2) дает следующее определение термопары: Термопара — пара проводников из различных материалов, соединенных на одном конце и формирующих часть устройства, использующего термоэлектрический эффект для измерения температуры.

По сравнению с термометрами сопротивления термопары обладают рядом очень больших преимуществ и таких же больших недостатков. По большому счёту эти два класса приборов очень органично дополняют друг друга. Изадача киповца - определить, какой датчик температуры ему нужен для той или иной задачи. Технические требования, классификация, методы испытаний преобразователей термоэлектрических приведены в ГОСТ 6616-94.Номинальные статические характеристики приведены в ГОСТ Р 8.585-2001. Термопары имеют очень большой диапазон рабочих температур. При этом чем больше максимальная рабочая температура термопары, тем меньше её чувствительность. С этим фактом связан большой ассортимент применя­емых термопар. При помощи термопар можно измерять температуру очень маленьких объек­тов. Для этого достаточно сварить между собой две термоэлектродные проволоки маленького диаметра. Естественно, что такая термопара имеет и очень незначительную инерционность. Термопара из недрагоценных металлов малой длины дешевле термосопротивления.

Типы термопар

Термопара. Выбор типа

Для использования в диапазоне до +200 °С лучше применять платиновые или медные термосопротивления. В случае контроля тем­пературы очень небольшого объекта малой теплоёмкости можно использовать термопару медь-константан, которая замечательна тем, что очень легко сваривается над поверхно­стью раствора медного купороса, имеет самую высокую чувствительность и очень низкую стоимость. Для диапазона до +800 °С в Россиииспользуется термопара хромель-копель XK(L). Данные термопары имеют очень высокую чув­ствительность в широком диапазоне начиная от -200 °С. В других странах данный тип термо­пары не применяется. Самыми популярными в промышленности являются термопары типа ХА(К) хромель-алюмелевые. Теоретический диапазон их использования составляет от -200 до +1300 °С. Термопары типа К замечательны хорошей линейностью характеристики от 0 до 1000 °С.

Термопары Тесей

Подключение термопар

Требования к проводам для подключения термопар установлены в стандарте МЭК 60584-3. Следующие основные рекомендации позволяют повысить точность измерительной системы, включающей термопарный датчик:
  • Миниатюрную термопару из очень тонкой проволоки следует подключать только с использованием удлинительных проводов большего диаметра;
  • Не допускать по возможности механических натяжений и вибраций термопарной проволоки;
  • При использовании длинных удлинительных проводов, во избежание наводок, следует соединить экран провода с экраном вольтметра и тщательно перекручивать провода;
  • По возможности избегать резких температурных градиентов по длине термопары;
  • Материал защитного чехла не должен загрязнять электроды термопары во всем рабочем диапазоне температур и должен обеспечить надежную защиту термопарной проволоки при работе во вредных условиях;
  • Использовать удлинительные провода в их рабочем диапазоне и при минимальных градиентах температур;
  • Для дополнительного контроля и диагностики измерений температуры применяют специальные термопары с четырьмя термоэлектродами, которые позволяют проводить дополнительные измерения сопротивления цепи для контроля целостности и надежности термопар.
Термопары Термодат

Доставка термопреобразователей в города Юга России

Мы доставим термопреобразователи в течении одного — двух дней в города: Таганрог, Новочеркасск, Азов, Шахты, Волгодонск, Сальск, Краснодар, Тихорецк, Тимашевск, Сочи, Новороссийск, Анапа, Туапсе, Геленджик, Ейск, Майкоп, Армавир, Волгоград, Элиста, Астрахань, Ставрополь, Невинномысск, Минеральные Воды, Кисловодск, Пятигорск, Железноводск, Черкесск, Нальчик, Владикавказ, Грозный, Махачкала.

dis-rostov.ru

Термосопротивления Pt100, Pt500, Pt1000 и другие

Термосопротивления Pt100, Pt500, Pt1000 и другие

Термосопротивления - это элементы, сопротивление которых практически линейно зависит от температуры окружающей среды. Наряду с термином "Термосопротивление" для обозначения этих элементов используют название "Термометр Сопротивления", аббривеатуры ТС и RTD, а также обозначения Pt100, Pt500, Pt1000, 50П, 100П, 500П, 1000П, 50М, 100М и другие наименования, в зависимости от НСХ датчика. Не следует путать термосопротивления с термопарами и терморезисторами (термисторами).

 

Зависимость сопротивления чувствительного элемента от температуры окружающей среды R(T) называется номинальной статической характеристикой термосопротивления.

НСХ любого термосопротивления близка к линейной функции и описывается либо полиномом с известными коэффициентами, либо соответствующей таблицей. Существует несколько типов термосопротивлений — платиновые Pt 3850, Pt 3750, Pt 3911, никелевые Ni 6180, Ni 6720, а также медные термосопротивления, например Cu 4280, и другие. Каждому типу термосопротивлений соответствует свой полином R(T).

 

Большая часть используемых в индустрии термосопротивлений имеют тип Pt 3850, его НСХ описывается полиномом

R(T) = R0 (1 + A x T + B x T2) при T > 0 иR(T) = R0 (1 + A x T + B x T2 + C x (T-100) x T3) при T

где

A = 3.9083 x 10-3 °C-1, B = -5.775 x 10-7 °C-2, C = -4.183 x 10-12 °C-4, а R0 - номинальное сопротивлене (сопротивление при температуре 0°C).

 

Другим платиновым, никелевым и медным термосопротивлениям соответствуют другие полиномы и другие наборы коэффициентов. 

Степень полинома и значения коэффициентов зафиксированы в различных национальных и международных стандартах. Действующий российский стандарт — ГОСТ 6651-2009. Европейские производители, в том числе компания IST, используют стандарт DIN 60751 (он же IEC-751), однако в мире действуют и другие нормативные документы.

Подробнее о существующих типах сопротивлений и действующих спецификациях - в статье "Термосопротивления: теория".

 

Термосопротивления типа Pt 3850 описаны и в российском ГОСТе, и в международных стандартах. Для датчиков Pt 3850 приняты условные обозначения Pt100, Pt500, Pt1000 и т.д. Они соответствуют датчикам с номинальным сопротивлением R0, равным 100, 500 и 1000 Ом соответственно.

 

Точность термосопротивлений

Для обозначения точности термосопротивлений используют понятие класса допуска. Класс допуска термосопротивления определяет максимально допустимое отклонение реальной характеристики R(T) от расчетной. Допуск задается как функция температуры - при нуле градусов допустимо наименьшее отклонение, а при уменьшении или увеличении температуры допустимое отклонение увеличивается.

