온도 센서

 

온도는 분자 수준에서 재료 및 공정에 대한 중요성 때문에 모든 물리적 매개변수 중에서 가장 널리 감지되는 매개변수입니다. 온도는 특정 척도를 기준으로 하는 특정 정도의 뜨거움 또는 차가움입니다. 온도는 시스템 또는 물체의 열 에너지 양으로도 정의됩니다. 열 에너지는 분자 에너지와 직접 관련이 있습니다 : 열 에너지가 높을 때 분자 에너지가 더 큽니다.

 

온도 센서는 온도 변화에 따라 재료 또는 물체에서 발생하는 변화를 모니터링합니다. 온도 센서는 온도 변화에 해당하는 물리량의 변화를 감지할 수 있습니다. 물리량은 저항 또는 전압과 같은 것일 수 있습니다. 전기-열 에너지 기반 센서는 도체를 통과하는 전류의 가열 효과를 사용합니다. 열-전기 에너지 기반 센서가 작동하려면 온도 차이가 필요합니다.

 

 

온도 센서의 종류

온도 감지는 접촉 기반과 비접촉 기반의 두 가지 유형이 있습니다. 접촉 기반 온도 감지에서 센서는 감지 대상과 물리적으로 접촉합니다. 비접촉식 온도 감지에서 센서는 열원의 복사 에너지를 해석합니다. 복사 에너지는 전자기 스펙트럼의 적외선 부분에서 방출되는 에너지의 형태입니다. 비반사 고체 및 액체는 비접촉 기술을 사용하여 모니터링할 수 있습니다.

이 두 가지 유형의 온도 센서는 전자 기계, 저항 및 전자의 세 가지 제품군으로 나눌 수 있습니다.

 

 

 

전자기계 센서

바이메탈 온도 조절기 또는 바이메탈 스트립

 

이름에서 알 수 있듯이 바이메탈 온도 조절기는 복합 스트립을 형성하기 위해 함께 리벳을 박은 두 개의 다른 금속으로 구성됩니다. 두 개의 금속 스트립은 열과 압력 하에서 함께 결합됩니다. 열 에너지는 두 금속에 서로 다른 팽창률 또는 선형 팽창률을 사용하여 전기 기계 운동으로 변환 될 수 있습니다. 재료의 선형 팽창률 또는 팽창 계수는 온도의 변화당 길이의 분수 변화입니다. 가열되면 한 금속이 다른 금속보다 팽창 계수가 높기 때문에 스트립이 구부러집니다. 이 굴곡은 모든 변위 센서로 감지할 수 있습니다.

 

바이메탈 스트립

 

 

바이메탈 스트립 벤드

온도 조절기의 작동

작동의 기본 원리는 전기 회로를 켜고 끄는 열팽창입니다. 니켈, 구리, 텅스텐 또는 알루미늄과 같은 두 가지 금속으로 구성됩니다. 임의의 두 금속의 조합은 복합 스트립을 형성한다. 그들은 열과 압력을 사용하여 함께 결합됩니다. 이것을 바이메탈 스트립이라고 합니다. 두 금속은 팽창률이 다릅니다. 그러므로, 스트립에 열이 가해지면, 기계적 굽힘 운동을 겪습니다. 바이메탈 스트립은 다리처럼 작동합니다., 집이나 산업 내부의 난방 또는 냉방 시스템의 전기 회로를 연결하거나 분리하는 데 도움이 됩니다.

 

금속이 차가운 상태일 때 접점이 닫혀 온도 조절기를 통해 전류가 흐릅니다. 열을 가하는 동안 바이메탈 스트립이 뜨거워집니다. 이로 인해 한 금속이 다른 금속보다 더 뜨거워집니다. 더 뜨거운 스트립이 더 확장되어 빔이 구부러집니다. 이것은 회로를 차단하고 냉각 또는 가열 스위치를 끕니다. 전기 접점이 열리고 전류 흐름이 중지됩니다.

언젠가 스트립이 식기 시작합니다. 냉각이 시작되면 가열 중에 팽창된 금속이 수축하여 원래 크기로 돌아가려고 합니다. 원래 크기로 돌아가는 순간 회로가 접촉하고 즉시 냉각/가열 프로세스가 시작됩니다.

