سنسورهای PT100 و PT1000 از جمله ابزارهای مهم در اندازه‌گیری دما به شمار می‌روند که در صنایع مختلف به کار گرفته می‌شوند. این سنسورها به دلیل طراحی خاص خود، در حوزه‌های متنوعی مانند صنایع شیمیایی، غذایی، فولاد، متالوژی، شیشه‌سازی و حتی در کاربردهای روزمره مانند سیستم‌های گرمایشی و تعمیرات خودرو بسیار مورد استقبال قرار گرفته‌اند. دقت و قابلیت اطمینان بالای این سنسورها آنها را به انتخابی مناسب برای اندازه‌گیری دما در شرایط مختلف تبدیل کرده است. با توجه به نیازهای متنوع صنعتی، استفاده از این سنسورها به عنوان ابزاری کلیدی در فرآیندهای تولید و کنترل کیفیت حائز اهمیت است. اصلی‌ترین کار دو سنسور PT100 و PT1000 سنجش درست گرما و تبدیل کردن حس فیزیکی گرما به جریان الکتریکی است
ساختار اصلی کارکرد سنسورهای PT100 و PT1000
از نظر ظاهری، این دو سنسور دارای شباهت‌های زیادی با یکدیگر هستند. هر کدام از آنها به شکل یک بدنه بلند طراحی شده‌اند که یک سر آن به یک سر کروی و سر دیگر به قسمتی با رزوه‌هایی برای اتصال به آچار ختم می‌شود. در انتهای این سنسورها، کابل‌هایی به رنگ‌های قرمز و سفید به بیرون آمده‌اند که وظیفه انتقال سیگنال‌ها و اطلاعات را بر عهده دارند. این ویژگی‌های ظاهری به همراه طراحی خاص آنها، نشان‌دهنده کاربردهای متنوع و عملکردی مؤثر در سیستم‌های مختلف است. این دو سنسور به دلیل شکل و ساختاری که دارند، به راحتی قابل شناسایی هستند و همین امر، به قابلیت‌های آنها در کاربردهای صنعتی و علمی افزوده است.
این سنسورها عملکردی بسیار ساده دارند. تنها کافی است که قسمت کروی سنسور را در نزدیکی منبع حرارت یا در داخل سیال قرار دهید. پس از انجام این کار، با عبور جریان الکتریسیته از این سنسورها، مقاومت آنها بر اساس تغییرات دما تغییر می‌کند. با اندازه‌گیری این مقاومت و ارتباط آن با دما، می‌توانید دمای دقیق محیط مورد نظر را تعیین کنید. این فرآیند به شما امکان می‌دهد تا به راحتی و با دقت، اطلاعات مربوط به دما را به دست آورید، که برای بسیاری از کاربردها در صنایع مختلف از اهمیت بالایی برخوردار است. به این ترتیب، استفاده از این سنسورها می‌تواند در کنترل و نظارت بر شرایط محیطی و فرآیندهای صنعتی بسیار مفید واقع شود.
برای سنجش دما در اینجا از دو روش استفاده می‌شود:
- در فرآیند ساخت سنسورهای دما مانند PT100 و PT1000، از تکنیکی استفاده می‌شود که در آن دو سیم یا کابل به دور یک هسته غیررسانا، مانند هسته سرامیکی، پیچیده می‌شوند. در این روش، هر دو سیم در یک نقطه به هم متصل می‌گردند، اما با توجه به تعداد دورهای مشخصی که دور هسته ایجاد شده‌اند، مقاومت خاصی از خود نشان می‌دهند. این تکنیک به گونه‌ای طراحی شده است که معمولاً خروجی آن به صورت دو سیم ساده است، اما می‌تواند به خروجی‌های سه یا چهار سیم نیز تغییر یابد. این انعطاف‌پذیری در طراحی، امکان استفاده از این سنسورها در شرایط مختلف را فراهم می‌آورد و به بهبود دقت و کارایی آنها کمک می‌کند.
- ترکیب ورقه‌های فلزی به منظور کنترل مقاومت جریان به کار می‌رود. در این فرآیند، ورقه‌هایی از دو نوع فلز به صورت متناوب در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند. در برخی موارد، ممکن است بین این ورقه‌ها از غشای کربنی استفاده شود تا بتوان به دقت بیشتری بر روی میزان مقاومت جریان ایجاد شده دست یافت. این تکنیک به ویژه در ساخت سنسورهای PT100 کاربرد دارد. خروجی این سنسورها معمولاً به صورت دو سیمه دریافت می‌شود. این نوع طراحی و ساختار به ما این امکان را می‌دهد که مقادیر دقیق‌تری از دما را اندازه‌گیری کنیم و در برخی از کاربردهای صنعتی و آزمایشگاهی مورد استفاده قرار گیرد.