 

Каждому классу допуска также соответствует диапазон температур, на котором этот класс определен. Для платиновых термосопротивлений с температурным коэффициентом 3850 ppm/K действуют следующие определения классов допуска:

 
  Другие названия Допуск, °С Диапазон температур
Класс АА Class Y Class 1/3 DIN Class 1/3 IEC Class 1/3 B Class F 0.1 ±(0.1 + 0.0017 |T|) 0 .. +150°С
Класс А (F 0.15) Class 1/2 DIN Class ​1/2 IEC Class 1/2 B Class  F 0.15 ±(0.15 + 0.002 |T|) -30 .. +300°С
Класс B (F 0.3) Class DIN Class IEC Class F 0.3 ±(0.3 + 0.005 |T|) -30 .. +500°С
Класс С (F 0.6) Class 2B Class BB Class F 0.6 ±(0.6 + 0.01 |T|) -50 .. +600°С

 

Данные определения соответствуют и российскому ГОСТу, и нормам DIN 60751 (IEC-751) для тонкопленочных датчиков с температурным коэффициентом 3850 ppm/K (альфа-коэффициентом 0.00385°C-1 ).

Подробнее об определении классов точности для различных типов термосопротивлений - в статье "Термосопротивления: теория".

 

Структура термосопротивлений

Термосопротивления общего назначения производятся либо по намоточной (проволочной), либо по тонкопленочной технологии. Датчики компании IST являются тонкопленочными, они состоят из керамической подложки площадью несколько квадратных миллиметров, токопроводящей дорожки (как правило, из платины), пассивационного слоя из стекла, и выводов. 

 

 

 

Подробнее об определении классов точности для намоточных и тонкопленочных датчиков - в статье "Термосопротивления: теория".

Подробнее о структуре тонкопленочных датчиков - в статье "Термосопротивления: производственный процесс".

 

 

Компания IST (Inovative Sensor Technology) более 25 лет занимается производством тонкопленочных термосопротивлений. Производственные мощности IST находятся на территории Швейцарии. Среди датчиков IST есть как стандартные выводные и SMD датчики, так и сотни специальных решений - датчики для работы с повышенной точностью (до 1/10 DIN), для работы с температурами до +1000°C, элементы в различных корпусах с выводами различного типа и длины.

 

 

 

 

СТАНДАРТНЫЕ ВЫВОДНЫЕ ТЕРМОСОПРОТИВЛЕНИЯ

Самыми востребованными и самыми бюджетными выводными термосопротивлениями являются платиновые элементы с характеристикой Pt100, Pt500 или Pt1000, габаритными размерами 2 x 2 мм и выводами длиной около 10 мм.

Такие датчики предназначены для работы с температурами от -200 до +300°C и различаются по классу допуска (по точности). Выводы датчиков данной группы подходят для пайки (в том числе твердым припоем), обжима или сварки.

 
Стоимость

Цены, действующие на датчики в наличии, указаны в таблице. Вы можете рассчитывать на значительные скидки при заказе от 300 шт.

Отметим, что цена термосопротивления не имеет прямой зависимости от рабочего температурного диапазона - датчики, предназначенные для температур до +150 °C или до +200°C, отпускаются по более высокой цене.

 

Наименование Характеристика (тип НСХ) Класс допуска Цена  
P1K0.202.3K.A.010* Pt1000 (температурный (альфа) коэффициент - 3850 ppm/°C, Номинальное сопротивление R0 = 1000 Ом) Класс А (F0.15) 2,65 EUR Наличие на складе
P1K0.202.3K.B.010* Класс B (F0.3) 2,00 EUR Наличие на складе
P0K5.202.3K.A.015* Pt500 (температурный (альфа) коэффициент - 3850 ppm/°C, Номинальное сопротивление R0 = 500 Ом) Класс А (F0.15) 4,45 EUR Наличие на складе
P0K5.202.3K.B.015* Класс B (F0.3) 3,60 EUR Наличие на складе
P0K1.202.3K.A.010* Pt100 (температурный (альфа) коэффициент - 3850 ppm/°C, Номинальное сопротивление R0 = 100 Ом) Класс А (F0.15) 2,95 EUR Наличие на складе
P0K1.202.3K.B.010* Класс B (F0.3) 2,35 EUR Наличие на складе

* Последние три символа кодируют длину выводов датчика в миллиметрах. Термосопротивления с выводами 7, 10 и 15 мм отпускаются по одной и той же цене.

 

Документация

На сайте производителя доступен Application Note, содержащий общие сведения о НСХ платиновых датчиков, определения классов допуска и данные о времени отклика, самонагреве, рекомендуемом токе измерения и проч. Характеристики эементов конкретной серии доступны в Datasheet.

 

СТАНДАРТНЫЕ SMD-ТЕРМОСОПРОТИВЛЕНИЯ

 

Тонкопленочная технология производства позволяет выпускать дешевые термосопротивления для поверхностного монтажа. Между собой эти компоненты различаются типом корпуса, металлом, из которого выполнены контакты, а также диапазоном рабочих температур и классом допуска (точностью). 

Популярные платиновые SMD-термосопротивления имеют характеристику Pt100, Pt500 или Pt1000 и выпускаются в корпусах 0603, 0805 и 1206. Компания IST также выпускает термосопротивления в корпусе Flip-Chip. Документация на датчики для поверхностного монтжа представлена на сайте производителя.

 

SMD-термосопротивления Pt1000 со склада ЭФО по цене 1.2 EUR Корпус 0805, класс допуска B, диапазон рабочих температур - от 50 до +150 °C

Наличие на складе

SMD-термосопротивления Pt100 со склада ЭФО по цене 1.8 EUR Корпус 0805, класс допуска А, диапазон рабочих температур - от 50 до +250 °C

Наличие на складе

 

P1K0 - Pt1000 (температурный (альфа) коэффициент - 3850 ppm/°C, Номинальное сопротивление R0 = 1000 Ом)P0K5 - Pt500 (температурный (альфа) коэффициент - 3850 ppm/°C, Номинальное сопротивление R0 = 500 Ом)P0K1 - Pt100 (температурный (альфа) коэффициент - 3850 ppm/°C, Номинальное сопротивление R0 = 100 Ом)
  Размер (0603 / 0805 / 1206)
    2P - SMD, рабочие температуры -50 .. +150°C, контакты 96.5Sn/3Ag/0.5Cu3P - SMD, рабочие температуры -50 .. +250°C, контакты 5Sn/93.5Pb/1.5Ag4P - SMD, рабочие температуры -50 .. +250°C, контакты Au1FC - Flip-Chip, рабочие температуры -50 .. +150°C, контакты 96.5Sn/3Ag/0.5Cu2FC - Flip-Chip, рабочие температуры -50 .. +250°C, контакты 5Sn/93.5Pb/1.5Ag3FC - Flip-Chip, рабочие температуры -50 .. +250°C, контакты Au5FC - Flip-Chip, рабочие температуры -50 .. +400 °C, контакты Pt6FC - Flip-Chip, рабочие температуры -50 .. +600 °C, контакты Pt
      A - класс допуска А (F0.15)B - класс допуска B (F0.3)
        S - упаковка в ленту
P0K1. 0805. 2FC. A. S

 

 

ТЕРОМОСОПРОТИВЛЕНИЯ ДЛЯ РАСШИРЕННЫХ ДИАПАЗОНОВ ТЕМПЕРАТУР

Для измерения температур, превышающих +300°C, предлагаются специальные серии термосопротивленй:

Для работы в диапазоне от -200 до +400 °C предлагаются датчики различных размеров с неизолированными серебряными выводами различной длины.

