Rezystancyjne czujniki temperatury (RTD – Resistance Temperature Detectors), to głównie platynowe czujniki rezystancyjne typu Pt100, Pt500 i Pt1000, są podstawą precyzyjnego pomiaru temperatury w przemyśle, laboratoriach, automatyce procesowej, systemach HVAC oraz nowoczesnych instalacjach kontrolnych. Wykorzystywane są wszędzie tam, gdzie wymagana jest wysoka dokładność, powtarzalność i stabilność pomiaru temperatury. Wśród najczęściej stosowanych czujników rezystancyjnych znajdują się platynowe czujniki Pt100, Pt500 i Pt1000, które dzięki swojej nominalnej rezystancji przy 0°C umożliwiają dopasowanie do indywidualnych potrzeb systemu pomiarowego i zapewniają maksymalną precyzję pomiaru temperatury.
Czujniki RTD Pt100, Pt500 i Pt1000 wykorzystują platynę jako materiał pomiarowy, co zapewnia wyjątkową odporność chemiczną, stabilność długoterminową oraz odporność na czynniki mechaniczne i środowiskowe. Dzięki temu platynowe czujniki temperatury RTD idealnie sprawdzają się w wymagających warunkach przemysłowych, takich jak instalacje chemiczne, energetyczne, spożywcze czy farmaceutyczne. Czujniki rezystancyjne temperatury są niezawodne zarówno przy pomiarze temperatury cieczy i gazów, jak i powierzchni maszyn oraz elementów konstrukcyjnych.
W zależności od konstrukcji, sensory RTD Pt100, Pt500 i Pt1000 dzielą się na drutowe i cienkowarstwowe. Sensory drutowe RTD oferują wyjątkową trwałość i odporność na długotrwałe obciążenia temperaturowe, natomiast cienkowarstwowe czujniki Pt100, Pt500 i Pt1000 cechują się kompaktową budową, szybkim czasem reakcji na zmiany temperatury oraz optymalnym kosztem produkcji. Dzięki temu czujniki temperatury RTD znajdują zastosowanie zarówno w laboratoriach precyzyjnych, jak i w dużych systemach automatyki przemysłowej.
W artykule przedstawimy szczegółowo zasadę działania czujników rezystancyjnych RTD, w tym różnice między Pt100, Pt500 i Pt1000, konstrukcję czujników, normy jakościowe oraz praktyczne zastosowania w różnych branżach. Dowiesz się, jak wybrać odpowiedni czujnik temperatury RTD do swojej aplikacji, aby zapewnić maksymalną dokładność i niezawodność systemu pomiarowego.
Wybór platynowego czujnika RTD pozwala osiągnąć stabilność pomiaru, powtarzalność wyników i odporność na czynniki zewnętrzne, co ma kluczowe znaczenie w procesach przemysłowych, laboratoriach badawczych i systemach automatyki. Czujniki temperatury Pt100, Pt500 i Pt1000 umożliwiają monitorowanie temperatury w czasie rzeczywistym, kontrolę procesów technologicznych oraz zabezpieczenie urządzeń przed przegrzaniem.
Dzięki zastosowaniu czujników rezystancyjnych RTD można w pełni wykorzystać możliwości nowoczesnych systemów sterowania i monitoringu temperatury, zwiększając efektywność procesów, bezpieczeństwo instalacji i dokładność pomiaru temperatury w każdej branży. Platynowe czujniki RTD stanowią inwestycję w niezawodny, długotrwały i precyzyjny pomiar temperatury, który jest kluczowy dla prawidłowego funkcjonowania systemów przemysłowych i laboratoryjnych.
Czujniki temperatury RTD wykorzystują zjawisko zmiany rezystancji przewodnika pod wpływem temperatury. Podstawowym elementem pomiarowym jest termorezystor platynowy, którego rezystancja nominalna rośnie liniowo wraz ze wzrostem temperatury.
Najczęściej stosowane są:
Dokładną charakterystykę temperaturową czujników platynowych opisuje norma PN-EN 60751, która definiuje zależność pomiędzy rezystancją a mierzoną temperaturą oraz klasy dokładności.
W zależności od technologii wykonania, czujniki RTD dzielą się na:
Termorezystory drutowe (ceramiczne) to precyzyjne czujniki temperatury Pt100, w których ultracienki drut platynowy jest nawijany na specjalny rdzeń ceramiczny, a następnie umieszczany w osłonie ceramicznej i zalewany masą izolacyjną. Z kubka ceramicznego wyprowadzone są przewody umożliwiające podłączenie czujnika do układu pomiarowego. Dzięki tej konstrukcji czujniki drutowe charakteryzują się wysoką stabilnością pomiarową, odpornością na długotrwałą eksploatację i zachowaniem parametrów w szerokim zakresie temperatury.
