NTC热敏电阻

如何使用精密数字万用表有效的检查温度传感器

发布时间:2019-02-18    文章来源:敏创原创    点击次数:
如果您的过程使用温度传感器,那么快速查看它们是好还是坏的能力非常重要。本文介绍如何使用数字万用表(DMM)对最常见的 - 热电偶,电阻温度检测器(RTD)和热敏电阻执行一些快速简单的测试。
 
校准和故障排除是两个非常不同的要求。校准可保持产品质量; 故障排除影响产品数量 校准按计划进行; 在紧急情况下进行故障排除 校准必须精确; 故障排除必须快速。当生产线停产时,速度至关重要。必须尽快隔离并更换发生故障的组件。使用精密万用表,您可以对大多数温度传感器执行

快速,合格/不合格检查,虽然这些测试没有说明传感器精度,但它们会告诉您传感器是否发生故障。有时这正是你所需要的。
 
这个热电偶有效吗?
热电偶是无动力传感器,可产生非常低的电压。当两种不同的金属相互接触时,在整个结点产生电位 - 塞贝克效应。两种金属结上的电压与结温成正比。
 
热电偶的“类型”描述了用于制造结的金属,例如,J型热电偶在一根导线中使用铁,在另一根导线中使用铜/镍合金。金属的接合部可以以各种配置包覆或可以暴露。
 
温度越高,热电偶产生的电压越高。(在这种情况下使用术语“高”和“电压”有些误导,因为在68°F的室温和体温下约1.9 mV时,普通J型热电偶上的电压约为1.0 mV, 99°F)。
 
检查热电偶有两个步骤。第一个是检查端子和第二个的短路,以确保电压跟踪温度。
 
第一次测试可以使用任何质量的万用表进行。将仪表置于欧姆或连续模式; 在良好的热电偶上,您应该看到低电阻读数。如果你看到超过几欧姆,你可能有一个故障的热电偶。如果室温下的读数接近110Ω,那么您手上的RTD就读了。
 
第二次测试需要一个可以测量到十分之几毫伏(0.0001 V)的仪表。一个可以测量百分之几毫伏(0.00001 V)的仪表使得检查变得更加容易,因为增加的分辨率显示出非常小的温度变化。
 
将仪表连接到热电偶的端子。抓住热电偶的末端应该会导致电压略微增加,因为你正在加热它。释放结点时,温度(和电压)应下降。
 
万用表最小/最大。记录和绘制电信号的能力(类似于示波器)也适用于此应用。Min./max。录音让您连接仪表,走到热电偶的尖端,加热几秒钟,然后走回仪表检查结果。良好热电偶的典型值如图1所示。


图1.使用数字万用表的最小/最大值。记录功能允许您监控热电偶电压随时间的变化,并确保电压随温度升高而增加。
 
该图显示需要37秒来加热尖端。当然,如果你必须走到传感器的末端,这个时间会更长。
 
这个RTD有用吗?
RTD的工作原理是任何导体的电阻随温度变化。随着导体温度的升高,增加的分子振动阻碍电子流动。因此,温度越高,材料的电阻越高。
 
大多数RTD都是PT-100。它们由铂丝线圈组成,在冰点(或纯粹的三相点)水的标称电阻为100Ω。在32°F时,除100Ω以外的电阻不太常见,但确实会发生。它有助于了解RTD的阻力应该是多少。
 
有时用铜或其他金属代替铂。例如,在一些电动机和变压器中,额外的一组铜绕组用作RTD,表示电动机内的过热状况。在这些特殊应用中,除铂以外的金属,您可能会发现除100Ω以外的冰点电阻。
 
为了测量RTD或任何电阻,测量系统驱动通过器件的电流并测量电压降。
 
虽然大多数具有毫伏和电阻功能的低成本数字万用表可用于检查热电偶或热敏电阻,但它们可能没有足够的分辨率和精度来测试RTD。为了检查RTD,您需要一个能够指示十分之一欧姆变化的仪表,并且您需要一个测量到百分之一的仪表 - 电阻的绝对值并不重要,但跟踪小的能力变化是。

寻找分辨率低至0.01 mV或0.01Ω的万用表,并添加最小/最大功能。录制或图形显示。由于电阻的微小变化反映了温度的大幅变化,因此它们的额外分辨率和更高的精度使您可以更清楚地了解被测RTD的运行情况,让您对结果更有信心。

RTD可以有两个,三个或四个引线。在双线配置中,只需将仪表连接在引线上并测量电阻。对于室温下的PT-100 RTD,应该约为110Ω(±20%)。如果你抓住RTD的尖端,你应该看到阻力增加。放开,你应该看到释放尖端后阻力逐渐恢复。
 
当测量系统由电阻桥组成时,通常使用三线RTD。将尖端连接到测量设备的导线具有与其自身温度相关的电阻(与所有金属一样)。额外的电线有助于电桥平衡引线电阻的影响。使用欧姆表检查三线RTD时,您需要知道的是三条线中的两根应该短路。通常,短路线是相同的颜色。在任何短

路导线和第三导线之间,换能器应该像它的两线对应物那样起作用。也就是说,在室温下,对于PT-100 RTD,仪表应读取大约110Ω,并且随着尖端温度的增加,电阻应略微增加。

四线RTD不如其他类型。如果你遇到一个,它应该有两对短线。同样,短路线通常是相同的颜色。不同颜色的电线之间的电阻应该在室温下具有合理的值,并且如果加热尖端则应该增加。
 
这个热敏电阻有效吗?
热敏电阻由半导体材料制成,它们以与RTD相反的方式工作。虽然RTD随着温度的升高而经历电阻增加,但热敏电阻往往在较高温度下表现出较低的电阻。这是因为随着温度升高,半导体材料倾向于传导更多电子。

虽然有许多类型的热敏电阻可供选择,但双线热敏电阻最常用于通用温度测量。检查热敏电阻涉及执行电阻测量。使用DMM的电阻功能,您应该能够观察到传感器的电阻在室温下稳定并随着传感器尖端的加热而下降。
 
热敏电阻通常每度温度的电阻变化很大,因此几乎任何电表都可用于快速测试热敏电阻的响应。图形万用表可以通过图形显示变化的电阻来利用此属性。图2显示了短暂加热的热敏电阻随时间变化的电阻图。


图2.使用带有绘图功能的万用表,可以看到温度变化时热敏电阻的行为 - 热敏电阻被短暂加热,导致其电阻下降。

明智的词语
温度传感器通常会失败。他们通常只是停止工作而不是漂流。虽然没有什么可以替代常规校准和认证,但精确的数字万用表可以作为一个可靠的故障排除工具。




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