В данную группу входит множество датчиков, которые различаются по

  • номинальному сопротивлению - доступны как стандартные датчики Pt100, Pt500 и Pt1000, так и датчики с R0 = 150 Ом и R0 = 350 Ом.
  • классу допуска - кроме популярных датчиков с классом допуска A (F0.15) и B (F0.3), выпускаются датчики класса допуска AA (F0.1), а также высокоточные 1/5 DIN и 1/10 DIN.
  • размеру - доступно около десяти вариантов габаритных размеров датчика, среди которых миниатюрные элементы 1.6 x 1.2 мм, вытянутые датчики размером 10 x 2 мм и другие.
  • длине и диаметру выводов.
Для монтажа датчиков данной группы используют пайку, обжим и сварку.

С ассортиментом термосопротивлений серии +400 °C можно ознакомиться в документации.

По запросу могут быть изготовлены специальные решения - датчики для 3- и 4-проводной схемы включения, датчики в составе пар и групп, датчики с изолированными выводами, датчики с перпендикулярными или инвертированными выводами, датчики с измененной толщиной подложки, датчики в керамическом циллиндрическом корпусе и т.д.

 

Со склада ЭФО доступны образцы некоторых датчиков данной группы:

P0K1.161.4W.Y.010 - датчик типа Pt100 размером 1.6 x 1.2 мм. Класс допуска 1/3 DIN, неизолированные выводы длиной 10 мм

Наличие и розничная цена

P0K1.232.4W.Y.010 - датчик типа Pt100 размером 2 x 2.3 мм. Класс допуска 1/3 DIN, неизолированные выводы длиной 10 мм

Наличие и розничная цена

P1K0.161.4W.Y.010 - датчик типа Pt1000 размером 1.6 x 1.2 мм. Класс допуска 1/3 DIN, неизолированные выводы длиной 10 мм

Наличие и розничная цена

P1K0.232.4W.Y.010 - датчик типа Pt1000 размером 2 x 2.3 мм. Класс допуска 1/3 DIN, неизолированные выводы длиной 10 мм

Наличие и розничная цена

PG0K1.216.4K.A.010 - датчик типа 100П размером 2.5 x 1.5 мм. Класс допуска А, неизолированные выводы длиной 10 мм

Наличие и розничная цена

 

Для работы в диапазоне от -200 до +600 °C предлагаются датчики различных размеров с неизолированными выводами из платины или никеля с платиновым покрытием.

В данную группу входит большое количество датчиков, которые различаются по

  • номинальному сопротивлению - доступны термосопротивления типа Pt100, Pt500 и Pt1000.
  • классу допуска - кроме популярных датчиков с классом допуска A (F0.15) и B (F0.3), выпускаются датчики класса допуска AA (F0.1), а также высокоточные 1/5 DIN и 1/10 DIN.
  • размеру - доступно около десяти вариантов габаритных размеров датчика, среди которых миниатюрные элементы 1.6 x 1.2 мм, крупные датчики 5 x 3.8 мм, вытянутые датчики размером 10 x 2 мм и другие.

С ассортиментом термосопротивлений серии +600 °C можно ознакомиться в документации.

По запросу могут быть изготовлены специальные решения - датчики в составе пар и групп, датчики с перпендикулярными или инвертированными выводами, датчики с измененной толщиной подложки, датчики в керамическом циллиндрическом корпусе и т.д.

 

Со склада ЭФО доступны образцы некоторых датчиков данной группы:

P0K1.161.6W.Y.010 - датчик типа Pt100 размером 1.6 x 1.2 мм. Класс допуска 1/3 DIN, неизолированные выводы длиной 10 мм

Наличие и розничная цена

P0K1.232.6W.Y.007 - датчик типа Pt100 размером 2 x 2.3 мм. Класс допуска 1/3 DIN, неизолированные выводы длиной 7 мм

Наличие и розничная цена

P0K1.520.6W.Y.010 - датчик типа Pt100 размером 5 x 2 мм. Класс допуска 1/3 DIN, неизолированные выводы длиной 10 мм

Наличие и розничная цена

P1K0.161.6W.Y.010 - датчик типа Pt1000 размером 1.6 x 1.2 мм. Класс допуска 1/3 DIN, неизолированные выводы длиной 10 мм

Наличие и розничная цена

P1K0.232.6W.Y.008 - датчик типа Pt1000 размером 2 x 2.3 мм. Класс допуска 1/3 DIN, неизолированные выводы длиной 8 мм

Наличие и розничная цена

P1K0.281.6W.A.007.R - датчик типа Pt1000 в циллиндрическом керамическом корпусе длиной 13 мм и диаметром 2.8 мм. Класс допуска A, неизолированные выводы длиной 7 мм

Наличие и розничная цена

P1K0.520.6W.Y.010 - датчик типа Pt1000 размером 5 x 2 мм. Класс допуска 1/3 DIN, неизолированные выводы длиной 10 мм

Наличие и розничная цена

 

Для работы в диапазоне от -200 до +750 °C предлагаются датчики различных размеров с неизолированными выводами из платины.

В данную группу входят датчики, которые различаются по

  • номинальному сопротивлению - доступны термосопроиивления типа Pt100, Pt500 и Pt1000.
  • классу допуска - кроме популярных датчиков с классом допуска A (F0.15) и B (F0.3), выпускаются датчики класса допуска AA (F0.1).
  • размеру - доступны датчики размером 5 x 1.6 мм, 10 x 2 мм, 2.5 x 1.6 мм и 5 x 2 мм.

С ассортиментом термосопротивлений серии +750 °C можно ознакомиться в документации.

По запросу могут быть изготовлены специальные решения - датчики в составе пар и групп, датчики с измененной толщиной подложки и др.

 

Со склада ЭФО доступны образцы некоторых датчиков данной группы:

PG1K0.216.7W.A.007 - датчик типа 1000П размером 2.5 x 1.6 мм. Класс допуска A, неизолированные выводы длиной 7 мм

Наличие и розничная цена

PW1K0.216.7W.A.007 - датчик типа Pt1000 размером 2.5 x 1.6 мм. Класс допуска A обеспечивается на диапазоне температур от -200 до +600 °C, неизолированные выводы длиной 7 мм

Наличие и розничная цена

 

Для работы с температурами от от -200 до +850 °C предлагаются датчики Pt100, Pt200 и Pt1000 c платиновыми выводами. С ассортиментом термосопротивлений серии +850 °C можно ознакомиться в документации. Стандартные позиции имеют класс допуска В.