 

1 – 온도 조절을 위한 외부 다이얼

2 – 다이얼과 온도 센서를 연결하는 회로

3 – 스트립 1세인트 메탈(놋쇠)

4 – 스트립 2nd 금속(철)

5 – 내부 전기 회로

 

전구 및 모세관 온도 조절기: 유체를 팽창 또는 수축시키는 모세관 작용을 사용하여 전기 접촉을 만들거나 끊습니다.

 

저항성 센서

서미스터

서미스터란?

서미스터는 열에 민감한 저항기입니다. 서미스터에서 전기 저항은 온도에 따라 변합니다. 서미스터는 2 개 또는 3 개의 금속 산화물과 그 중 하나의 산화 아연의 조합으로 만들어집니다. 이 조합은 절연체인 세라믹 베이스에 삽입됩니다.

서미스터는 온도 계수에 따라 정비례 온도 계수 서미스터와 음의 온도 계수 서미스터의 두 가지 유형으로 제공됩니다.

양의 온도 계수 서미스터의 경우 저항과 온도는 서로 정비례하므로 온도가 상승함에 따라 저항이 증가합니다.

음의 온도 계수 서미스터에 이르면 저항과 온도는 서로 반비례하므로 온도가 상승함에 따라 저항이 감소합니다.

 

네거티브 온도 계수 서미스터는 더 높은 수준의 감도를 제공하며 빠른 열 응답을 위해 작은 구성으로 제공됩니다. NTC는 세라믹과 폴리머로 만들어집니다. 코발트, 니켈, 철 및 구리 산화물과 같은 재료가 사용됩니다.

 

저항성 온도 장치(RTD)

서미스터와 유사하게 저항성 온도 장치의 전기 저항은 온도를 측정하고 제어하기 위해 변경됩니다. 저항성 온도 장치는 감지 요소, 연결 와이어 및 측정 기기로 구성됩니다. 연결 와이어는 감지 소자와 측정기 사이에 사용되며 지지대는 공정에서 소자를 배치하는 데 사용됩니다.

 

감지 소자는 온도에 따라 저항이 변하는 저항입니다. 감지 요소는 도체가 에칭된 와이어 코일로 구성됩니다. 이것은 세라믹으로 보관되어 있으며 세라믹 유리로 밀봉되어 있습니다. 와이어 코일 대신 전도성 필름을 사용할 수도 있습니다.

 

 

감지 요소는 공정 온도에 빠르게 도달할 수 있는 위치에 있어야 합니다. 높은 진동과 충격이 흔한 응용 분야의 경우 권선 장치를 적절하게 고정해야 합니다. 멀리서 저항을 측정하기 위해 감지 소자와 기기 사이의 연장 와이어를 사용할 수 있습니다.

 

원리

온도가 변하면 금속의 저항도 변한다는 원리로 작동합니다. 많은 양의 전류가 RTD 소자 또는 저항기를 통과합니다. RTD 소자의 저항은 멀티미터를 사용하여 측정됩니다. 얻어진 저항 값은 온도와 상관 관계가 있습니다. 따라서 이름에서 알 수 있듯이 금속의 온도가 상승하면 금속의 저항이 증가합니다. 이로 인해 전류가 증가합니다.

 

RTD에는 양의 온도 계수(PTC)가 있고 백금 소재는 주로 RTD 구성에 사용됩니다. 따라서 백금 저항 온도계(PRT)는 Pt100이 널리 사용되는 온도 센서라고도 합니다.

 

백금은 다음과 같은 이유로 사용됩니다.

• 화학적으로 불활성
• 온도와 저항은 선형입니다.
• 온도 계수가 더 큽니다.
• 더 안정적

 

RTD 와이어 구성

RTD에 전선이 많을수록 더 정확하다고 합니다. 2선식 및 3선식 구성 시스템이 있습니다. 2선식 구성은 대략적인 온도 값이 필요한 경우에만 사용되며 업계에서 가장 일반적으로 사용되는 구성은 3선식 구성입니다.

 

일반적으로 휘트스톤 브리지 회로는 아래와 같이 리드 보정 기술로 사용됩니다.

