נגן פלטינה PT100: עקרון מדידת טמפרטורה ושיקולי בחירה לנגדי פלטינה במעבדה

נגן פלטינה PT100: בדרך כלל ישנן נקודות מדידת טמפרטורה רבות במעבדות מיזוג אוויר, ונקודות מדידה בעלות דיוק גבוה משתמשים לעתים קרובות בנגדי פלטינה. כולנו יודעים שערך ההתנגדות קשור לחומר, אורך, שטח חתך, וכמובן שטמפרטורה היא גם גורם חיוני. המדחום המשתמש בשינוי ההתנגדות שהובא על ידי שינוי טמפרטורה למדידת הטמפרטורה נקרא נגן פלטינה תרמי. למדחום זה יש מבנה פשוט, קל לשימוש, הוא בעל ביצועים יציבים, דיוק מדידה גבוה ורגישות, והוא נוח לתיבת הילוכים מרחוק, הקלטה אוטומטית ושליטה ריכוזית על האותות. בדרך כלל זה מתאים למדידת טמפרטורה בין -200 ו- 500 מעלות.

לנגדי פלטינה ולקעות תרמיות יש שמות דומים, אך שני מכשירי מדידת הטמפרטורה הללו שונים במהותם: 1. ככל שהטמפרטורה משתנה, הנגד הפלטינה משנה את ערך ההתנגדות שלו, ואילו הצמד התרמי מייצר שינויים במתח המושרה; 2. הנגד התרמי הוא חומר מתכת/מוליך למחצה יחיד, והצמד התרמי הוא חומר בימטי/מוליך למחצה; 3. טווחי טמפרטורת מדידה שונים: לשם השוואה, נגדים תרמיים מתאימים למדידות בטמפרטורה נמוכה, וצמד תרמי מתאים למדידות בטמפרטורה גבוהה; 4. שיטות חיבור שונות: צמד תרמי יש קטבים חיוביים ושליליים, ונגדים תרמיים אינם עושים זאת.

לנגדי פלטינה יש את הדרישות הבאות לחומרים: 1. מקדם ההתנגדות הטמפרטורה צריך להיות גדול. מקדם הטמפרטורה של ההתנגדות מוגדר כשינוי היחסי בהתנגדות כאשר הטמפרטורה עולה ב- 1 קלווין. ככל שמקדם ההתנגדות של הטמפרטורה גדול יותר, כך הרגישות של המדחום גבוהה יותר ותוצאות המדידה מדויקות יותר. 2. התנגדות גבוהה. ככל שההתנגדות גדולה יותר, כך נפח הנגד התרמי קטן יותר, כך יכולת החום ואינרציה תרמית קטנה יותר, וככל שהתגובה לשינויי טמפרטורה מהירה יותר. 3. התכונות הכימיות והפיזיקליות יציבות בטווח מדידת הטמפרטורה. 4. ערך ההתנגדות הוא ליניארי בערך עם הטמפרטורה.

מכיוון שההתנגדות של נגדי פלטינה כללית אינה גדולה, לשינוי ההתנגדות של מוליכי נגד פלטינה וכבלים ישפיעו רבות על תוצאות מדידת הטמפרטורה. באופן כללי, הוא מבוטל על ידי חיווט. צורות העופרת של אלמנט המדידה הן שני חוטים, שלושה חוטים וארבעה חוטים. המוצרים הנפוצים בעת רכישת נגדים תרמיים הם שלושה חוטים וארבעה חוטים.

מערכת הדו-חוטים מתייחסת לחוט שהובל משני קצוות הנגד התרמי. שיטת מדידה זו היא פשוטה, אך מכיוון שלא ניתן לבטל את ההתנגדות של חוט החיבור, היא תגרום לשגיאות מדידה ולעתים קרובות משמשות במצבים בהם אין צורך למרחקים קצרים. שיטת חיווט שני חוטים אינה מתאימה לנגדים תרמיים עם רמת דיוק של נגן פלטינה A.

מערכת שלוש החוטים היא לחבר עופרת אחת בקצה אחד של שורש התרמיסטור ושני לידים בקצה השני. שיטה זו משמשת בדרך כלל בשילוב עם גשר. שני חוטים מחוברים לשני גב הגשר של הגשר, והחוט השני מחובר לאספקת החשמל של הגשר, ומבטל את שגיאת עמידות החוט. זוהי שיטה נפוצה בתעשייה.

מערכת ארבע החוטים היא לחבר שני חוטים בשני קצוות שורש הנגד הפלטינה, שניים מהם מספקים זרם קבוע לנגד התרמי וממיר את ההתנגדות לאות מתח; שני החוטים האחרים מודדים את המתח מעל הנגד התרמי. מכיוון שלמכשיר המדידה המתח יש התנגדות פנימית גבוהה ואינו מתנפנף, המתח המדוד הוא לחלוטין המתח בשני קצוות הנגד הפלטינה. לשיטה זו יש דיוק גבוה והיא מתאימה למדידת דיוק גבוהה.