Производство датчиков более высокой точности и других специальных решений под требования клиента обсуждается по запросу. 

 

Со склада ЭФО доступны образцы некоторых датчиков данной группы:

P0K1.281.8W.A.005.R - датчик типа Pt100 в циллиндрическом керамическом корпусе длиной 13 мм и диаметром 2.8 мм. Класс допуска A, неизолированные выводы длиной 5 мм

Наличие и розничная цена

 

Для работы с температурами от от -70 до +1000 °C предлагается датчик с температурным коэффициентом 3770 ppm/K и номинальным сопротивлением 200 Ом и короткими платиновыми выводами.

Характеристики элемента указаны в документации, датчик данного типа поставляется под заказ.

 

ТЕРМОСОПРОТИВЛЕНИЯ С ИЗОЛИРОВАННЫМИ ВЫВОДАМИ

Компания IST выпускает различные модели термосопротивлений с длинными изолированными выводами. Длинные провода не наращиваются, а крепятся к телу датчика при производстве (используется точечная сварка).

Для заказа доступны датчики типа Pt100, Pt500, Pt1000, а также менее популярные модели.

 

Эмалированные (обмоточные) медные выводы

Серия датчиков 1E - это термосопротивления с медными эмалированными выводами, предназначенные для работы с температурами до +150°C (допустимо кратковременное воздействие температур до +180 °C). Для удобства пайки таких датчиков изоляция удалена на концах проводов. Выводы датчиков серии 1E имеют диаметр 0.15 или 0.2 мм, сами термосопротивления предлагаются в том числе в миниатюрных корпусах 0.8 x 3 мм, 1.2 x 1.6 мм и др. Документация на данную серию представлена на сайте производителя.

Со склада ЭФО доступны образцы некоторых датчиков данной группы:

P1K0.161.1E.A.040 - датчик типа Pt1000 размером 1.6 x 1.2 мм для температур от -50 до +150°C. Класс допуска A, эмалированные медные выводы длиной 40 мм

Наличие и розничная цена

P0K1.308.1E.B.100 - датчик типа Pt100 размером 3 x 0.8 мм для температур от -50 до +150°C. Класс допуска В, эмалированные медные выводы длиной 100 мм

Наличие и розничная цена

 

Стандартные и многожильные выводы с изоляцией PTFE (тефлон)

Термосопротивления, оснащенные изолированными выводами, предназначены для измерения температур до +200°C.

Датчики со стандартными изолированными выводами обозначаются 2I и имеют медные выводы с золотым покрытием размером AWG30. Датчики с многожильными изолированными выводами обозначаются 2L и имеют выводы размером AWG28/7. Термосопротивления с изолированными выводами подходят для пайки, сварки и опрессовки. Документация на данную серию представлена на сайте производителя.

Со склада ЭФО доступны образцы некоторых датчиков данной группы:

P0K1.520.2I.B.100 - датчик типа Pt100 размером 5 x 2 мм для температур от -50 до +200°C. Класс допуска В, изолированные выводы длиной 100 мм

Наличие и розничная цена

P0K1.232.2I.A.030 - датчик типа Pt100 размером 2 x 2.3 мм для температур от -50 до +200°C. Класс допуска А, изолированные выводы длиной 30 мм

Наличие и розничная цена

P1K0.232.2I.A.025.S - датчик типа Pt1000 размером 2 x 2.3 мм для температур от -50 до +200°C. Класс допуска А, частично изолированные выводы длиной 25 мм

Наличие и розничная цена

P1K0.232.2I.B.050 - датчик типа Pt1000 размером 2 x 2.3 мм для температур от -50 до +200°C. Класс допуска В, изолированные выводы длиной 50 мм

Наличие и розничная цена

P1K0.520.2I.A.050 - датчик типа Pt1000 размером 5 x 2 мм для температур от -50 до +200°C. Класс допуска А, изолированные выводы длиной 50 мм

Наличие и розничная цена

P1K0.520.2L.A.070.M - датчик типа Pt1000 размером 5 x 2 мм для температур от -50 до +200°C. Класс допуска А, многожильные изолированные выводы длиной 70 мм, металлизированная тыльная сторона

Наличие и розничная цена

 

По запросу доступны датчики с изолированными (PTFE) выводами, предназанеченные для измерения температур до +400°C.

 

 

МЕТАЛЛИЗИРОВАННЫЕ ТЕРМОСОПРОТИВЛЕНИЯ, НАИЛУЧШИЙ КОНТАКТ С ПОВЕРХНОСТЬЮ

Для задач, где критичны точность и время отклика термосопротивления, предлагаются датчики с металлизированной тыльной стороной. Главная особенность контрукции такого датчика - дополнительный слой металла на нижней (тыльной) стороне чувствительного элемента.

 

P1K0.520.2L.A.070.M - датчик типа Pt1000 размером 5 x 2 мм для температур от -50 до +200°C. Класс допуска А, изолированные многожильные выводы длиной 70 мм

Наличие и розничная цена

P1K0.520.2L.B.070.M - датчик типа Pt1000 размером 5 x 2 мм для температур от -50 до +200°C. Класс допуска В, изолированные многожильные выводы длиной 70 мм

Наличие и розничная цена

P1K0.232.3K.B.007.M.U - датчик типа Pt1000 размером 2 x 2.3 мм для температур от -200 до +300°C. Класс допуска В, неизолированные выводы длиной 7 мм, расположенные перпендикулярно к поверхности элемента

Наличие и розничная цена

P050.232.3K.B.007.M.U - датчик типа Pt50 размером 2 x 2.3 мм для температур от -200 до +300°C. Класс допуска В, неизолированные выводы длиной 7 мм, расположенные перпендикулярно к поверхности элемента

Наличие и розничная цена

 

Металлизированные датчики припаиваются, привариваются или иным образом кремятся к поверхности объекта. Это позволяет обеспечить наилучший тепловой контакт, а значит и минимальное время отклика. Более подробная информация о металлизированных термосопротивлениях доступна в статье "Применение тонкопленочных термосопротивлений (Thin Film RTD) для измерения температуры и скорости потока".

На базе металлизированных термоспротивлений также изготавливают решения для измерения скорости потока наподобие датчика Out Of Liquid. Более подробную информацию об этих решениях можно найти в статье "Запускаем датчик скорости потока жидкости"

 

  

Для измерения температуры выпускается готовое решение на базе металлизированного датчика - RealProbeTemp, металлизированное термосопротивление, установленное в металлическую гильзу.