위의 그림에서 와이어 A와 B의 길이가 같아야 한다는 결론을 내렸습니다. 와이어 A와 B의 임피던스는 브리지의 반대쪽 다리에 작용하며 서로 상쇄됩니다. 이로 인해 와이어 C는 최소한의 전류를 전달할 수 있습니다. 이것은 휘트스톤 다리의 도움으로 이루어집니다.

 

 

전자 센서

열전대

서로 다른 금속의 두 도체가 회로 끝에서 결합되면 열전대를 형성합니다. 저항성 온도 장치와 같은 감지 요소가 포함되어 있지 않으므로 사용되는 재료 측면에서 덜 제한적입니다. 저항성 온도 장치보다 훨씬 더 높은 온도를 처리할 수 있습니다.

열전대의 구조는 절연용 도체와 세라믹 분말로 구성됩니다. 열전대에는 열접점과 냉접점의 두 가지 접합부가 있습니다. 열접점은 측정 접합부이고 냉접점은 기준 접합부입니다. 측정 접합부는 공정 온도에 노출되고 다른 접합부는 기준 온도로 유지됩니다.

 

접합부가 다른 온도에 노출되면 온도 차이에 비례하는 전류가 전선에 흐릅니다.

 

열전대의 원리

세 가지 효과를 기반으로 작동합니다.

1. 제벡 효과: 서로 다른 온도의 서로 다른 두 물질이 함께 연결되고 금속 중 하나에 열이 제공되면 뜨거운 금속에서 차가운 금속으로 전자가 흐릅니다. 이 전자 이동은 회로에 전류를 생성합니다. 금속 사이의 온도 차이는 금속 사이의 전위차를 유발합니다.
2. 펠티에 효과: 제벡 효과의 반대는 펠티에 효과입니다. 두 금속 사이에 전위차가 가해지면 연결된 금속 사이에 온도차가 발생한다고 명시되어 있습니다.
3. 톰슨 효과: 두 개의 서로 다른 금속이 결합될 때마다 두 개의 접합부가 생성됩니다. 이 조건에서 두 금속 사이의 온도 차이로 인해 도체에 전압이 생성됩니다.

 

실리콘 센서

반도체 재료의 전기 저항 특성은 실리콘 센서에 사용됩니다. 저항 특성은 서로 다른 도핑된 영역의 접합부가 아닌 대량으로 취해집니다. 저온에서 실리콘 센서는 양의 온도 계수, 즉 온도 증가에 따른 저항의 선형 증가를 제공합니다.

 

적외선 고온계(IR 고온계)

온도가 절대 영도보다 높을 때, 즉 00K, 모든 물체는 적외선 에너지를 방출합니다. 방출된 IR 에너지와 온도 사이에는 직접적인 상관관계가 있습니다. 적외선 센서는 물체에서 방출되는 IR 에너지를 측정하고 판독값을 전압으로 변환합니다. 적외선의 파장 범위는 4 내지 20 미크론이다. 출력 전압은 온도 판독을 제공하기 위해 컨디셔닝 회로를 사용하여 조절됩니다. 적외선 감지의 정확도에 영향을 미치는 요소는 반사율, 투과율 및 방사율입니다. IR 에너지를 반사하는 물체의 능력을 측정하는 것은 반사율입니다. IR 에너지를 전송하는 물체의 능력의 척도는 투과율입니다. IR 에너지를 방출하는 물체의 능력의 척도는 방사율입니다. 물체의 방사율이 0.0이면 완전 반사체라고 합니다. 방사율이 1.0인 물체는 물체에 가해지는 IR 에너지를 100% 방출하거나 흡수합니다.

 

 

추가 정보

서미스터

서미스터는 일반적으로 금속 산화물의 혼합물을 사용하여 형성되는 열에 민감한 저항기입니다. 서미스터의 구조는 탄소 조성 저항기의 구조와 유사합니다. 서미스터는 막대, 플레이트, 비드, 소형 비드와 같은 다양한 물리적 형태를 취할 수 있으며 금속 용기에 캡슐화됩니다. 건축에서 이용된 혼합물의 유형에 기초를 두어, 서미스터에는 양의 온도 계수 및 부정적인 온도 계수가 있습니다. 정비례 온도 계수 서미스터는 덜 일반적이며 매우 비선형적입니다. 음의 온도 계수 서미스터가 가장 일반적으로 사용되며 저항의 급격한 변화 없이 로그 법칙을 따릅니다.

