온도 측정은 매우 중요함. 책 내용을 정리
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온도 측정 센서
열전대(Thermocouple)가 구비해야 할 요건을 설명하시오.
Thermocouple, RTD, 그리고 Thermistor는 모두 온도를 측정하는 센서입니다. 각각의 센서는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다:
- Thermocouple (열전대): 두 종류의 금속을 사용하여 생산되는 전압을 관찰해 로컬 온도를 결정하는 온도 센서입니다1. 열전대는 넓은 범위의 온도를 측정할 수 있으며, J타입의 경우 -210도에서 1200도까지 측정이 가능합니다2. 열전대는 비용, 견고함, 측정 속도, 그리고 측정 가능한 온도 범위가 우월하다고 할 수 있습니다1.
- RTD (Resistance Thermometer Detectors): 금속의 전기 저항은 온도가 증가할수록 함께 증가하고, 온도가 떨어질수록 감소합니다. RTD는 금속의 전기 저항 변화를 이용해 로컬 온도를 측정하는 온도 센서입니다1. RTD는 높은 안정도와 정확도로 다른 온도 센서보다 정밀하게 온도를 측정할 수 있습니다3. RTD는 열전대 보다 리딩이 정확하고 반복적입니다1.
- Thermistor (써미스터): 반도체 재료로 구성되어 있으며, 모든 측정 디바이스 중 민감도가 가장 좋아 작은 온도 변화를 측정하는 데 이상적입니다4. 써미스터는 일반적으로 음의 온도 계수 디바이스로, 이는 온도가 증가하면 저항이 감소한다는 의미입니다4. 써미스터는 일반적으로 -50°C에서 150°C 사이의 제한된 온도 범위에 적합합니다5.
이 세 가지 센서는 각각의 장단점이 있으므로, 사용자의 필요에 따라 적절한 센서를 선택해야 합니다1.
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127회 1교시 1번
측온저항체(RTD, Resistance Temperature Detector)의 금속에 대한 성질 요건을 설명 하시오
Registance Temperature Detector가 갖춰야 할 성질
선형성: 일정 범위에서 온도와 저항의 변화가 선형적이어야 한다.
저항의 변화가 온도 외 없어야 한다.
내식성을 가져야 한다.
이력현상이 없어야 한다.
호환성이 좋고, 가공이 용이해야한다.
측온저항체(RTD) : 네이버 블로그 (naver.com)
측온저항체(RTD)로 사용되는 금속은 다음의 요건을 충족해야 합니다1:
- 온도와 전기저항의 관계: 사용 온도 범위에서 온도와 전기저항의 관계가 연속적이고 일관성이 있어야 합니다1.
- 저항값의 변화: 저항값의 경시 변화나 다른 조건에 의한 변화가 없어야 합니다1.
- 이력 현상: 저항값의 온도에 의한 이력 현상이 없어야 합니다1.
- 내식성: 금속은 내식성이 있고 안정되어 있어야 합니다1.
이러한 요건을 충족하는 금속 중 일반적으로 플래티넘, 니켈, 또는 구리와 같은 금속이 RTD 센서로 사용됩니다2. 이러한 금속들은 온도가 변화함에 따라 일정 구간에서 전기 저항이 선형적으로 변하는 특성을 갖습니다2.
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측온저항체
RTD (Resistance Temperature Detector) PT-100Ω는 온도에 따른 저항의 변화를 측정하여 온도를 결정하는 센서입니다1. PT-100Ω에서 PT는 Platinum (백금)을 뜻하고, 100은 저항 (옴)을 뜻합니다1. 이는 섭씨 0도를 나타낼 때 100옴의 저항을 갖는다는 의미입니다1.
RTD 센서의 작동 원리는 센서에 열이 가해지면 센서 물질은 눈에 보이지 않을 정도의 진동이 발생하는데 이 진동으로 인해 저항값이 커지게 되고 이 변화하는 저항값은 일정한 계수의 특징을 나타내게 됩니다1. RTD는 이 일정하게 변화하는 저항값을 온도에 대비해서 측정하는 센서입니다1.
RTD 센서는 2선식, 3선식, 4선식의 결선 방식을 사용할 수 있습니다2. 각 결선 방식은 다음과 같은 특징을 가집니다:
- 2선식: 이 방식은 가장 간단하지만, 선로의 저항에 의한 오차가 발생할 수 있습니다2. 이 오차는 선로의 길이와 재질에 따라 달라집니다3. 따라서, 이 방식은 저항이 크지 않거나 선로의 길이가 짧은 경우에 주로 사용됩니다2.
- 3선식: 이 방식은 2선식의 선로 저항에 의한 오차를 줄이기 위해 개발되었습니다2. 세 번째 선은 선로 저항을 측정하고 이를 보정에 사용합니다2. 그러나 완전히 오차를 제거하지는 못하며, 선로 저항이 동일해야 합니다2.
- 4선식: 이 방식은 선로 저항에 의한 오차를 완전히 제거할 수 있습니다2. 두 선은 전류를 공급하고, 다른 두 선은 전압을 측정하여 저항을 계산합니다2. 이 방식은 가장 정확한 측정을 제공하지만, 4개의 선을 필요로 하므로 설치 비용이 더 높습니다2.
각 결선 방식의 선택은 측정의 정확도, 설치 비용, 환경 등 여러 요인을 고려해야 합니다2.
https://analog-circuit-design.tistory.com/entry/4-Differential-to-Single-Amplifier
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열전대, 냉접점 보상
온도 측정소자 중 열전대(Thermocouple)의 온도 측정원리와 기준접점(냉접점) 보상 방법에 대하여 설명하시오.
http://www.ntrexgo.com/archives/27581
열전대(Thermocouple)의 온도 측정 원리는 제베크 효과에 기반합니다1. 서로 다른 두 종류의 금속이 접촉하고 가열되면, 그 접점에서 전기적인 전위차가 발생하는데, 이를 제베크 전압이라고 합니다1. 이 전압은 접점의 온도와 직접적으로 관련이 있습니다2. 따라서 한쪽 접점의 온도를 일정하게 유지하면, 다른 접점의 온도만으로 제베크 전압을 결정할 수 있습니다2. 이를 이용하여 온도를 측정할 수 있습니다2.
기준접점(냉접점) 보상은 열전대의 온도 측정에서 중요한 부분입니다34. 열전대로 온도를 측정할 때, 기준접점의 온도를 정확히 알아야 합니다3. 일반적으로 기준접점의 온도는 0℃로 유지되며, 이를 위해 기준접점을 얼음물 속에 넣거나 온도 보상 회로가 내장된 계측기를 사용합니다5. 이렇게 하면 열기전력의 측정치로부터 온도를 정확히 구할 수 있습니다3.
또한, 보상도선을 사용하여 기준접점과 측온접점 사이의 온도 변동을 보상할 수 있습니다6. 보상도선은 열전대와 거의 같은 열기전력 특성을 가진 도선으로, 이를 사용하여 열전대를 온도 변화가 없는 장소까지 연장시키고 기준접점을 만드는 것이 일반적입니다3.