W technologii drutowej produkowane są głównie rezystancyjne czujniki temperatury RTD (Pt100), ponieważ precyzyjne nawinięcie cienkiego drutu platynowego umożliwia uzyskanie bardzo dobrej powtarzalności i zgodności z normami IEC 60751. Do najważniejszych zalet termorezystorów ceramicznych zalicza się:
Ceramiczne termorezystory Pt100 są powszechnie stosowane w zaawansowanych systemach pomiarowych, laboratoriach, aplikacjach przemysłowych oraz procesach wymagających dużej precyzji i stabilności długoterminowej, np. w energetyce, przemyśle chemicznym, farmaceutycznym i spożywczym.
Dzięki swojej konstrukcji i właściwościom, czujniki temperatury Pt100 ceramiczne stanowią niezawodne rozwiązanie wszędzie tam, gdzie kluczowe znaczenie ma dokładny, stabilny i powtarzalny pomiar temperatury.
Termorezystory cienkowarstwowe, nazywane również napylanymi, to nowoczesne i wysoce precyzyjne sensory temperatury wykorzystywane w wielu gałęziach przemysłu oraz w aplikacjach laboratoryjnych. Ich konstrukcja opiera się na warstwie platyny, która jest metodą napylania osadzana na cienkiej płytce ceramicznej. Całość zabezpieczana jest specjalną powłoką ochronną, zapewniającą odporność na czynniki zewnętrzne oraz stabilność długoterminową. Z płytki wyprowadzone są elektrody umożliwiające łatwe i niezawodne podłączenie do układów pomiarowych oraz systemów akwizycji danych.
W technologii cienkowarstwowej produkowane są najpopularniejsze typy czujników rezystancyjnych, takie jak:
Do najważniejszych zalet czujników cienkowarstwowych należą:
Dzięki swoim właściwościom termorezystory cienkowarstwowe znajdują szerokie zastosowanie w automatyce przemysłowej, systemach HVAC, aparaturze laboratoryjnej, elektronice, a także w procesach wymagających szybkiej i precyzyjnej kontroli temperatury.
Przemysłowe czujniki temperatury w wielu zastosowaniach projektuje się z wykorzystaniem różnych technologii wykonania elementów pomiarowych. Jednym z rozwiązań są termorezystory Pt100 w obudowach szklanych, w których zarówno rdzeń, jak i obudowa wykonane są ze specjalistycznego, odpornego szkła zapewniającego stabilność i długotrwałą niezawodność pomiarów. Alternatywnie stosuje się termorezystory cienkowarstwowe w kubkach ceramicznych, charakteryzujące się wysoką wytrzymałością mechaniczną oraz odpornością na ekstremalne warunki środowiskowe.
W nowoczesnych układach elektronicznych powszechnie wykorzystuje się również termorezystory napylane na płytkach PCB, które umożliwiają precyzyjny pomiar temperatury bezpośrednio w strukturze układu. Z kolei miniaturowe termorezystory SMD (Surface Mount Device) przeznaczone są do montażu powierzchniowego i integracji z kompaktowymi modułami elektronicznymi, gdzie kluczowe znaczenie ma szybki czas reakcji oraz wysoka czułość pomiarowa.
Oprócz czujników platynowych typu RTD (Pt100, Pt500 i Pt1000) stosowane są również inne rezystancyjne elementy pomiarowe, takie jak:
Termistory dzielą się na:
Przykładowe oznaczenia termistorów to NTC10k, NTC47k, NTC100k, gdzie liczba wskazuje rezystancję nominalną w temperaturze 25°C (np. NTC10k = 10 kΩ w 25°C).
Dzięki szerokiemu zakresowi pomiarowemu, wysokiej dokładności oraz odporności na warunki eksploatacyjne, czujniki rezystancyjne typu Pt100/Pt500/Pt1000 stanowią podstawę systemów pomiaru, monitorowania, regulacji i rejestracji temperatury w nowoczesnych instalacjach przemysłowych.
Czujniki rezystancyjne temperatury RTD (Pt100, Pt500 oraz Pt1000) należą do najczęściej stosowanych elementów pomiarowych w automatyce przemysłowej, laboratoriach oraz systemach HVAC. Dostępne są w dwóch wersjach konstrukcyjnych – cienkowarstwowej oraz drutowej, które różnią się przede wszystkim dopuszczalnym prądem pomiarowym oraz zakresem temperatury pracy.