 

서미스터의 저항이 온도 θ에서 알려진 경우2, 온도에서의 저항 θ1 다음 방정식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

 

R1 = R2* e ((B/θ1) – (B/θ2))

 

B는 서미스터 상수입니다.

θ1 및 θ2 켈빈 온도

R1 및 R2 저항입니다.

 

NTC(음의 온도 계수) 서미스터는 일반적으로 사용되며 온도 제어 애플리케이션에 사용됩니다. 응용 분야로는 냉동고 온도 조절기, 프로세스 컨트롤러, 저온 오븐 컨트롤러 및 실온 센서가 있습니다. 음의 온도 계수 서미스터의 온도 범위는 -1500C ~ 2000C입니다. 일부 음의 온도 계수 서미스터는 최대 6000C의 온도를 견딜 수 있습니다. 서미스터의 관련 회로는 온도 범위를 제한하는 핵심 요소입니다. 이것은 온도 범위가 저항 범위에 비해 매우 낮기 때문입니다.

 

이름에서 알 수 있듯이 음의 온도 계수 서미스터는 온도 상승에 대한 저항의 음의 변화를 갖습니다. 일반적인 음의 온도 계수 서미스터 특성은 다음과 같습니다.

곡선의 모양은 선형이 아닌 지수입니다. 거의 모든 응용 분야에서, 음의 온도 계수 서미스터는 바이메탈 스트립에 비해 상당한 이점이 있습니다.

온도 감지를 위해 음의 온도 계수 서미스터를 사용하는 회로는 다음과 같습니다.

연산 증폭기를 사용하며 피드백 비율을 변경하여 감도를 조정할 수 있습니다.

저항의 온도 계수보다 큰 온도 계수를 갖는 반도체 재료는 음의 온도 계수 서미스터의 구성에 사용됩니다. NTC 서미스터라는 용어는 음의 온도 계수가 큰 장치에 사용됩니다. NTC 저항이라는 용어는 음의 온도 계수가 작은 장치에 사용됩니다.

 

정비례 온도 계수 서미스터는 최근 개발되었으며 온도 감지를 위한 보호 회로에 사용됩니다. 음의 온도 계수 서미스터와 달리 양의 온도 계수 서미스터의 전류 전압 특성은 방향 변화를 나타냅니다.

저항 대 온도의 일반적인 그래프 또는 양의 온도 계수 서미스터의 특성 곡선은 다음과 같습니다.

정비례 온도 계수 서미스터의 직접적인 사용은 서미스터를 통과하는 전류를 제어하는 것이 바람직하지 않기 때문에 매우 적은 응용 분야에 있습니다.

서미스터의 구조는 온도 기반 센서 중에서 가장 민감합니다. 서미스터는 백금이 포함되어 있지 않기 때문에 저렴합니다. 서미스터는 전원이 공급되는 장치로, 작동하려면 외부 전기 입력이 필요합니다. 서미스터는 저항성 장치이기 때문에 측정되는 열 외에 열을 발생시킵니다. 구조에 따라 서미스터는 견고하거나 깨지기 쉽습니다. 비드형 서미스터는 진동과 충격으로부터 보호해야 하는 매우 얇은 리드선을 가지고 있습니다.

 

서미스터의 장점은 저렴한 비용, 빠른 응답, 작은 크기 및 높은 저항을 포함합니다.

단점은 자체 발열, 저항 표준 없음, 애플리케이션 부하를 제어하기 위한 추가 회로 요구 사항 및 열전대보다 낮은 온도 노출입니다.

 

열전대

열전대는 열 센서에서 가장 일반적으로 사용되는 감지 요소입니다. 열전대는 서로 다른 금속의 두 도체로 구성됩니다. 열전대의 원리는 이 두 금속 사이에 항상 접촉 전위가 있고 이러한 잠재적인 온도 변화가 있다는 것입니다. 접촉 전위를 측정하려면 회로에 두 개의 연결 또는 접합이 필요합니다. 이러한 접합부를 열간 접합 또는 측정 접합 및 냉간 접합 또는 기준 접합이라고 합니다.