В отличие от других термосопротивлений в аналогичном корпусе, в датчике RealProbeTemp чувствительный элемент установлен на дно корпуса, а не по центру наполненной термопроводящей пастой гильзы. Таким образом обеспечиваются минимальное время отклика (около 1.5 сек) и отсутствие необходимости полностью погружать датчик в измеряемую среду - достоверные результаты измерений могут быть получены при погружении менее чем на 10 мм.

Гильза выполнена из нержавеющей стали и имеет длину 25 мм и диаметр 6 мм, RealProbeTemp позволяет измерять температуру в диапазоне от -50 до +200°C. Более подробная информация доступна в документации от производителя.

Наличие и розничная цена

 

 

САМЫЕ МИНИАТЮРНЫЕ ТЕРМОСОПРОТИВЛЕНИЯ

Платиновые термосопротивления IST доступны в версиях с различными габаритными размерами, однако особенно востребованными являются самые миниатюрные элементы - элементы серии MiniSens размером 1.2 x 1.6 мм и серии SlimSens размером 0.8 x 3 мм. Такие датчики доступны в различных исполнениях, в том числе с выводами увеличенной длины, с повышенной точностью (класс допуска вплоть до AA), модели для расширенного диапазона температур (от -200 до +600°C) и т.д.

Главным преимуществом датчиков малой площади является минимальные показатели по времени отклика и самонагреву. 

В таблице приведены значения времени отклика для датчиков MiniSens и SlimSens. Время отклика выражено в секундах и описывает время, за которое датчик реагирует на изменение температуры окружающей среды. Например t0.63 соответствует времени, которое требуется термосопротивлению для детектирования 63% от величины, на которую изменилось значение температуры среды. Помимо размеров термосопротивления, время отклика зависит от параметров измеряемой среды и качества теплового контакта датчика и среды.

 

  Время отклика, сек Самонагрев
Среда вода, v=0.4 м/с воздух, v=1 м/с вода, v=0.4 м/с воздух, v=1 м/с
  t 0.5 t 0.63 t 0.9 t 0.5 t 0.63 t 0.9 E, мВт/К ∆T, мК * E, мВт/К ∆T, мК *
Размер датчиков: 1.2 x 1.6 мм 0.05 0.08 0.18 1.2 2.5 12 8.3 1.8 56
Размер датчиков: 0.8 x 3.0 мм 0.08 0.1 0.25 1.2 1.5 3.5 15 6.7 2.2 46

* Самонагрев ∆T, выраженный в миликельвинах, измерен для датчика типа Pt100 при токе 1 мА и температуре окружающей среды 0 ºC

 

Помимо приложений, где важно минимизировать время отклика и самонагрев, датчики MiniSens и SlimSens находят применение в задачах где важны непосредственно габариты элемента. Например, датчики SlimSens размером 0.8 x 3 мм идеально подходит для монтажа в трубу диаметром 1 мм.

 

 

Образцы некоторых моделей миниатюрных датчиков доступны со склада компании ЭФО.

 

Термосопротивления MiniSens

P0K1.161.6W.A.007 - датчик типа Pt100 размером 1.2 x 1.6 мм для температур от -200 до +600°C. Класс допуска A, неизолированные выводы длиной 7 мм

Наличие и розничная цена

P0K1.161.6W.B.007 - датчик типа Pt100 размером 1.2 x 1.6 мм для температур от -200 до +600°C. Класс допуска B, неизолированные выводы длиной 7 мм

Наличие и розничная цена

P1K0.161.1E.A.040 - датчик типа Pt1000 размером 1.2 x 1.6 мм для температур от -50 до +150°C. Класс допуска А, изолированные (эмалированные) выводы длиной 40 мм

Наличие и розничная цена

P1K0.161.3K.A.020 - датчик типа Pt1000 размером 1.2 x 1.6 мм для температур от -200 до +300°C. Класс допуска А, неизолированные выводы длиной 20 мм

Наличие и розничная цена

P1K0.161.3K.B.020 - датчик типа Pt1000 размером 1.2 x 1.6 мм для температур от -200 до +300°C. Класс допуска B, неизолированные выводы длиной 20 мм

Наличие и розничная цена

P1K0.161.4W.Y.010 - датчик типа Pt1000 размером 1.2 x 1.6 мм для температур от -200 до +400°C. Класс допуска 1/3 DIN, неизолированные  выводы длиной 10 мм

Наличие и розничная цена

P1K0.161.6W.Y.010 - датчик типа Pt1000 размером 1.2 x 1.6 мм для температур от -200 до +600°C. Класс допуска 1/3 DIN, неизолированные выводы длиной 10 мм

Наличие и розничная цена

 

 

Термосопротивления SlimSens

P1K0.308.1E.A.025 - датчик типа Pt1000 размером 0.8 x 3 мм для температур от -50 до +150°C. Класс допуска А, изолированные (эмалированные) выводы длиной 25 мм

Наличие и розничная цена

P0K1.308.1E.B.100 - датчик типа Pt100 размером 0.8 x 3 мм для температур от -50 до +150°C. Класс допуска В, изолированные (эмалированные) выводы длиной 100 мм

Наличие и розничная цена

 

 

 

 

ЭЛЕМЕНТЫ С ПЕРПЕНДИКУЛЯРНЫМИ ВЫВОДАМИ

Для приложений, где пространство для установки датчика сильно ограничено, также предлагаются элементы с выводами нестандартной ориентации. Такие элементы хорошо подхолят для установки в трубки небольшого диаметра, а также для установки на поверхность объекта. 

Термосопротивления с перпендикулярными выводами выпускаются в том числе с металлизированной тыльной стороной, что позволяет крепить элемент к контактной площадке или к поверхности объекта измерений.

P1K0.232.3K.B.007.M.U - датчик типа Pt1000 размером 2 x 2.3 мм для температур от -200 до +300°C. Класс допуска В, неизолированные выводы длиной 7 мм, расположенные перпендикулярно к поверхности элемента

Наличие и розничная цена

P050.232.3K.B.007.M.U - датчик типа Pt50 размером 2 x 2.3 мм для температур от -200 до +300°C. Класс допуска В, неизолированные выводы длиной 7 мм, расположенные перпендикулярно к поверхности элемента

Наличие и розничная цена

 

 

ПОВЫШЕННАЯ ТОЧНОСТЬ

Термосопротивления с классом допуска выше 1/3 DIN

Помимо термосопротивлений класса допуска AA, A и B, производятся датчики класса допуска 1/5 DIN и 1/10 DIN. Датчики с нестандартным классом точности доступны под заказ.