چه روش سنجش به صورت سیم پیچ باشد و یا به شکل ورقه‌ای، هر دو آنها باید از عنصر گرمایی محافظت شوند. به همین خاطر این دو در یک غلاف از جنس پلاتینیوم (Platinum) قرار می‌گیرند. عنصر پلاتینیوم دارای دو ویژگی است:
مقاومت پلاتینیوم در برابر گرما بسیار بالا است. این عنصر به عنوان یکی از فلزات با ایزوتوپ‌های بالا شناخته می‌شود. همان‌طور که می‌دانیم، هر چه ایزوتوپ یک فلز افزایش یابد، به همان نسبت نیز توانایی آن در مقابله با گرما بیشتر می‌شود. این ویژگی باعث می‌شود که پلاتینیوم در صنایع مختلف، به ویژه در کاربردهایی که نیاز به تحمل دماهای بالا دارد، مورد توجه قرار گیرد. به همین دلیل، پلاتینیوم به عنوان یک ماده ارزشمند در تولید و ساخت ابزارها و تجهیزات حرارتی به کار می‌رود.
پلاتینیوم به عنوان یک عنصر، در مواجهه با حرارت رفتار ثابتی از خود نشان می‌دهد. این ویژگی باعث می‌شود که در دماهای معمولی که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد، عملکرد آن به صورت یکنواخت و قابل پیش‌بینی باشد. بدین ترتیب، می‌توان با اطمینان خاطر و دقت بالا، دما را اندازه‌گیری کرد. این خصوصیت پلاتینیوم نه تنها در کاربردهای صنعتی، بلکه در آزمایشگاه‌ها و تحقیقات علمی نیز ارزشمند است، زیرا تضمین می‌کند که نتایج به دست آمده از اندازه‌گیری‌ها دقیق و قابل اعتماد هستند. از این رو، پلاتینیوم به یکی از گزینه‌های محبوب برای ساخت سنسورهای دما تبدیل شده است.
در تولید سنسورهای PT100 و PT1000، ویژگی‌های خاص پلاتینیوم به‌عنوان هسته سنسور به‌کار گرفته شده است. این طراحی باعث می‌شود که سنسور هنگام مواجهه با تغییرات دما، رفتار ثابتی از خود نشان دهد. به عبارتی، رابطه میان مقاومت الکتریکی و دما در این سنسورها به‌صورت خطی برقرار است. این خطی بودن و دقت در اندازه‌گیری، امکان سنجش دقیق دما را فراهم می‌آورد و به کاربران اطمینان می‌دهد که داده‌های دریافتی همواره معتبر و قابل اتکا هستند. به همین دلیل، سنسورهای PT100 و PT1000 به‌ویژه در کاربردهای صنعتی و آزمایشگاهی از محبوبیت بالایی برخوردارند.
تفاوت PT100 و PT1000
تا اینجا با روش کار سنسورهای PT100 و PT1000 آشنا شدیم. اما پرسشی که شاید ذهن شما را درگیر کرده باشد این است که این دو سنسور چه تفاوتی با هم دارند و در کجا باید از هر کدام استفاده کرد.
اولین نکته‌ای که باید به آن توجه شود، تفاوت در مقاومت الکتریکی است که هر یک از این سنسورها تولید می‌کنند. سنسور PT100 در دمای صفر درجه سانتی‌گراد، مقاومتی معادل ۱۰۰ اهم دارد. با افزایش یا کاهش دما، این مقاومت تغییر می‌کند و به دنبال آن، مقدار جریان الکتریکی نیز تحت تأثیر قرار می‌گیرد. به عبارت دیگر، هر یک درجه تغییر دما، منجر به تغییر در مقدار مقاومت این سنسور می‌شود که این موضوع می‌تواند اطلاعات دقیقی از وضعیت دما ارائه دهد. این ویژگی باعث شده است که سنسور PT100 به عنوان ابزاری کارآمد و قابل اعتماد در اندازه‌گیری دما در صنایع مختلف شناخته شود.
سنسورهای PT1000 در دمای صفر به مقاومت ۱۰۰۰ اهم می‌رسند. این ویژگی نشان‌دهنده این است که تغییرات مقاومت در این سنسورها نسبت به سنسورهای PT100 به میزان ده برابر بیشتر است. به این معنا که با افزایش دما، تغییرات مقاومت با شدت بیشتری رخ می‌دهد که در نتیجه دقت اندازه‌گیری نیز به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. در واقع، سنسورهای PT1000 در مقایسه با سنسورهای PT100 از دقت بالاتری برخوردارند و بنابراین می‌توان از آنها در شرایطی که نیاز به اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر داریم، بهره‌برداری کرد. این دقت بیشتر به کاربران این امکان را می‌دهد که اطلاعات دقیق‌تری از دما به دست آورند و در کاربردهای حساس‌تر از این سنسورها استفاده کنند.