 

열간 접합부 또는 측정 접합부는 공정 온도에 노출되고 냉접점 또는 기준 접합부는 알려진 기준 온도로 유지됩니다. 접합부가 다른 온도에 있을 때, 온도 차이에 비례하는 전류가 와이어에 흐르고 전압을 감지할 수 있습니다. 일반적으로 전압은 몇 밀리볼트 정도입니다. 두 접합부의 온도가 같으면 출력 전압은 0입니다.

 

접합부의 온도가 증가하면 출력 전압은 피크 값에 도달할 때까지 증가합니다. 열전대의 특성 곡선은 아래와 같습니다.

 

위의 특성 곡선에서 열전대는 특정 제한된 온도 범위에서만 유용하다는 것이 분명합니다. 이는 곡선의 비선형 모양과 전이 지점 또는 회전 지점보다 높은 온도에서 발생하는 곡선의 반전 때문입니다.

열전대의 작동은 Seebeck 효과, Peltier 효과 및 Thomson 효과의 세 가지 효과를 기반으로 합니다.

 

EMF를 계산하기 위해 열전대는 Seebeck 효과를 사용합니다. Seebeck 효과에 따르면 열전대의 EMF는 다음 방정식으로 주어집니다.

E = a + bθ + cθ2

여기서 a, b 및 c는 열전대에 사용되는 금속 유형에 대한 상수이고 θ는 이들 사이의 온도 차이입니다.

 

냉접점이 0으로 유지되는 경우 0C인 경우 EMF는

E = αT2 + βT

여기서 α와 β는 금속 쌍에 대해 측정된 상수이고 T는 온도의 차이입니다.

 

온도가 전이점보다 낮 으면 α 값은 일반적으로 작고 무시됩니다. 따라서 EMF는 온도차에 거의 정비례합니다.

펠티에 효과에 따르면 두 개의 서로 다른 금속이 결합되어 두 개의 접합부를 형성하면 두 접합부 사이의 온도 차이로 인해 회로에 EMF가 발생합니다.

톰슨 효과에 따르면, 두 개의 서로 다른 금속이 결합되어 두 개의 접합부를 형성할 때 도체의 길이를 따른 온도 구배로 인해 회로에 전위가 존재합니다.

 

끝이 다른 온도로 유지되는 도체를 통해 전류가 흐르면 온도 구배와 전류의 곱에 비례하는 속도로 일정량의 열이 방출됩니다.

열전대의 작동은 아래에 설명되어 있습니다.

두 개의 금속 A와 B가 결합되어 두 개의 접합부, p와 q를 형성합니다. 접합부 p는 고온 접합부 또는 측정 접합부이고, 접합부 q는 저온 접합부 또는 기준 접합부입니다. p와 q의 온도는 각각 T1과 T2입니다. 두 접점의 온도가 동일하면 접점에서 동일하고 반대되는 EMF가 생성되고 순 전류는 0이 됩니다.

그러나 접합부의 온도가 다를 경우 접합부의 온도 차이에 따라 회로에 EMF가 생성됩니다.

열전대에 사용되는 일반적인 금속 조합으로는 구리 – 콘스탄탄, 철 – 콘스탄탄 및 백금 – 로듐이 있습니다. 구리 – 낮은 온도 범위에서는 일반적으로 콘스탄탄 유형 열전대가 사용됩니다. 백금 – 로듐 유형 열전대는 주로 더 높은 온도 범위에 사용됩니다.

일반적으로 앰프 회로는 열전대의 출력 전압이 매우 작기 때문에 증폭하는 데 사용됩니다. 온도 측정을 위해 열전대를 민감한 밀리 전압계와 함께 사용할 경우 증폭 회로가 필요하지 않습니다.

모든 센서 기술 중에서 열전대의 온도 범위가 가장 넓습니다. 열전대의 유형에 따라 온도 범위는 -2000C ~ 23150C입니다. 가장 일반적인 열전쌍 유형은 아래에 설명되어 있습니다.

