आरटीडी | RTD In Hindi

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आरटीडी का फुल Resistance Temperature Detector है। एक आरटीडी (प्रतिरोध तापमान डिटेक्टर) एक सेंसर है जिसका प्रतिरोध तापमान में परिवर्तन के रूप में बदलता है। तापमान बढ़ने पर प्रतिरोध बढ़ता है। प्रतिरोध बनाम तापमान संबंध सर्वविदित है और इसे समय के साथ दोहराया जा सकता है। एक आरटीडी एक निष्क्रिय उपकरण (Passive device) है। यह अपने आप कोई वोल्टेज उत्पन्न नहीं करता है। वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए सेंसर के माध्यम से एक छोटा विद्युत प्रवाह पारित करके सेंसर के प्रतिरोध को मापने के लिए बाहरी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का उपयोग किया जाता है। आमतौर पर 1 एमए या उससे कम मापने वाली धारा, 5 mA अधिकतम स्व-हीटिंग के जोखिम के बिना। यदि हम उच्च सटीकता के साथ तापमान को मापना चाहते हैं, तो प्रतिरोध तापमान डिटेक्टर आदर्श समाधान है, क्योंकि इसमें तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला पर अच्छी रैखिक विशेषताएं हैं। तापमान को मापने के लिए उपयोग किए जाने वाले अन्य सामान्य इलेक्ट्रॉनिक्स उपकरणों में थर्मोकपल या थर्मिस्टर शामिल हैं। प्रतिरोध तापमान डिटेक्टर के कुछ प्रमुख बिंदु नीचे दिए गए हैं-

आरटीडी तापमान मापने की एक डिवाइस है। आरटीडी(रेजिस्टेंस टेम्परेचर डिटेक्टर)का प्रतिरोध सीधे तापमान कम ज्यादा होने के साथ बदलता रहता है।
जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, आरटीडी का प्रतिरोध बढ़ता है।
जैसे-जैसे तापमान घटता है, आरटीडी का प्रतिरोध कम होता जाता है।
आरटीडी का निर्माण एक महीन, शुद्ध, धातु, स्प्रिंग जैसे तार का उपयोग करके किया जाता है जो एक इन्सुलेटर से घिरा होता है और एक धातु म्यान में संलग्न होता है।
तापमान में बदलाव से आरटीडी गर्म या ठंडा हो जाता है , जिससे प्रतिरोध में आनुपातिक परिवर्तन होता है । प्रतिरोध में परिवर्तन को एक सटीक उपकरण द्वारा मापा जाता है जिसे उचित तापमान रीडिंग देने के लिए कैलिब्रेट किया जाता है।

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आरटीडी कैसे काम करता है | RTD working principle In Hindi

एक धातु प्रतिरोध तत्व तापमान के साथ अपने प्रतिरोध को बदलता है। इस सिधांत के आधार पर तापमान को मापने के लिए शुद्ध तत्वों का उपयोग किया जाता है, और यह विधि तापमान मापने की सबसे सटीक विधियों में से एक है। प्रतिरोध और तापमान में परिवर्तन (△t) के बीच संबंध, निम्नलिखित श्रृंखला द्वारा व्यक्त किया जाता है

R(t) = R(0) {1+a(△t) + b (△t)² + g (△t) ³ + ………+w (△t)ⁿ }

जहां a, b, g,… w प्रतिरोध के तापमान गुणांक हैं। संचालन की संकीर्ण सीमाओं में, b और उच्च क्रम गुणांक नगण्य रूप से छोटे होते हैं ताकि

R(t) = R(0) {1+a(△t) }

जहां a धातु प्रतिरोध तत्व के लिए सकारात्मक है और प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया गया गुणांक है।

R(0) 0(शून्य) डिग्री तापमान पर प्रतिरोध है।

आरटीडी का उपयोग | Application of RTD

तापमान मापने के आवेदन के लिए उद्योगों में आरटीडी(रेजिस्टेंस टेम्परेचर डिटेक्टर)का का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यहाँ, एक RTD आरटीडी(रेजिस्टेंस टेम्परेचर डिटेक्टर)को चित्र में दिखाया गया है। आरटीडी का आकार (लंबाई, म्यान-व्यास) आवश्यकता/पाइप आकार के अनुसार बदल सकता है.

