PT100 Adıyla Sıkça Duyulan RTD Nedir?

Sıcaklık ölçümünde, RTD ve termokuplar yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle endüstriyel uygulamalarda uygun maliyet ve yüksek çözünürlük önem taşımaktadır.  -200°C ile +850°C arasında bir ölçüm aralığı sağlamaktadır. Bunun sonucunda endüstride genellikle RTD’ler kullanılmaktadır. RTD (Resistance Temperature Dedektör) Sıcaklık Direnç Algılayıcısı olarak isimlendirilmektedir. Bazen de dirençli termometreler olarak adını duyabilmekteyiz. RTD’lerin ölçüm aralıkları geniş, doğrusal ve hata payı azdır. Bu yönüyle termokupldan bir adım öne geçmektedirler.

RTD’lerin uç kısımlarındaki elektriksel sinyal iletilebilmektedir. Ayrıca veri izleme ve işleme ekipmanı olarak da endüstride yer almaktadırlar. 

RTD Çeşitleri

RTD’ler hayatımızın birçok yerinde aslında karşımıza çıkmaktadır. Örnek olarak bulaşık makinesinde, telefonlarda, klimalarda, kızartma makinesinde, vb. birçok alanda kullanılabilirler. Tabi buralarda kullanılan RTD’ler küçük ve daha az maliyetli olanlardan. RTD’ler 3 gruba ayrılmaktadır:

• Sarmal Eleman RTD: Bu konfigürasyonda, direnç teli, sıcaklık değişimleri ile genişlemekte ve büzülmekte serbest olan çok küçük bobinlerde biçimlendirilmiştir. Genelde metal bir kılıf içerisine yerleştirilerek, endüstriyel uygulamalarda kullanılmaktadır.
• İnce film RTD: Üzerine çok ince bir platin filminin yerleştirildiği seramik bir substrattan oluşur. Epoksi veya cam kaplama ile film kısmı korunmaktadır. 300° C’ye kadar kullanılabilirler, ancak belirli özel yapılandırmalar daha yüksek aralıklarda çalışmaya izin verir.
• Tel sarımlı RTD: Genellikle seramikten yapılırlar. İletken olmayan bir çekirdeğin etrafına sarılmış halde ince telden oluşmaktadırlar. Bu iç yapıyı gösteren şema aşağı verilmiştir. Direnç teli için genellikle platin, nikel ve bakır kullanılmaktadır. Bu tel çeşitlerine ait direnç-sıcaklık ilişkilerini açıklayan grafik aşağıdaki gibidir.

Çalışma Prensibi Nedir?

RTD direnci sıcaklık ile orantılı olarak çalışırlar. Belirli bir akım uygulanması sonucu sıcaklıkla doğru orantılı olarak voltaj çıkışı veren sıcaklık elemanlarıdır. Aşağıda buna ait devre şeması yer almaktadır.

RTD’lerde sabit bir akım kaynağı kullanılmaktadır. Bu akım kaynağı aşağıdaki devrede I1 şeklinde görülmektedir. Sabit akım kaynağı, RTD’nin direncindeki değişimleri gerilimdeki değişimlere dönüştürür. Bunun sonucu olarak PT100 örnek olabilir detaylı açıklaması aşağıdaki gibidir.

PT100 Nedir?

Endüstride çokça adını duyduğumuz PT100 aslında RTD sınıfı içerisinde yer alan sıcaklık sensörüdür ve yaygın olarak kullanılmaktadır.  Bunun başlıca sebebi, termistör sınıfı sensörlere göre doğrusal direnç değişim karakteristiğine sahip olmasıdır.

PT100 Adını Nereden Alır?

PT100’ün 0°C’deki direnç değerinin 100 ohm olduğunu belirtir.  PT100 adı bu şekilde açıklanabilir. 200°C’den 850°C’ye direnç değişimi yukarıdaki grafikte gösterilmiştir. Direnç-sıcaklık ilişkisi en düşük ve en yüksek limitler arasında hemen hemen doğrusal kabul edilebilir. PT100 denklemi için farklı hesaplamalar bulunmaktadır. Fakat hepsi neredeyse hemen hemen aynı sonucu verir. Direnç- sıcaklık denklemi şu şekilde hesaplanır:

Denklemde ifade edilen;
RT= Ölçüm sıcaklığındaki PT100 direnci (Ω)
R0= 0°C’ daki direnç değeri (100Ω)
T= Ölçüm sıcaklığı (°C)
A= 3,9083.10-3
B= -5,775.10-7
C= -4,183 .10-12 (sadece 0C altında)
T>= 0°C için C katsayısı değişimi çok küçük olduğundan ihmal edilebilir.

Aşağıda yer alan tabloda ise PT100’ün direnç- sıcaklık değerleri yer almaktadır.

Kaynakça:

1. https://rmc.com.tr/rtd-sensorler-ile-nasil-sicaklik-olcumu-yapilir/
2. Ercan Kurak, Volkan Erdemir, Rtd Sensör Kullanılarak Hassas Sıcaklık Ölçüm ve İzleme Sisteminin Tasarlanması, Electronic Journal of Vocational Colleges, Mayıs 2015.
3. https://www.engineeringtoolbox.com/pt100-electrical-resistance-d_1651.html
4. Joseph Wu, A Basic Guide to RTD Measurements, Texas Instruments, SBAA275A – JUNE 2018 – REVISED MARCH 2023
5. https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/rtd-basics-an-introduction-to-resistance-temperature-detector/