 

1. 유형 S: 그것은 하나의 금속으로 순수한 백금을 사용하고 다른 금속으로 90% 백금, 10% 로듐의 합금을 사용합니다. 이 유형의 열전대는 고온에 권장되며 온도 범위는 0입니다.0C에서 14000C 세라믹 절연체가 있는 비금속 튜브로 보호해야 합니다.
2. 유형 R: 순수한 백금을 하나의 금속으로 사용하고 87% 백금, 13% 로듐을 다른 금속으로 합금합니다. Type S와 유사하지만 Type R은 산업용으로 사용되며 Type S는 실험실용으로 사용됩니다.
3. 유형 J: 그것은 하나의 금속으로 철과 다른 금속으로 구리 – 니켈의 합금으로 구성됩니다. 온도 범위는 0입니다.0C에서 8000C. 진공 또는 불활성 대기에 적합합니다. 더 높은 온도에서는 철이 540 이상으로 빠르게 산화되므로 헤비 게이지 와이어를 사용하는 것이 좋습니다.0C 및 산화 대기는 수명을 단축시킵니다.
4. 유형 K: 그것은 니켈 – 크롬 및 니켈 – 알루미늄의 합금을 사용합니다. K형 열전대의 온도 범위는 0입니다.0씨 – 11000C. 철은 금속 중 하나로 사용되지 않기 때문에 대부분 540 이상의 연속 산화 분위기에 적합합니다.0C. 유황에 노출되면 K형 열전대가 고장날 수 있습니다. 816의 온도 사이0C에서 10380C 및 낮은 산소 농도에서 크롬의 우선적 산화는 녹색 부패와 큰 음의 교정 드리프트를 유발합니다. 이 시나리오를 방지하기 위해 보호 튜브의 환기 또는 밀봉을 수행 할 수 있습니다.
5. 유형 E: 이 유형은 니켈 – 크롬 및 구리 – 니켈 합금을 열전대로 사용합니다. 이러한 유형은 연속 산화 분위기에 권장됩니다. 사용 가능한 모든 열전대 중 가장 높은 열전 출력을 제공합니다. 온도 범위는 0입니다0C에서 8000C. 
6. 유형 T: 구리를 금속 중 하나로 사용하고 구리-니켈의 합금을 다른 금속으로 사용합니다. 진공, 산화, 불활성 대기에서 사용할 수 있으며 영하의 온도에서도 작동합니다. 온도 범위는 -200입니다.0C에서 4000C. 습한 대기에서 부식에 강합니다.

일반적으로 사용되는 다른 유형은 R 및 S형과 유사하지만 출력이 낮은 B형과 수명이 짧고 안정성 문제가 있는 K형의 대체품으로 사용되는 N형입니다.

재료의 다른 조합의 사용 때문에, 열전대는 다른 온도에 높은 출력 전압을 생성하고 출력 전압 곡선은 거의 선형입니다. 따라서 열전대는 컨트롤러와 쉽게 인터페이스할 수 있습니다.

 

열전대에 사용되는 접합 스타일에는 접지, 비접지 및 노출된 접합의 세 가지 유형이 있습니다.

접지 접합부에서는 고온 또는 측정 접합부를 보호하기 위해 보호 금속 외피 내부에 용접됩니다. 이것은 열 응답에 영향을 미칠 수 있지만 전자기 간섭에 취약하게 만듭니다.

접지되지 않은 접합부에서는 열전도성 물질을 사용하여 보호 금속 피복에서 열접점을 전기적으로 절연합니다. 이것은 접합부를 전자기 간섭으로부터 격리하지만 열 지연을 증가시킵니다.

노출된 접합부는 응답 시간이 가장 빠릅니다. 이 접합 유형에서 열간 접합을 형성하기 위해 감지 팁은 납땜 및 용접으로 연결된 두 개의 서로 다른 와이어로 만들어집니다.

 

열전대의 장점은 작은 크기, 빠른 온도 응답, 저렴하고 넓은 온도 범위 및 진동 및 충격에 대한 내구성입니다.

단점은 고온에서의 안정성 저하, 부식으로부터의 추가 보호 요구 사항, 애플리케이션 부하를 제어하기 위한 추가 회로 요구 사항 및 특수 연장 전선 사용입니다.

 

측온저항체(RTD)

저항 온도계는 저항 온도 감지기 또는 저항 온도 장치(RTD)라고도 합니다. 저항 온도계는 이전에 실험실 장치로만 사용되었습니다. 그러나 건축의 발전으로 인해 한때 열전대만 고려되었던 많은 응용 분야에서 사용되게 되었습니다. 이들은 저항 온도계의 저항을 온도와 연관시켜 온도를 측정하는 데 사용됩니다.