Dzięki swojej uniwersalności i wysokiej dokładności czujniki te współpracują z szeroką gamą urządzeń przeznaczonych do pomiaru, regulacji, monitoringu i rejestracji temperatury. Mogą być podłączane do mierników tablicowych, regulatorów temperatury, wielokanałowych rejestratorów danych, a także do rozbudowanych systemów automatyki przemysłowej. Z tego względu znajdują one bardzo szerokie zastosowanie w procesach technologicznych, energetyce, ciepłownictwie oraz w systemach klimatyzacyjno-wentylacyjnych.
Czujniki Pt100 najczęściej zaleca się podłączać linią 3- lub 4-przewodową, ponieważ rezystancja elementu pomiarowego jest stosunkowo niska i może mieć istotny wpływ na dokładność pomiaru. Właściwy sposób podłączenia minimalizuje błędy pomiarowe wynikające z rezystancji przewodów.
W przypadku czujników Pt500 i Pt1000 rezystancja własna jest znacznie wyższa, dzięki czemu wpływ rezystancji linii przyłączeniowej na wynik pomiaru jest praktycznie pomijalny. To pozwala na stosowanie prostszego i tańszego połączenia 2-przewodowego, co obniża koszty instalacji.
Najważniejsze korzyści stosowania czujników Pt500 i Pt1000 to:
Rezystancyjne czujniki temperatury (RTD, Resistance Temperature Detectors) należą do najczęściej stosowanych elementów pomiarowych w automatyce przemysłowej, HVAC, energetyce oraz w laboratoriach pomiarowych. W grupie tej najpopularniejsze są czujniki temperatury Pt100, a także ich odmiany o wyższej rezystancji nominalnej: Pt500 i Pt1000.
Czujnik Pt100 to czujnik rezystancyjny, którego rezystancja w temperaturze 0 °C wynosi 100 Ω. Z kolei czujniki temperatury Pt500 i Pt1000 charakteryzują się odpowiednio rezystancją 500 Ω oraz 1000 Ω w 0 °C. Dzięki temu ich sygnał pomiarowy jest bardziej odporny na zakłócenia i wpływ rezystancji przewodów, co ma kluczowe znaczenie w aplikacjach wymagających długich odcinków linii transmisyjnych.
Jedną z najważniejszych zalet stosowania czujników Pt500 i Pt1000 jest możliwość korzystania z prostszej i tańszej techniki podłączeniowej. W przeciwieństwie do czujników Pt100, które w wielu przypadkach wymagają połączeń trój- lub czteroprzewodowych w celu kompensacji rezystancji przewodów, czujniki Pt500 i Pt1000 pozwalają na dokładny pomiar temperatury w układzie dwuprzewodowym. Minimalizuje to koszty instalacji oraz upraszcza konfigurację systemu pomiarowego.
Rezystancyjne czujniki temperatury RTD wyróżniają się wysoką dokładnością, stabilnością długoterminową oraz doskonałą powtarzalnością pomiarów. W porównaniu do czujników termoelektrycznych (termopar) oferują one znacznie lepszą dokładność, liniowość i rozdzielczość pomiarową, co sprawia, że są chętnie stosowane w aplikacjach przemysłowych, laboratoryjnych i badawczych.
Charakterystyki termometryczne czujników Pt100, Pt500 i Pt1000 zostały opisane w międzynarodowej normie PN-EN 60751:2009, która precyzuje klasy dokładności, zakresy pracy oraz tolerancje pomiarowe. Szczegółowe tabele rezystancji i współczynników temperaturowych znaleźć można także w dokumentacji technicznej producentów oraz w naszym opracowaniu: Zobacz z: Charakterystyki termometryczne czujników platynowych RTD(Pt100)”.
Dopuszczalne odchyłki dla rezystancyjnych platynowych czujników temperatury (RTD, Pt100, Pt500, Pt1000) zostały szczegółowo określone w normie PN-EN 60751:2009. Standard ten definiuje dopuszczalne błędy pomiarowe oraz precyzuje klasy dokładności, w jakich mogą być wykonywane przemysłowe czujniki temperatury.
Obecnie norma wyróżnia dwie podstawowe klasy dokładności:
Oprócz klas A i B, wprowadzona została również klasa AA, określana także jako podwójna klasa A (wcześniej oznaczana jako klasa 1/3B lub 1/3DIN). Czujniki temperatury klasy AA charakteryzują się nawet dwukrotnie wyższą dokładnością w porównaniu z klasą A, co czyni je rozwiązaniem dedykowanym do zastosowań wymagających bardzo precyzyjnego monitorowania temperatury.