Класс допуска Допуск, °С
1/5 DIN (1/5 IEC) ±(0.06 + 0.001 |T|)
1/10 DIN (1/10 IEC) ±(0.03 + 0.0005 |T|)

 

 
Пары и группы

Для приложений, где главным требованием является не абсолютная точность измерений, а минимальное отклонение между показаниями двух или более датчиков, предлагаются пары и группы термосопротивлений. Такие датчики отбираются и группируются производителем в соответствии с требованиями клиента. Для групп датчиков может быть обеспечено взаимное отклонение от 0.05 до 0.1 °C, пары датчиков могут быть подобраны с практически идентичной НСХ.

Парные датчики используются как для приложений, подразумевающий одновременный контроль двух точек измерений, так и для уменьшения затрат на калибровку датчиков.

 
Класс допуска A на расширенном диапазоне температур

В соответствии с международным стандартом IEC 60751 и действующим ГОСТом 6651-2009, термометры сопротивления класса А обеспечивают допуск ±(0.15 + 0.002 |T|)°C на диапазоне от -30 до +300°С. Для задач, где точность класса А необходима на более широком диапазоне, предлагаются термосопротивления серии PW, которые обеспечивают допуск ±(0.15 + 0.002 |T|)°C на диапазоне температур от -200 до +600 °C.

Наличие и розничная цена

 

НЕСТАНДАРТНЫЙ ТЕМПЕРАТУРНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ, НИКЕЛЕВЫЕ И МЕДНЫЕ ДАТЧИКИ

Помимо наиболее популярных на сегодняшний день термосопротивлений из платины с температурным коэффициентом 0.00385°C-1 (другое обозначение - Pt 3850 ppm/K), выпускаются термосопротивления с другими типами НСХ.

До середины 1990-х годов российским ГОСТом были определены только термосопротивления с коэффициентом 0.00391°C-1, в действующих российских стандартах определены и датчики с коэффициентом 0.00391°C-1, и датчики с коэффициентом 0.00385°C-1. Датчики с НСХ, соответствующей коэффициенту 0.00385°C-1, являются общемировым стандартном, и используются подавляющим большинством российских предприятий, однако в некоторых случаях продолжают использовать датчики с коэффициентом 0.00391°C-1. В зависимости от величины номинального сопротивления они обозначаются как 50П (R0 = 50 Ом), 100П (R0 = 100 Ом), 500П (R0 = 500 Ом) и 1000П (R0 = 1000 Ом).

Со склада ЭФО доступны образцы некоторых датчиков данной группы:

PG0K1.216.4K.A.010 - датчик типа 100П размером 2.5 x 1.5 мм для температур от -200 до +400 °C. Класс допуска А, неизолированные выводы длиной 10 мм

Наличие и розничная цена

PG1K0.216.7W.A.007 - датчик типа 1000П размером 2.5 x 1.5 мм для температур от -200 до +750 °C. Класс допуска А, неизолированные выводы длиной 7 мм

Наличие и розничная цена

Документация доступна на сайте производителя. 

 

Помимо платиновых датчиков, производятся медные и никелевые элементы.

Медь обладает наиболее линейной характеристикой, но из-за сравнительно узкого диапазона рабочих температур и низкого удельного сопротивления используется относительно редко. Тонкопленочные медные термосопротивления от IST используются в качестве замены устаревающим намоточным (проволочным) датчикам с аналогичной НСХ. Такая замена позволяет повысить надежность чувствительного элемента и его устойчивость к вибрациям и перепадам температур, сократить время отклика, уменьшить габаритные размеры. Медные датчики IST имеют коэффициент 4280 ppm/K и номинальное сопротивление 50 или 100 Ом.

Никелевые термосопротивления используются гораздо реже платиновых, т.к. их рабочий температурный диапазон ограничен значением +300 °C. Однако в ряде случаев оптимальными являются именно никелевые датчики: никелевые элементы имеют относительно высокие температурный коэффициент и выходное сопротивление, поэтому никелевые термосопротивления обеспечивают наиболее высокое разрешение.

С номенклатурой никелевых термосопротивлений IST можно ознакомиться в документации производителя. Медные и никелевые датчики доступны под заказ.

 

 

НЕСТАНДАРТНОЕ НОМИНАЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ R0

Как правило, термосопротивления имеют номинальное сопротивление (R0) величиной 100, 500 или 1000 Ом. Компания IST также выпускает компоненты с увеличенным номинальным сопротивлением, например 2000, 5000 и даже 10000 Ом, а также термосопротивления с номинальным сопротивлением, "сдвинутым" относительно стандартного значения, например 150 или 350 Ом.

Датчики с нестандартным номинальным сопротивлением доступны под заказ.

 

 

ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ КОРПУС

До появления на рынке тонкопленочных термосопротивлений, эти элементы изготавливались с использованием намоточных (проволочных) технологий и имели форму циллиндра. Для быстрой замены таких циллиндрических датчиков компания IST AG выпускает тонкопленочные сенсоры, заключенные в дополнительный керамический корпус стандартного размера.

Керамический корпус не имеет дополнительной защитной функции и предназначен исключительно для упрощения монтажа элемента.

Со склада ЭФО доступны образцы некоторых датчиков данной группы:

P1K0.281.6W.A.007.R - датчик типа Pt1000 для температур от -200 до +600°C в циллиндрическом керамическом корпусе длиной 13 мм и диаметром 2.8 мм. Класс допуска A, неизолированные выводы длиной 7 мм

Наличие и розничная цена

P1K0.281.6W.B.020.R - датчик типа Pt1000 для температур от -200 до +600°C в циллиндрическом керамическом корпусе длиной 13 мм и диаметром 2.8 мм. Класс допуска B, неизолированные выводы длиной 20 мм

Наличие и розничная цена

P0K1.281.8W.A.005.R - датчик типа Pt100 для температур от -200 до +800°C в циллиндрическом керамическом корпусе длиной 13 мм и диаметром 2.8 мм. Класс допуска A, неизолированные выводы длиной 5 мм

Наличие и розничная цена

 

СПЕЦИАЛЬНЫЕ КОНСТРУКТИВЫ

Компания IST выпускает десятки датчиков в специальных конструктивах, отвечающих требованиям заказчика. Среди специальных решений 

  • 3- и 4-выводные термосопротивления,
  • датчики, выполненные в термоусадочных трубках,
  • датчики, выводы которых оснащены коннекторами,
  • датчики с металлизорованной стороной, установленные на металлические диски, пластины или другие контактные площадки,
  • датчики в керамическом циллиндрическом корпусе,
  • датчики в нестандартных корпусах.

 

 

efo-sensor.ru

Теория / Блог компании ЭФО / Хабр

Недавно мне повезло побывать на производстве датчиков температуры, а точнее на швейцарском предприятии IST-AG, где делают платиновые и никелевые термосопротивления (RTD).

По этому поводу публикую две статьи, в которых читатель найдет довольно подробное описание этого типа датчиков, путеводитель по основным этапам производственного процесса и обзор возможностей, которые появляются при использовании тонкопленочных технологий.