니켈, 구리와 같은 여러 재료가 저항 온도계를 구성하는 데 사용될 수 있지만 플래티넘은 -2700C ~ 6600C 범위에서 사용되는 국제 표준의 기준 재료라는 상당한 이점 때문에 선호됩니다. 또한 백금은 부식에 강한 장점이 있으며, 광범위한 온도에서 거의 선형 저항인 온도 관계를 가지며 매우 순수한 상태에서 제조할 수 있습니다. 백금은 전기적으로나 기계적으로 매우 안정적인 물질입니다. 따라서 재료의 노화로 인한 저항값의 이동은 무시할 수 있습니다.

원래 플래티넘 – 저항 온도계는 부피가 큰 장비이지만 소형 버전도 사용할 수 있습니다. 크기는 작지만 Platinum – Resistance 원리의 정확성과 부식 환경에 견딜 수 있는 Platinum의 기능이 결합되어 있습니다.

저항 온도계의 감지 요소는 세라믹 로드에 감긴 가는 코일 모양의 백금 와이어로 구성됩니다. 와이어의 저항은 온도에 따라 다르며 전류를 전달하여 측정됩니다. 전압은 적절한 브리지를 사용하여 측정합니다. 연장 와이어로 감지 소자의 저항을 종료할 때는 2선 또는 3선 또는 4선 배열이 필요합니다. 외부 리드 와이어의 저항 값도 고려해야 합니다. 이 작업은 리드 와이어를 Wheatstone 브리지에 연결하여 수행됩니다.

 

 

저항 온도계에 사용되는 간단한 2선 휘트스톤 브리지 회로는 다음과 같습니다.

 

리드선 R의 저항a 및 Rb 센서의 저항과 함께 측정됩니다.

3선 배열은 아래와 같습니다.

 

2선식 배열은 선이 길수록 리드 저항이 커지기 때문에 권장하지 않습니다. 3선 배열을 사용하면 모든 납 저항이 동일하다고 가정하여 납 저항을 충분히 보상할 수 있습니다. 더 높은 정확도와 리드선 보상을 달성하려면 4선 배열이 선호됩니다.

저항 온도계를 사용하는 모든 응용 분야에서 브리지의 전류는 백금 와이어의 자체 발열이 무시할 수 있도록 낮아야 합니다. 감도를 손상시키지 않고 낮은 전류에서 측정 브리지를 작동하기 위해 최신 고임피던스 증폭기가 사용됩니다.

 

저항 온도계는 온도 조절기, 냉장고, 오븐, 자동차, 에어컨 및 순간 온수기와 같은 다양한 소비자 응용 분야에 사용됩니다.

널리 사용되는 산업 응용 분야 중 일부는 컴퓨터, 프린터, 공정 제어, 모터 온도, 전원 공급 장치, HVAC 기기 및 전자 어셈블리입니다.

 

저항 온도계는 인큐베이터, 호흡기 및 일회용품과 같은 의료 응용 분야에도 사용됩니다.

저항 온도계에 사용되는 가장 일반적인 재료는 백금, 니켈, 구리 및 니켈 – 철 합금입니다.

다른 재료의 온도 한계는 다음과 같습니다.

• 플래티넘 – 270 0C에서 660 0C
• 니켈 – 100 0C에서 320 0C
• 구리 – 75 0C에서 150 0C
• 니켈 – 철 – 0 0C에서 200 0C

감지 요소와 측정기를 연결하는 데 사용되는 전선은 니켈, 니켈 합금, 은도금 구리, 주석 도금 구리 및 니켈 도금 구리로 만들어집니다. 이 전선은 PVC, 테프론 및 유리 섬유와 같은 재료로 절연되어 있습니다.

감지 요소와 리드 와이어는 진동 감쇠 또는 열 전달 재료 역할을 하는 세라믹 분말로 포장된 폐쇄형 강철 튜브에 삽입됩니다.

이들은 저항 장치이기 때문에 장치의 질량 및 자체 발열을 고려해야합니다.

저항 온도계의 장점은 저항 선형성, 정확도, 반복성, 열전대보다 더 큰 출력 전압 및 넓은 온도 범위입니다.

단점은 열전대보다 비용이 많이 들고 크기가 크며 자체 발열이 발생하며 진동이 심한 환경에서 내구성이 떨어집니다.