W praktyce podstawową klasą dokładności czujników temperatury stosowanych w przemyśle jest klasa B, natomiast klasy A i AA wybierane są w przypadku aplikacji laboratoryjnych, badawczych lub wszędzie tam, gdzie kluczowe znaczenie ma minimalizacja błędów pomiarowych.
Aby zachować deklarowaną przez normę dokładność, szczególnie w przypadku czujników klasy A i AA, konieczne jest stosowanie odpowiedniego sposobu podłączenia. Norma zaleca wykorzystanie układów 3- lub 4-przewodowych, które umożliwiają:
Dlatego też, w celu uzyskania wysokiej dokładności pomiaru temperatury, oprócz zastosowania czujnika temperatury klasy A lub AA, należy użyć również odpowiedniego urządzenia pomiarowego (miernika temperatury, regulatora, rejestratora danych), które umożliwia podłączenie w układzie 3- lub 4-przewodowym. Takie rozwiązanie jest szczególnie rekomendowane w aplikacjach, gdzie odległość pomiędzy czujnikiem a urządzeniem pomiarowym jest znaczna.
| Klasa | Zakres stosowania rezystorów drutowych | Zakres stosowania rezystorów cienkowarstwowych | Dopuszczalne odchyłki |
| A (1/3 DIN) | -50…250°C | 0…150°C | T = ( 0.10 + 0.0017 * | t | )°C |
| A | -100…450°C | -30…300°C | T = ( 0.15 + 0.002 * | t | )°C |
| B | -196…600°C | T = ( 0.3 + 0.005 * | t | )°C |
| Temperatura [°C] | Klasa AA [°C] | Klasa A [°C] | Klasa B [°C] |
| -196 | – | – | ±1,28 |
| -100 | — | ±0,35 | ±0,80 |
| -50 | ±0,185 | ±0,25 | ±0,55 |
| 0 | ±0,10 | ±0,15 | ±0,30 |
| 100 | ±0,27 | ±0,35 | ±0,80 |
| 200 | ±0,44 | ±0,55 | ±1,30 |
| 250 | ±0,525 | ±0,65 | ±1,55 |
| 300 | – | ±0,75 | ±1,80 |
| 350 | – | ±0,85 | ±2,05 |
| 400 | – | ±0,95 | ±2,30 |
| 450 | – | ±1,05 | ±2,55 |
| 500 | – | – | ±2,8 |
| 600 | – | – | ±3,30 |
Rezystancyjne czujniki temperatury, takie jak Pt100, Pt500, Pt1000 czy Ni1000, są powszechnie stosowane w pomiarach przemysłowych i laboratoryjnych. Poprawność i dokładność pomiarów w dużej mierze zależą od sposobu podłączenia czujnika temperatury do urządzenia pomiarowego (miernika, regulatora, rejestratora). Standardowo stosuje się trzy typy połączeń: 2-przewodowe, 3-przewodowe oraz 4-przewodowe. Każdy z nich charakteryzuje się innymi właściwościami, kosztami instalacji oraz dokładnością pomiaru.
Połączenie 2-przewodowe jest najprostsze i najczęściej stosowane w praktyce, głównie ze względu na niższe koszty okablowania oraz instalacji. W takim układzie oba przewody doprowadzają sygnał pomiarowy oraz zasilanie sensora. Wadą tego rozwiązania jest jednak błąd pomiarowy wynikający z rezystancji przewodów.
Każdy przewód posiada swoją rezystancję elektryczną, która dodaje się do rezystancji czujnika, powodując zawyżenie wskazań temperatury. W przypadku długich odcinków kabli odchylenia mogą być znaczne. Aby skorygować te błędy, nowoczesne urządzenia pomiarowe (regulatory, rejestratory temperatury, mierniki) wyposażone są w funkcje jedno- lub dwupunktowej kompensacji rezystancji przewodów.
Podłączenie 2-przewodowe jest w pełni wystarczające dla czujników Pt500, Pt1000 oraz Ni1000, gdzie wpływ rezystancji linii pomiarowej na końcowy wynik pomiaru jest znikomy.
Podłączenie 3-przewodowe jest najczęściej stosowanym rozwiązaniem w przemysłowych pomiarach temperatury z wykorzystaniem czujników Pt100. Dzięki dodatkowej trzeciej żyle układ umożliwia kompensację błędu wynikającego z rezystancji przewodów.
