Rigol DM3068 ile sıcaklık ölçümü

[taydin]

Rigol DM3068 piyasada yaygın olarak kullanılan sıcaklık sensörleri ile sıcaklık ölçümü yapabiliyor. Şimdi elimdeki PT-1000 sensörü multimetrenin girişlerine bağladım. Sensör menüsünden, sensör tipini RTD olarak seçtim. Bağlantı şekli "2 wire" ve R₀ direncini de 1000 Ω olarak yapılandırdım.

Aynı şartlarda ölçümü hassas Lutron TM-917 ile de yapınca birbirine yakın sonuç aldım.

Aradaki ufak fark da muhtemelen benim Çin'den aldığım PT-1000 ün kendi toleransı olabilir. Bir de TM-917 nin sensörü 4 wire sensör, yani kelvin probu metodu ile ölçüm yapıyor, ama ben multimetre ile 2 wire ölçüm yaptım ve kablolar da oldukça uzun idi.

 

[Atak]

4 wire özellikle 1 ohm altında çok başarılı cidden. Saha expo da netes standında bu keithleyin meşhur dokumatik ekranlı modeli vardı. Çok lüks durmayan da 2 tane prob seti. Normalde iki prob ile 1.2ohm okudu direnci, 4 wire ile 0.7 okuyordu. Orana bakarsak fark çok fazla.

Konu dışı ama bir de diyot testi vardı aynı aletin. Diyot testinde normalde cihazlar sabit akım uygular voltu verir. Masaüstü olanlarda 2-3 tane farklı akım seçeneği olabiliyor. Bunda baya geniş bir aralıkta akımı ayarlayarak bütün diyot eğrisini veriyordu. Müthiş bir şey yapmış adamlar.

 

[ozkarah]

@Atak'ın dediği gibi Direnç ölçerken 4 telli ölçümler daha çok ohm altı ölçümlerde işe yarıyor. Eğer ince bir hassasiyete ihtiyacınız yoksa, önce probları kıs devre yaptırıp direncini ölçebilir sonra da komponenti ölçerken bulduğunuz dirençten bunu çıkartablirsiniz. Çoğu cihazda REL(bağıl ölçüm) modu da var ve bunu otomatik yapıyor. Prob kablonuzun direncinin ölçtüğünüz komponentin direncine oranı arttıkça prob kablosu üzerindeki voltaj düşmesinden dolayı hata payı yükseliyor.

Dediğim gibi iki telle direnç ölçerken bu hatayı azaltmanın yolu var. Ancak RTD gibi yine direç ölçümüne dayanan bir metodla sıcaklık ölçerken böyle bir imkan, yani prob/kablo direncinden kurtulma imkanı, olmuyor. Bu yüzden 4 telli RTD kullanmakta fayda var. Bir de daha da hassas ölçümler için küçük gerilim farkları önemli olduğundan kablo yalıtkanının da PTFE gibi malzemelerden olması öneriliyor.

Daha önce aldığım PTFE yalıtkanlı 4 telli bir PT100 vardı. DMM6500 ile bir deneyeyim dedim.

PT100, 0 derec celciusda 100 Ohm bir direnç üretiyor. Bardağa buz doldurup erimesini bekledim. PT100'ü de erimekte olan buzun 0 dereceye indiği varsayımıyla buza mümkün mertebe temas ettirerek 0 dereceye yaklaşmasını sağladım.

DMM6500 PT100/PT1000, termokupl, NTC gibi sensörlerden sıcaklık ölçebiliyor ve aynı anda iki farklı ölçüm yapabiliyor. Birinci ölçümüe sıcaklık seçerek 4 telli PT100'e göre ayarladım. İkinci ölçüm için de 4 telli dernç seçtim. Böylece aynı anda hem PT100 direncini hem de hesaplanan sıcaklığı görebiliyoruz.

Görüldüğü gibi sıcaklık 0.0806 derece iken direnç 100.263 ohm. Bu ölçümlere ve aşağıdaki tabloya göre sıcaklıkta her 1 derece artış için direnç 3.82 Ohm civarında artıyor.

4 telli ölçümde sıcaklığın 0.4200 derece olduğu bir sırada (direnç=100.1602 ohm) ayarlardan direnç ölçümünü 2 telli olacak şekilde değiştirdiğimde kablo direnci de devreye girdi ve direnç 100.6387 ohm olarak ölçülmeye başlandı. Bu eğer RTD iki telli olsaydı 1.675 derece hesaplanacaktı demek. Yani yaklaşık 1.25 derecelik bir hata oluşacaktı.

Herhangi bir anda 4 telli RTD ve 2 telli RTD modları arasında geçiş yaptığımda da benzer bir fark oluşuyor. 35 derece civarında hata kabaca 1.35 derece. (Daha sonra daha kontrollü bir şekilde ölçüp yazarım)

Edit: 25.308 derece seviyesinde 4 telli ölçümden 2 telli ölçüme geçince 26.618 olarak okudu. Hata payı 1.31 derece.

 

[taydin]

Bu RTD sensörlerde tek hata kaynağı 0 derece direncinin 100 veya 1000 den olan farkı mıdır? Desteklenen sıcaklık aralığının dışına çıkmadığımızı varsayarsak kayda değer bir lineerlik hatası olur mu?

 

[ozkarah]

RTD100 0 derecede 100 ohm, RTD1000 1000 Ohm. Dolayısıyla 2W kullanılacaksa RTD1000 daha mantıklı, hatanın etkisi onda birine düşecektir.
Lineerliği ölçecek referans termometrem yok. Ancak, RTD100 ve RTD1000 tablolarına bakınca değerler bire bir aynı oranda artıyor gibi. Kullanılan malzemenin karakteristiğinden geliyor demek ki. Ama tam lineer değil. Datasheet verisindeki lineerliği görselleştirmek için öyle bir tablo hazırlamıştım, paylaşayım:

Gri olan 0 derecedeki eğim ile devam etse oluşacak lineer yol. Turuncu olan ise 0-500 derece aralığında PT100'ün direnci. (Y kolonundaki sayılara bakmayın. Orada sabit bir akım altındaki voltaj değeri var) Sonuç PT100 ve PT1000 için direncin büyüme hızı sıcaklıkla birlikte az da olsa yavaşlıyor.