В первой статье разбираемся с теоретической базой. Не слишком увлекательно, но весьма полезно.

(они же — термосопротивления или RTD) Сначала имеет смысл разобраться с терминологией. Если вы хорошо знакомы с вопросом, то смело переходите ко второй части статьи. А может быть и сразу к третьей.

Итак, под определение «датчик температуры» попадают тысячи самых разных изделий. Под датчиком можно понимать и готовое измерительное устройство, где на дисплее отображается значение температуры в градусах, и интегральную микросхему с цифровым сигналом на выходе, и просто чувствительный элемент, на базе которого строятся все остальные решения. Сегодня мы говорим только о чувствительных элементах, которые, впрочем, тоже будем называть словом «датчик».

Термометры сопротивления, которые также известны как термосопротивления и RTD (Resistance Temperature Detector) — это чувствительные элементы, принцип работы которого хорошо понятен из названия — электрическое сопротивление элемента растет с увеличением температуры окружающей среды и наоборот. Вероятно вы слышали о термосопротивлениях как о платиновых датчиках температуры типа Pt100, Pt500 и Pt1000 или как о датчиках 50М, 50П, 100М или 100П.

Иногда термосопротивления путают с термисторами или термопарами. Все эти датчики используются в похожих задачах, но, даже несмотря на то что термисторы тоже являются преобразователями температура-сопротивление, нельзя путать термосопротивления, термисторы и термопары между собой. О разнице в строении и назначении этих элементов написана уже тысяча статьей, так что я, пожалуй, не буду повторяться.

Отмечу главное: средний термометр сопротивления стоит в разы дороже, чем средний термистор и термопара, но только термосопротивления имеют линейную выходную характеристику. Линейность характеристики, а также гораздо более высокие показатели по точности и повторяемости результатов измерений, делают термосопротивления востребованными несмотря на разницу в цене.

Если коротко, характеристики термосопротивлений можно разбить на три группы:
  1. Номинальная статическая характеристика (НСХ) и точность
  2. Диапазон температур, на котором определяется НСХ и обеспечивается заявленная точность
  3. Корпус датчика, тип и длина выводов
На мой взгляд, пояснений требует только первый пункт.

Номинальная статическая характеристика (НСХ)

НСХ — это функция (на практике чаще таблица значений), которая определяет зависимость сопротивление-температура.

Зависимость R(T), конечно, не является абсолютно линейной — на самом деле выходная характеристика термосопротивления описывается полиномом с известными коэффициентами. В простейшем случае это полином второй степени R(T) = R0 (1 + A x T + B x T2), где R0 — номинальное сопротивление датчика, то есть значение сопротивления при 0°C.

Вид полинома и его коэффициенты описываются в различных национальных и международных стандартах. Действующий российский стандарт — ГОСТ 6651-2009. В Европе чаще используют DIN 60751 (он же IEC-751), однако одновременно с ним действует DIN 43760, в Северной Америке популярен стандарт ASTM E1137 и так далее. Несмотря на то что некоторые стандарты согласованы между собой, в целом картина довольно печальная и единого индустриального стандарта по факту не существует.

Наиболее популярные типы термосопротивлений — это платиновые датчики (Pt 3850, Pt 3750, Pt 3911 и др.), никелевые (Ni 6180, Ni 6720 и др.) и медные термосопротивления, например Cu 4280. Каждому типу датчиков соответствует свой полином R(T).

Приведенные наименования содержат название металла, который используется при изготовлении датчика, и коэффициент, который описывает отношение сопротивления датчика при 0 к сопротивлению при 100°C. Этот коэффициент, вместе со значением R0, определяет наклон функции R(T).

В разношерстных стандартах и, как следствие, в спецификациях на конкретные датчики, этот коэффициент может выражаться по-разному. Например, для платинового датчика может быть указан коэффициент альфа равный 0.00385 °C-1, или температурный коэффициент 0.385%/°C, или TCR = 3850 ppm/K, однако во всех трех случаях подразумевается одна и та же зависимость R(T).

Используемый металл однозначно определяет степень полинома R(T), а коэффициенты полинома определяются температурным коэффициентом металла.

Например, для всех платиновых датчиков функция R(T) имеет следующий вид:

R(T) = R0 (1 + A x T + B x T2) при T > 0R(T) = R0 (1 + A x T + B x T2 + C x (T-100) x T3) при T < 0 где коэффициенты выбираются в зависимости от типа платины:

  • Pt 3850 ppm/K (наиболее распространенная характеристика современных термосопротивлений) A = 3.9083 x 10-3 °C-1 B = -5.775 x 10-7 °C-2 C = -4.183 x 10-12°C-4
  • Pt 3911 ppm/K (характеристика остается востребованной в РФ, т.к. в прошлом только она была внесена в ГОСТ) A = 3.9692 x 10-3 °C-1 B = -5.829 x 10-7 °C-2 C = -4.3303 x 10-12°C-4
Автомобильному стандарту Pt 3770 ppm/K, американскому Pt 3750 ppm/K или японскому Pt 3916 ppm/K будут соответствовать другие наборы коэффициентов.

Та же логика действует для меди и никеля. Например, НСХ всех никелевых датчиков описывается полиномом шестой степени:

R(T) = R0 (1 + A x T + B x T2 + C x T3 + D x T4 + E x T5 + F x T6) где коэффициенты определяются температурным коэффициентом никеля (Ni 6180 ppm/K, Ni 6720 ppm/K и т.д.).

Осталось сказать о последнем параметре НСХ термометров сопротивления — о номинальном сопротивлении R0. Чаще всего используются датчики со стандартным R0 — 50, 100, 500 или 1000 Ом, однако иногда требуются тремосопротивления с R0 = 2000 и даже 10000 Ом, а также датчики с «не кратным» номинальным сопротивлением.

То есть каждому типу термосопротивления может соответствовать несколько НСХ с разными номинальными сопротивлениями R0. Для наиболее распространенных в РФ характеристик используют стандартные обозначения: Pt100 и Pt1000 соответствуют платине с температурным коэффициентом 3850 ppm/K и R0 = 100 и 1000 Ом соответственно. Унаследованные из советских справочников обозначения 50П и 100П — это датчики из платины с коэффициентом 3911 ppm/K и R0 = 50 и 100 Ом, а датчики известные как 50М и 100М — это медь 4280 ppm/K с номинальным сопротивлением 50 и 100 Ом.

Точность датчика Точность термосопротивления — это то, насколько зависимость R(T) реального датчика может отклониться от идеальной НСХ. Для обозначения точности термосопротивлений используют понятие класса допуска (от же класс точности).

Класс допуска определяет максимальное допустимое отклонение от номинальной характеристики, причем задается это отклонение как функция температуры — при нуле градусов фиксируется наименьшее допустимое отклонение, а при уменьшении или увеличении температуры диапазон допустимых значений линейно увеличивается.