W praktyce tworzone są dwa obwody:
Porównanie wyników obu obwodów pozwala na eliminację błędów związanych ze zmianami rezystancji kabli. Warunkiem prawidłowego działania układu 3-przewodowego jest zastosowanie przewodów o jednakowych właściwościach i długości, prowadzących w jednakowych warunkach temperaturowych.
Układ 3-przewodowy jest standardem w automatyce przemysłowej, ale wymaga, aby urządzenie pomiarowe (np. miernik, regulator temperatury, rejestrator) posiadało dedykowane wejście pomiarowe dla połączeń 3-przewodowych.
Połączenie 4-przewodowe stosuje się głównie w laboratoriach pomiarowych, wzorcujących oraz w aplikacjach wymagających najwyższej dokładności pomiarowej. Jest to najbardziej precyzyjna metoda, całkowicie eliminująca wpływ rezystancji przewodów na wynik pomiaru.
W tym układzie do sensora Pt100 podłączone są cztery przewody – dwa tworzą obwód zasilający, a dwa służą do pomiaru spadku napięcia. Dzięki bardzo wysokiej impedancji wejściowej urządzenia pomiarowego rezystancja przewodów jest pomijalna, co zapewnia dokładność wzorcową.
Podłączenie 4-przewodowe jest standardem w:
Ze względu na wyższe koszty okablowania oraz konieczność stosowania specjalistycznej aparatury, metoda ta nie jest powszechnie używana w przemyśle.
Dobór odpowiedniego sposobu podłączenia rezystancyjnych czujników temperatury zależy od wymagań aplikacji pomiarowej:
Wybierając metodę podłączenia, należy zawsze uwzględnić dokładność pomiaru, długość linii pomiarowej, koszty instalacji oraz specyfikę urządzeń pomiarowych. Dzięki właściwemu doborowi obwodu pomiarowego można zapewnić stabilność, powtarzalność i wiarygodność wyników pomiarów temperatury w każdej aplikacji.
Rezystancyjne czujniki temperatury (RTD), takie jak Pt100, Pt500 i Pt1000, należą do najczęściej stosowanych elementów pomiarowych w automatyce przemysłowej, systemach HVAC, laboratoriach badawczych oraz w procesach technologicznych wymagających wysokiej precyzji. Jednym z kluczowych parametrów charakteryzujących ich pracę są własności dynamiczne, określające szybkość reakcji czujnika na nagłą zmianę temperatury otoczenia.
Czas odpowiedzi definiowany jest jako okres, w którym czujnik temperatury, po skokowej zmianie temperatury medium, osiąga określony procent wartości tego skoku. Parametr ten pozwala ocenić, jak szybko czujnik reaguje na zmiany warunków i w jakim stopniu nadaje się do precyzyjnych i dynamicznych pomiarów.
Norma PN-EN 60751:2009 określa dwie podstawowe stałe czasowe, które opisują odpowiedź czujnika temperatury:
Oba parametry są kluczowe przy doborze czujnika do aplikacji wymagających szybkiego i stabilnego pomiaru temperatury, np. w procesach przemysłowych, systemach monitoringu środowiskowego czy układach regulacji PID.
Parametry dynamiczne rezystancyjnych czujników temperatury Pt100, Pt500 i Pt1000 wyznaczane są w ściśle określonych warunkach laboratoryjnych, zgodnych z normą PN-EN 60751:2009:
1. W przepływającym powietrzu:
2. W płynącej wodzie:
Czasy odpowiedzi czujników rezystancyjnych mają kluczowe znaczenie w aplikacjach, w których zachodzi szybka zmienność temperatury. Im krótsze stałe czasowe, tym szybciej czujnik Pt100, Pt500 lub Pt1000 dostarcza wiarygodnej informacji o temperaturze medium. Jest to szczególnie istotne w:
Kalibracja czujników temperatury oraz ich wzorcowanie to kluczowe procesy metrologiczne, które zapewniają wiarygodność i wysoką dokładność pomiarów w różnych dziedzinach przemysłu – od automatyki i HVAC, przez energetykę, przemysł spożywczy, farmaceutyczny, aż po laboratoria badawcze. Regularna kalibracja gwarantuje, że wskazania czujników pozostają zgodne z obowiązującymi normami i wymaganiami jakościowymi.
Kalibracja czujnika temperatury polega na określeniu jego błędu pomiarowego poprzez porównanie wskazań badanego czujnika z wartościami uzyskanymi przy użyciu przyrządu referencyjnego o wyższej klasie dokładności. Takim przyrządem może być:
Urządzenia referencyjne posiadają własne świadectwo kalibracji, potwierdzające ich ścisłe powiązanie z jednostkami miary zgodnymi z systemem SI.
