Spis treści:
Czujnik PT100, pomimo swojej skromnej wielkości, odgrywa niezwykle istotną rolę w różnych dziedzinach – od przemysłu spożywczego po lotnictwo. W tym artykule opowiemy, czym dokładnie jest. Poznamy zasady jego działania i przedstawimy przykłady zastosowań w różnych sytuacjach.
Czujnik PT100 - czym jest i jak wygląda?
Czujnik PT100 jest precyzyjnym termorezystorem, używanym do pomiaru temperatury w szerokim zakresie, od -200 do 850 stopni Celsjusza. Nazwa PT100 pochodzi od dwóch charakterystyk tego urządzenia: “PT” oznacza platynę – metal, z którego jest zrobiony czujnik, a “100” oznacza rezystancję 100 omów przy 0 stopniach Celsjusza. Jest to standardowa wartość dla termorezystorów platynowych i umożliwia ich wykorzystanie w szerokim zakresie temperatur.
Czujnik PT100 składa się z cienkiego drutu platynowego nawiniętego na ceramiczną lub szklaną strukturę, zamkniętego w metalowej lub ceramicznej obudowie ochronnej. Ten delikatny drut jest sercem czujnika PT100 i jego rezystancja zmienia się w zależności od temperatury, co pozwala na precyzyjne pomiary.
Czujniki PT100 występują w różnych formach i rozmiarach, od małych sond osadzonych w metalowych rurkach po większe modele zamocowane w solidnych obudowach, zależnie od wymagań aplikacji. Niezależnie od formy, ich zasada działania pozostaje taka sama.
Czujnik PT100 - na jakiej zasadzie działa?
Czujnik PT100 działa w oparciu o rezystancję termiczną, która jest właściwością niektórych metali, w tym platyny. Rezystywność termiczna oznacza, że rezystancja materiału zmienia się wraz ze zmianą temperatury. Dla platyny, ta zmiana jest liniowa i dobrze zdefiniowana, co czyni ją idealnym materiałem do precyzyjnych pomiarów temperatury.
Konkretnie, w przypadku PT100, rezystancja wynosi 100 omów przy temperaturze 0 stopni Celsjusza. W miarę wzrostu temperatury, rezystancja czujnika również rośnie. Wzrost ten jest konsekwentny i precyzyjny, co umożliwia precyzyjne wyznaczenie temperatury na podstawie zmierzonej rezystancji.
Pomiar rezystancji jest dokonywany przez podłączenie czujnika do mostka Wheatstone’a, specjalnego układu pomiarowego, który umożliwia bardzo precyzyjny pomiar rezystancji. Wykorzystując ten układ, zmiany w rezystancji czujnika PT100 mogą być dokładnie monitorowane i przekształcane na czytelne wartości temperatury.
Działanie czujnika PT100 krok po kroku
- Działanie drutu platynowego – drut platynowy jest sercem czujnika PT100. Kiedy temperatura otoczenia drutu się zmienia, rezystancja drutu również ulega zmianie, ponieważ platyna wykazuje zjawisko rezystywności termicznej.
- Role obudowy – obudowa czujnika służy do ochrony drutu platynowego przed wpływem czynników zewnętrznych, które mogą zakłócić pomiar, takich jak wilgotność, ciśnienie czy czynniki mechaniczne. Zapewnia również stabilność mechaniczną czujnika.
- Podłączenie do mostka Wheatstone’a – drut platynowy jest połączony z mostkiem Wheatstone’a, układem pomiarowym, który jest w stanie precyzyjnie zmierzyć zmianę rezystancji. Mostek jest zasilany stałym napięciem, a zmiana rezystancji w drucie platynowym powoduje zmianę napięcia na wyjściu mostka.
- Konwersja rezystancji na wartość temperatury – wyjściowe napięcie z mostka Wheatstone’a jest następnie konwertowane na wartość temperatury za pomocą odpowiednich przeliczników, które uwzględniają znaną zależność między temperaturą a rezystancją dla platyny.
- Przekazywanie wyników – wartość temperatury jest następnie przekazywana do systemu sterowania lub monitorowania, gdzie jest rejestrowana, analizowana i wykorzystywana do sterowania różnymi procesami, w zależności od zastosowania czujnika.
Jak widać, działanie czujnik PT100 opiera się na dość prostych rozwiązaniach. Nie zmienia to jednak faktu, że jest on bardzo pożīteczny i wykorzystywany w wielu różnych dziedzinach przemysłu i nie tylko.
Czujnik PT100 - przykłady zastosowania w praktyce
Czujnik PT100 jest wszechstronnym narzędziem wykorzystywanym w wielu branżach i aplikacjach. Poniżej przedstawiamy kilka przykładów zastosowań czujnika PT100.
- Przemysł spożywczy – w przemyśle spożywczym, czujniki PT100 są używane do monitorowania i kontrolowania temperatury w procesach takich jak pasteryzacja, gotowanie, pieczenie czy fermentacja. Dzięki nim możliwe jest zachowanie optymalnej temperatury niezbędnej do utrzymania jakości produktu i bezpieczeństwa.
- Przemysł chemiczny i farmaceutyczny – kontrola temperatury jest kluczowa w procesach chemicznych i farmaceutycznych, zarówno w laboratoriach, jak i na dużą skalę. Czujniki PT100 są używane do monitorowania temperatury w reaktorach chemicznych, w procesach destylacji czy podczas produkcji leków.
- Przemysł energetyczny – czujniki PT100 są często wykorzystywane w elektrowniach, gdzie precyzyjne pomiary temperatury są niezbędne dla bezpiecznego i efektywnego funkcjonowania systemów. Przykładowo, mogą być używane do monitorowania temperatury w generatorach, turbinach czy transformatorach.
- Lotnictwo i kosmonautyka – czujniki PT100 mogą być wykorzystywane do monitorowania temperatury w silnikach lotniczych, systemach klimatyzacji, a nawet w systemach termoregulacji w statkach kosmicznych.
Jak widać, czujnik PT100 to małe urządzenie o wielkich możliwościach. Jego funkcja jest prosta, ale w wielu dziedzinach bardzo ważna lub wręcz niezbędna do prawidłowego przebiegu pewnych procesów.
