מד חום התנגדותי
מד חום התנגדותי, הנקרא גם נגד מגלה טמפרטורה, הוא חיישן טמפרטורה המנצל את השינוי הצפוי בהתנגדותם החשמלית של כמה חומרים עם השתנות הטמפרטורה. בדרך כלל נגדים כאלו הם מפלטינום, ולכן נקראים מד חום פלטינום התנגדותי (PRT). אט אט הם מחליפים את השימוש במד חום מצומד באפליקציות תעשייתיות בטמפרטורות מתחת ל-600 מעלות צלזיוס עקב הדיוק הרב והחזרה לאותם ערכים.
תיאור כללי
להלן הסוגים הנפוצים ביותר של מדי חום התנגדותיים:
- נגדי פחמן הם נגישים ביותר ומאד זולים. הם חוזרים לאותה הטמפרטורה. הם מאד אמינים בטמפרטורות מאד נמוכות. בדרך כלל אינם סובלים מהיסטרזיס או מסטיות מדידה. הם שימשו לאורך זמן חוקרים בגלל היתרונות הרבים שלהם.
- נגדי פילם הם בעלי שכבת פלטינום על מצע, השכבה יכולה להיות דקה ביותר, עד 1 מיקרו מטר. היתרונות של סוג זה הם מחיר נמוך יחסית ותגובה מהירה. מכשירים כאלה שיפרו את ביצועיהם למרות קצבי התרחבויות שונים של המצע והפלטינום אשר גורמים לשגיאות מדידה ובעיות יציבות.
- נגדים חוטיים הם בעלי דיוק רב, במיוחד בטווח גדול של טמפרטורות. קוטר הליפוף מספק הפרש אשר שומר על היציבות המכנית ומאפשר התרחבות של החוט על מנת למנוע זליגה וטעויות מדידה.
פונקציות
מדי חום התנגדותיים בוניים במספר תצורות ומציעים יציבות טובה יותר, דיוק טוב יותר, וחזרה לאותם ערכים בצורה טובה יותר מאשר מדי צימוד תרמיים. בעוד מדי צימוד תרמיים משתמשים באפקט סיבק לייצר מתח, מדי חום התנגדותיים משתמשים במקורות חשמליים ודורשים הספק על מנת לפעול. הנגדים האידאלים משתנים באופן לינארי עם הטמפרטורה.
מדי חום התנגדותיים בדרך כלל עשויים מפלטינום, בשל האופיין התנגדות-טמפרטורה הלינארי שלו, וכן בשל מבנהו הכימי. החוט העשוי מפלטינום המשמש כחיישן צריך להישמר חופשי מהפרעות על מנת לשמור על יציבות.
יתרונות
יתרונותיו של מד החום ההתנגדותי העשוי פלטינום הם:
- דיוק רב
- זליגה נמוכה
- טווח פעולה רחב מאד
- התאמה לאפליקציות תנודתיות
מגבלות
- מדי חום אלו בדרך כלל אינם משמשים למדידות של טמפרטורות מעל 660 מעלות צלזיוס. בטמפרטורות כאלה קשה למנוע מהפלטינום מלהזדהם עם המתכת של המדחום. זו הסיבה שבמעבדות מחליפים את מד החום ממתכת למד חום זכוכית. בטמפרטורות מאד נמוכות, פחות מ 270- מעלות צלזיוס, עקב המצאות מעט פונונים, ההתנגדות של מד החום ההתנגדותי נקבעת בעיקר על ידי חוסר האחידות הכימי שלו ולכן אינו תלוי בעיקרון בטמפרטורה. כתוצאה מכך הרגישות שלו היא קרובה לאפס ולכן הוא לא שימושי במצב כזה.
- בהשוואה לתרמיסטורים, מדי חום העשויים מפלטינום פחות רגישים לשינויי קטנים בטמפרטורה, וכן יש להם זמן תגובה יותר איטי. למרות זאת, לטרמיסטורים יש טווח טמפרטורות קטן יותר, וכן יציבות גרועה יותר.
מבנה
אלמנטים אלה כמעט תמיד דורשים מוביל מבודד. בטמפרטורות נמוכות מ- C °250, משתמשים ב- PVC, גומי או סיליקון כמבודדים. מעל זה, משתמשים בסיבי זכוכית או קרמיקה. נקודת המדידה, אשר בדרך כלל נמצאת בקצה, צריכה להיות מוגנת בתוך שרוול מגן, העשוי בדרך כלל מסגסוגת מתכת אינרטית מבחינה כימית לתהליך המבוקר. בחירה ועיצוב מעטפת ההגנה עלולים לדרוש יותר תשומת לב מאשר החיישן בפועל, שרוול המגן חייב לעמוד בפני התקפה כימית או פיזית ויחד עם זאת לספק נקודת מדידה טובה.