W praktyce termometrii pojęcia „kalibracja” i „wzorcowanie czujników temperatury” często używane są zamiennie. Obydwa procesy sprowadzają się do ustalenia zależności między wskazaniami badanego czujnika a wartością wyznaczoną przez wzorzec temperatury.
Rezultatem przeprowadzonej kalibracji lub wzorcowania jest świadectwo wzorcowania czujnika temperatury, w którym zawarte są:
Dzięki temu dokumentowi użytkownik zyskuje pełną informację o tym, czy dany czujnik temperatury spełnia wymagania metrologiczne i może być bezpiecznie stosowany do dalszych pomiarów.
Zalecana częstotliwość kalibracji uzależniona jest od branży, specyfiki procesu technologicznego, a także norm jakościowych obowiązujących w danym przedsiębiorstwie.
Jeżeli przedsiębiorstwo nie posiada własnego laboratorium kalibracyjnego ani odpowiedniego sprzętu pomiarowego (piec kalibracyjny, czujniki wzorcowe, mierniki wysokiej dokładności), proces ten można zlecić:
Wysyłając czujniki do akredytowanego laboratorium, użytkownik zyskuje pewność, że cały proces został przeprowadzony zgodnie z normą ISO/IEC 17025, a wyniki są miarodajne i uznawane w audytach jakościowych.
Rezystancyjne czujniki temperatury (RTD – Resistance Temperature Detectors) to jedne z najczęściej stosowanych elementów pomiarowych w przemyśle, laboratoriach i systemach automatyki. Ich konstrukcja oparta jest na precyzyjnym rezystorze termometrycznym, którego rezystancja zmienia się w funkcji temperatury. Najpopularniejszym rozwiązaniem jest czujnik Pt100, w którym elementem pomiarowym jest rezystor platynowy o rezystancji 100 Ω w temperaturze 0°C.
Budowa rezystancyjnego czujnika temperatury jest złożona i dostosowana do wymagań konkretnej aplikacji pomiarowej. Typowy czujnik RTD składa się z następujących części:
Czujniki rezystancyjne typu Pt100 i inne czujniki RTD znajdują szerokie zastosowanie w pomiarach przemysłowych, klimatyzacji, energetyce, automatyce procesowej i laboratoriach badawczych. Ich główne zalety to:
Czujniki Pt100 i Pt1000 są rezystorami pomiarowymi (RTD) – ich rezystancja zmienia się wraz z temperaturą.
Kroki:
Tabela orientacyjna dla Pt100:
Dla termorezystora Pt1000 wartości ×10.
Podsumowanie (dla użytkownika praktycznego):
Najprościej sprawdzić czujnik Pt100/Pt1000 zwykłym multimetrem – jego rezystancja w temperaturze pokojowej powinna wynosić ok. 108 Ω (Pt100) lub 1080 Ω (Pt1000). Rezystancja musi rosnąć przy ogrzewaniu i spadać przy chłodzeniu. Jeśli wskazania są stałe, odbiegają mocno od normy PN-EN60751 albo czujnik pokazuje „przerwę” → jest uszkodzony.
Dobór odpowiedniego rezystancyjnego czujnika temperatury (RTD, np. Pt100, Pt1000) jest kluczowym etapem w procesie projektowania i eksploatacji instalacji pomiarowych. Odpowiednio dobrany czujnik zapewnia wysoką dokładność, powtarzalność i długą żywotność układu pomiarowego. Podczas wyboru należy uwzględnić szereg czynników technicznych, które mają bezpośredni wpływ na niezawodność pomiaru, bezpieczeństwo procesu oraz optymalne dopasowanie do warunków pracy.
Rezystancyjne czujniki temperatury stosowane są najczęściej w zakresie od -50 do +400°C, a w specjalnych wykonaniach nawet od -200 do +600°C. W porównaniu z termoparami wyróżniają się:
Z kolei termopary cechują się:
Dobór technologii zależy więc od priorytetu: precyzja pomiaru (czujniki rezystancyjne) czy szybkość reakcji i odporność (termopary).
Kolejnym kluczowym aspektem jest dobór materiału osłony czujnika do rodzaju medium. Przykłady:
Dobór odpowiedniego materiału chroni czujnik przed korozją, uszkodzeniem mechanicznym i przedwczesnym zużyciem.
