측온 저항체(RTD)와 열전대(써모커플) 선택
산업계에서 온도를 측정하는데 가장 많이 쓰이는 두가지 도구는 측온 저항체 (RTD resistance temperature detector)와 열전대(thermo-couples) 이다. 어느 때 열전대를 쓰고 어느 때 측온 저항체를 써야 하는가? 보통 네 가지 요소 (온도, 시간, 크기, 총 요구 정확도)에 따라 결정된다.
어느 온도가 요구되는가? | 공정 온도가 ?200 ~ 500℃ 이면 산업용 측온 저항체가 적절하다. 그러나 온도가 많이 높으면 열전대를 쓸 수밖에 없다. |
요구되는 시간 대응 조건은? | 공정이 온도 변화에 대해 꽤 빠른 대응이 요구된다면 -- 몇 초가 (2.5 ~ 10초) 아니라 1초 미만 -- 열전대가 좋다. 3 ft/sec로 흐르는 물에 센서를 담그고 63.2 % 스텝 변화를 측정해서 시간 대응을 측정한다는 것을 명심하라. |
크기 요구 조건은? | 표준 측온 저항체 시스 직경은 3.1 mm ~ 6.35mm 이지만, 열전대 시스 직경은 1.57mm 보다 작을 수도 있다. |
총 정확도 요구 조건은? | 공정이 2 ℃ 이상 오차를 허용된다면, 열전대가 적당하다. 공정에서 2 ℃ 미만 오차를 요구한다면 측온 저항체를 써야 한다. 측온 저항체는 몇 년간 안정적으로 관리될 수 있지만, 열전대는 사용하기 시작 한지 몇 시간 후부터 오 지시할 수 있다는 것을 명심하라. |
기술적 관점은 아니지만 가격은 고려 대상이 될 수 있다. 열전대 평균 가격은 개당 35$ 이며, 측온 저항체 평균 가격은 개당 55$ 이다. 보상 도선 가격도 생각해야 한다. 열전대는 열전대와 동일한 재질인 보상 도선이 필요한데 3$ / m 이다. 니켈 도금되고 테프론 코팅된 표준 측온 저항체 전선은 매우 싸다.
측온 저항체 기본 |
요소가 확인되면, 측온 저항체나 열전대의 타입이 선택된다. 측온 저항체는 저항 대 온도 출력을 나타내며 수동적 기구이므로 가동하는데 1mA 정도 만 필요하다. 가장 많이 쓰는 측온 저항체는 알파 상수 0.00385 ohms/ohm/℃인 100ohm, 백금 센서이다. 0℃에서 (얼음 점) 초기 정확도와 운전 범위에 걸치는 정확도를 나타내는 DIN A 와 DIN B로 주문된다. IEC 751에 따르면 DIN A 는 0.15 ℃ ± 0.002/t* , t*는 특정 온도, DIN B 는 0.3℃ ± 0.005/t* 이다. 측온 저항체는 니켈, 구리, 또는 니켈/철로 만들 수 있다. 각 금속은 알파 상수와 운전 범위가 다르다. 측온 저항체의 알파 상수는 계기와 맞춰져야 되며 안되었을 때는 오차가 몇 도나 날 수 있다. |
열전대에 대해 |
열전대는 서로 다른 금속으로 얼마든지 만들 수 있다. ISA는 열두개를 인정하고 있다. 타입 J, K, T, E 가 있다. 열전대를 선택하는데 가장 자주 쓰이는 것은 적용되는 온도 범위이다. 타입 J는 0 ℃ ~ 756 ℃ 에 적절하다. 타입 K 는 0 ℃ ~ 1260 ℃에 적절하다. 타입 T는 - 184℃ ~ 371 ℃를 측정한다. 타입 E는 0℃ ~ 871℃ 에 해당된다. 표준 오차 한계와 특수 오차 한계도 생각되어야 한다. 이 값은 열전대를 제작하는데 사용되는 전선 순도와 관련된다. 돈을 조금만 더 쓰면, 열전대 사양 선택자들은 정확도를 크게 향상시킬 수 있다. (100% 또는 이상 ) 특수한 경우에 제대로 열전대와 측온 저항체를 선택하는 것은 어려운 일 일 수도 있다. 대부분 측온 저항체나 열전대 제조 회사들은 고객들이 제대로 온도 측정 설비를 선택할 수 있도록 엔지니어링 지원을 해주고 있다. |
간편 선택 지침 | ||
측온 저항체 | 열전대 | |
▶ 넓은 온도 범위에서 안정된 출력 제공. ▶ 정밀도 확인하며 재 조정(캘리브레이션) 가능. ▶ 장기간 안정적임. ▶ 열전대 보다 더 선형 특성임. ▶ 고감도이며 소폭 온도 범위에서 정확한 온도 지시함. | ▶ 645℃ 이상에서 운전 가능함. ▶ 굉장히 튼튼하게 만들 수 있음. ▶ 온도 변화에 굉장히 빨리 대응함. ▶ 물리적 크기가 작으며 어떤 경우에는 초기 투자비가 낮을 수 있음. | |
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