Когда дело касается классов допуска, бардак в действующих стандартах только усугубляется — даже названия классов в разных источниках могут отличаться.

Другие названия Допуск, °С
Класс АA Class Y 1/3 DIN 1/3 B F 0.1 (если речь о тонкопленочном датчике) W 0.1 (если речь о намоточном датчике) ±(0.1 + 0.0017 |T|)
Класс A 1/2 DIN 1/2 B F 0.15 (если речь о тонкопленочном датчике) W 0.15 (если речь о намоточном датчике) ±(0.15 + 0.002 |T|)
Класс B DIN F 0.3 (если речь о тонкопленочном датчике) W 0.3 (если речь о намоточном датчике) ±(0.3 + 0.005 |T|)
Класс C Class 2B Class BB F 0.6 (если речь о тонкопленочном датчике) W 0.6 (если речь о намоточном датчике) ±(0.6 + 0.01 |T|)
- Class K 1/10 DIN ±(0.03 + 0.0005 |T|)
- Class K 1/5 DIN ±(0.06 + 0.001 |T|)
Приведенные в таблице допуски соответствуют большинству действующих стандартов для платиновых датчиков 3850 ppm/K, включая ГОСТ и европейский DIN 60751 (IEC-751), который с большой натяжкой можно назвать общепринятым. Однако и здесь есть исключенияНапример, в американском стандарте ASTM E1137 классы допуска платиновых датчиков именуются Grade и определяются иначе:
Grade A ±(0.25 + 0.0042 |T|)
Grade B ±(0.13 + 0.0017 |T|)
Если же говорить о платине с другими температурными коэффициентами или о никелевых и медных датчиках, то можно обнаружить и другие определения допусков.

Класс допуска описывает не только максимальную величину допуска, но и диапазон температур, на котором этот допуск гарантируется. Вы, наверное, уже догадались, что в разных стандартах эти диапазоны могут существенно отличаться. Это действительно так, причем диапазон температур зависит не только от класса допуска и типа датчика, но и от технологии, по которой выполнен датчик — у намоточных датчиков диапазон всегда шире.

О том, что такое намоточные и тонкопленочные датчики — чуть ниже. На картинке — кассы допуска для платиновых датчиков с температурным коэффициентом 3850 по стандарту DIN 60751 (IEC-751).

Определения классов допуска для тонкопленочных и намоточных платиновых датчиков Pt 3850 ppm/K
Тонкопленочный датчик Pt 3850 ppm/K Намоточный датчик Pt 3850 ppm/K
Класс допуска Диапазон температур Класс допуска Диапазон температур
DIN 60751 (IEC-751) / ГОСТ DIN 60751 (IEC-751) ГОСТ
Класс АА (F 0.1) 0… +150°С Класс АА (W 0.1) -100… +350°С -50… +250°С
Класс А (F 0.15) -30… +300°С Класс А (W 0.15) -100… +450°С
Класс B (F 0.3) -50… +500°С Класс B (W 0.3) -196… +600°С -196… +660°С
Класс С (F 0.6) -50… +600°С Класс С (W 0.6) -196… +600°С -196… +660°С
К слову, если в документации на термосопротивление указан диапазон измеряемых температур, который шире диапазона, предусмотренного указанным классом допуска, то заявленный класс допуска не будет действовать на всём рабочем диапазоне. Например, если датчик Pt1000 класса A предназначен для измерения температур от -200 до +600°C, то он будет иметь точность ±(0.15+0.002|T|) только при температурах до +300°C, а дальше скорее всего будет обеспечиваться класс В.

Я привожу все эти подробности о терминологии и разночтениях в стандартах чтобы донести одну простую мысль: выбирая термосопротивление легко запутаться и неверно истолковать характеристики элемента. Важно понимать какие именно требования вы предъявляете к элементу (в абсолютных цифрах, а не в классах) и сравнивать их с абсолютными цифрами из документации на конкретный датчик.

Итак, термосопротивления представляют собой резисторы, выполненные из платины или, реже, из никеля или меди. Выше уже упоминались две технологии — намоточная (проволочная) и тонкопленочная.

Намоточные датчики — это термосопротивления, выполненные на основе спиралей из металлической проволоки. Существует два основных способа изготовления намоточных датчиков. В первом случае проволока наматывается на стеклянный или керамический цилиндр, после чего конструкция покрывается изолирующим слоем из стекла. Второй способ — это помещение металлических спиралей в каналы внутри керамического цилиндра.

При изготовлении тонкопленочных датчиков на керамическую подложку напыляется тонкий слой металла, который образует токопроводящую дорожку, так называемый меандр. После этого датчик покрывается изолирующим слоем из стекла.

Большинство современных термосопротивлений выполняется по одной из этих трёх технологий. В источниках встречаются противоречивые мнения о том, какая конструкция более устойчива к вибрациям или перепадам температур. Оценки стоимости датчиков разных конструкций тоже сильно разнятся.

На деле принципиальных отличий между характеристиками датчиков разной конструкции нет, цены на тонкопленочные и намоточные датчики также находятся в одном диапазоне.

В большинстве случаев совершенно не важно как именно устроен датчик — при выборе компонента имеет значение только соотношение цены и характеристик конкретного элемента (нужно только не забывать что классы допуска для тонкопленочных датчиков определены на более узком диапазоне температур). Однако в некоторых задачах тонкопленочные датчики осознанно предпочитают намоточным. На это есть три главных причины:

  1. Высокие номинальные сопротивления. Тонкопленочная технология позволяет производить датчики с R0=1000 Ом той же ценой, что и датчики с номинальным сопротивлением 50, 100 или 500 Ом. К тому же, изготавливаются датчики и с более высоким номинальным сопротивлением, например 2000 и 10000 Ом.
  2. Малый размер. Тонкопленочный датчик можно сделать гораздо более миниатюрным по сравнению с намоточным. Стандартный датчик Pt1000, например, может иметь габариты всего 1.6 x 1.2 мм.
  3. Прямоугольная форма и миниатюрный размер пленочных датчиков позволяют выпускать не только выводные термосопротивления, но и SMD-компоненты стандартных размеров — 1206, 0805 и так далее.
У тонкопленочной технологии есть и другие интересные свойства, позволяющие, например, сократить время отклика датчика температуры или изготовить на базе термосопротивлений датчики скорости потока. Об этом будем говорить в следующей статье, которая полностью посвящена процессу изготовления тонкопленочных датчиков.В заключении традиционно благодарю читателя за внимание и напоминаю, что вопросы по применению продукции, о которой мы пишем на хабре, можно также задавать на email, указанный в моем профиле.

upd #1: Статья «Термосопротивления: производственный процесс» опубликована.

upd #2: все упомянутые датчики и модули доступны со склада. Больше информации на efo-sensor.ru

habr.com


Смотрите также