Prawidłowy montaż ma decydujące znaczenie dla wiarygodności pomiarów. Należy uwzględnić:
Dobór rezystancyjnego czujnika temperatury wymaga uwzględnienia wielu parametrów – od zakresu temperatury, przez właściwości mierzonego medium, aż po sposób montażu i konstrukcję osłony. Tylko właściwie dobrany czujnik zapewni:
Odpowiednia analiza warunków pracy oraz właściwy wybór materiałów i parametrów technicznych pozwalają na pełne wykorzystanie zalet czujników rezystancyjnych Pt100/Pt1000 w różnych gałęziach przemysłu – od automatyki przemysłowej, przez energetykę, po przemysł chemiczny, spożywczy i HVAC.
Rezystancyjne czujniki temperatury (RTD, ang. Resistance Temperature Detectors), takie jak Pt100, Pt500 i Pt1000, to jedne z najczęściej stosowanych elementów pomiarowych w przemyśle, laboratoriach oraz systemach HVAC. Wyróżniają się wysoką dokładnością, powtarzalnością i stabilnością wskazań w długim okresie eksploatacji. Czujniki rezystancyjne wykonywane są w wielu wersjach konstrukcyjnych, różniących się zakresem pomiarowym, rodzajem przyłączy procesowych i elektrycznych, odpornością na warunki środowiskowe oraz możliwością dopasowania do specyfiki aplikacji.
Ze względu na budowę i sposób wykonania, rezystancyjne czujniki temperatury można podzielić na kilka głównych kategorii:
Czujniki kablowe Pt100, Pt500, Pt1000 charakteryzują się tym, że ich przyłącze elektryczne wykonane jest w postaci elastycznego przewodu w odpowiedniej izolacji. Rodzaj izolacji dobiera się w zależności od zakresu temperatury pracy oraz środowiska (np. izolacja silikonowa, teflonowa, z włókna szklanego).
Zakres pomiarowy czujników kablowych jest ograniczony maksymalną temperaturą pracy izolacji przewodu. Dzięki swojej uniwersalności znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle, automatyce oraz systemach monitoringu procesów technologicznych.
Czujniki głowicowe rezystancyjne posiadają przyłącze elektryczne w postaci głowicy przyłączeniowej wykonanej najczęściej z aluminium lub tworzywa sztucznego. Wewnątrz głowicy znajduje się kostka zaciskowa (ceramiczna lub z tworzywa), która umożliwia wygodne podłączenie przewodów elektrycznych.
Standardowy zakres pomiarowy czujników głowicowych ograniczony jest do temperatur rzędu 150°C. W przypadku wyższych temperatur stosuje się specjalne wersje z odsadzeniem głowicy od króćca montażowego (typowo 145 mm), co minimalizuje przenoszenie ciepła na elementy przyłączeniowe i pozwala stosować wbudowane przetworniki temperatury. Czujniki głowicowe są powszechnie używane w energetyce, hutnictwie, przemyśle chemicznym oraz w systemach automatyki przemysłowej.
Czujniki płaszczowe (mineralno-izolowane) to zaawansowane technicznie rozwiązania, w których przewody pomiarowe są odizolowane od siebie sprasowanym tlenkiem magnezu, pełniącym rolę izolatora elektrycznego i jednocześnie dobrego przewodnika ciepła. Takie wykonanie zapewnia:
Czujniki puszkowe (obudowane w tworzywie sztucznym) są dedykowane do systemów HVAC, klimatyzacji i wentylacji. Montuje się je na ścianach lub w kanałach wentylacyjnych, gdzie służą do pomiaru:
Coraz częściej stosowanym rozwiązaniem są czujniki rezystancyjne ze złączami przemysłowymi (np. M12, GDM, 4-pin). Zapewniają one:
Rezystancyjne czujniki temperatury Pt100, Pt500 oraz Pt1000 należą do najczęściej stosowanych elementów pomiarowych w automatyce przemysłowej, instalacjach technologicznych oraz systemach HVAC. Jednym z kluczowych aspektów ich prawidłowej pracy i niezawodności jest dobór oraz ocena obciążalności osłon termometrycznych, które chronią element pomiarowy przed działaniem medium procesowego.
Dopuszczalne obciążenia osłon rezystancyjnych czujników temperatury uzależnione są od wielu parametrów eksploatacyjnych i konstrukcyjnych, takich jak:
Wartości dopuszczalnych obciążeń podawane na wykresach charakterystyki obciążalności zostały opracowane na podstawie obliczeń wykonanych dla wody i pary wodnej, przy zamocowaniu osłony prostopadle do osi rurociągu. Takie warunki stanowią punkt odniesienia dla oceny trwałości i bezpieczeństwa stosowania czujników rezystancyjnych w rzeczywistych aplikacjach.
Dobór odpowiedniej osłony termometrycznej dla czujników Pt100, Pt500 i Pt1000 ma kluczowe znaczenie dla:
| Średnica osłon czujnika: 6, 8, 9 i 10mm | |
 | Dopuszczalna prędkość przepływu:
|
| Średnica osłon czujnika: 11, 12, 14 i 15mm | |
 | Dopuszczalna prędkość przepływu:
|
Prawidłowy montaż czujników temperatury rezystancyjnych (RTD), takich jak Pt100, Pt500 i Pt1000, ma kluczowe znaczenie dla uzyskania wiarygodnych i stabilnych wyników pomiarowych. Odpowiednia instalacja czujnika wpływa nie tylko na dokładność pomiaru temperatury, ale również na jego trwałość, niezawodność i łatwość późniejszej obsługi.
W zależności od średnicy rurociągu, rodzaju medium oraz wymagań aplikacyjnych, czujniki temperatury mogą być montowane na kilka sposobów:
Podczas montażu w rurociągu zalecane jest, aby element pomiarowy czujnika temperatury znajdował się w osi przepływu.
Rezystancyjne czujniki temperatury RTD (Resistance Temperature Detectors), takie jak Pt100, Pt500 i Pt1000, to jedne z najczęściej stosowanych elementów pomiarowych w nowoczesnych układach automatyki i kontroli procesów przemysłowych. Dzięki wysokiej dokładności, powtarzalności pomiarów oraz szerokiemu zakresowi pracy, znajdują zastosowanie w wielu branżach, instalacjach technologicznych i urządzeniach przemysłowych.
Rezystancyjne czujniki temperatury Pt100, Pt500 i Pt1000 charakteryzują się:
Dzięki temu są one niezastąpionym elementem w systemach automatyki przemysłowej, monitoringu procesów technologicznych, HVAC, energetyce, przemyśle chemicznym, spożywczym i farmaceutycznym.
Czujniki RTD (Resistance Temperature Detectors) to czujniki temperatury, których elementem pomiarowym jest termorezystor, najczęściej platynowy (Pt). Termorezystor Pt100 ma rezystancję 100 Ω w 0 °C, Pt500 – 500 Ω, a Pt1000 – 1000 Ω. Zmiana rezystancji jest proporcjonalna do temperatury, zgodnie z normą PN-EN 60751.
Zasada działania opiera się na zmianie rezystancji platyny wraz ze wzrostem temperatury (odporność rośnie). Mierząc zmianę rezystancji, można określić temperaturę — wartość przeliczana zgodnie z normą PN-EN 60751.
Wyższa rezystancja tych czujników (500 Ω, 1000 Ω) redukuje błąd pomiaru wywołany rezystancją przewodów. Dzięki temu często można stosować tańsze podłączenia dwuprzewodowe, a czujniki są bardziej energooszczędne (Pt1000 idealny do urządzeń bateryjnych).
Zależnie od konstrukcji, czujniki RTD działają w zakresie od około –200 °C do nawet +800 °C. Wiele zależy od materiału i klasy dokładności czujnika.
Dokładność czujników RTD określają klasy dokładności (AA, A, B). Poszczególne klasy określają dopuszczalne odchyłki pomiarowe według normy PN-EN 60751. Im wyższa klasa (np. AA), tym mniejszy błąd i większa precyzja pomiaru.
Stosuje się je w procesach technologicznych, przemysłowych i laboratoryjnych, np. w branżach spożywczej (monitorowanie procesów pasteryzacji), chemicznej, energetycznej, automatyce przemysłowej. Ceni się je za stabilność, niezawodność i precyzję.
Na dokładność wpływają: klasa czujnika, rezystancja przewodów, środowisko pracy (wilgoć, chemikalia, wibracje), i dokładność kalibracji. Regularna konserwacja i dobór odpowiedniej osłony minimalizują błędy pomiarowe i dryfty.
Rezystancyjne czujniki temperatury RTD (Pt100, Pt500, Pt1000) to najczęściej stosowane w przemyśle czujniki temperatury, łączące wysoką dokładność, stabilność i niezawodność. Dzięki różnym klasom dokładności, sposobom podłączenia i wersjom konstrukcyjnym, znajdują szerokie zastosowanie w pomiarach przemysłowych, laboratoryjnych i środowiskowych.
Zobacz również: tablicowe mierniki temperatury, przemysłowe termoregulatory PID, wielokanałowe rejestratory temperatury, itp.