इन आरटीडी(RTD) का उपयोग तापमान माप के लिए निम्नलिखित प्रक्रियाओं में किया जा सकता है जैसे-

पाइपलाइन द्रव,
हीट एक्सचेंजर्स,
पोत(वेसल्स),
कॉलम,

आरटीडी का एक योजनाबद्ध आरेख चित्र (schematic diagram) नीचे दिखाया गया है-

आरटीडी की सामग्री | Material Of RTD

आरटीडी में अनुप्रयोगों, उपयोगों और प्रक्रिया की आवश्यकता के अनुसार विभिन्न प्रकार की सामग्रियों का उपयोग किया जाता है। Pt (प्लैटिनम), Cu (कॉपर) और Ni (निखिल) सबसे आम सामग्री हैं जिनका उपयोग आरटीडी के निर्माण के लिए किया जाता है।

RTD की सामग्री का चुनाव निम्नलिखित मुख्य बिन्दुओं के द्वारा किया जाता है…

उच्च तापमान गुणांक – यह बड़ी संवेदनशीलता(large senstivity) देता है
सामग्री का उच्च प्रतिरोधकता – यह उच्च प्रतिरोध के लिए तार की छोटी लंबाई सुनिश्चित करता है, समान तार की लंबाई के लिए एक बड़ा प्रतिरोध और आउटपुट में वृद्धि करता है।
प्रतिरोध और तापमान के बीच संबंध की रैखिकता।
सामग्री की विद्युत विशेषताओं की स्थिरता और संदूषण(contamination) के लिए प्रतिरोध – यह अच्छी पुनरावृत्ति के लिए आवश्यक है
पर्याप्त यांत्रिक शक्ति (mechanical strength)- यह आवश्यक है क्योंकि प्रतिक्रिया समय को कम करने के लिए तार को बहुत अच्छा महीन किया जाना चाहिए और फिर भी निर्माण के लिए पर्याप्त कठोरता होनी चाहिए।

आरटीडी(रेजिस्टेंस टेम्परेचर डिटेक्टर) में प्रयुक्त सामग्री के सापेक्ष गुणों की तुलना | Comparison of relative merits of the materials used in Resistance thermometer in Hindi

Material	∝ Ω/Ω/°C	ρ μΩ-cm	Range °C	Minimum Dia Of wire (in)	Melting point °C	Tensile strength (psi)
Pt	0.00392	9.83	-250 to 700	0.002	1775.5	18000
Cu	0.0043	1.56	-200 to 250	0.002	1083	30000
Ni	0.0063-0.0067	6.38	-100 to 350	0.002	1455	120000

आरटीडी द्वारा तापमान माप में व्हीटस्टोन ब्रिज का उपयोग | Use of Wheatstone bridge in Temperature measurement By RTD-

कम रेंज (< 120° K ) पर, एक सोने-चांदी के मिश्र धातु पर भी कोशिश की गई और इसमें प्लैटिनम के समान विशेषताएं देखी गई। 7°K से नीचे के तापमान के लिए, फॉस्फोर कांस्य मिश्र धातु तापमान के साथ प्रतिरोध में अच्छा परिवर्तन दिखाता है।

प्लेटिनम प्रतिरोध थर्मामीटर(RTD) प्रतिरोध को मापने के लिए प्रयुक्त व्हीटस्टोन ब्रिज के सिद्धांत पर काम करता है। एक व्हीटस्टोन ब्रिज में, चार प्रतिरोध P, Q, R, और X एक लूप में जुड़े हुए हैं जैसा कि fig. में दिखाया गया है। दिखाए गए अनुसार एक गैल्वेनोमीटर और बैटरी को भी जोड़ा जाता है।

गैल्वेनोमीटर में कोई विक्षेप नहीं होता है और सेतु संतुलित कहलाता है। यदि शर्त(कंडीशन) पूरी नहीं होती है, तो एक विक्षेपण होता है।

चित्र (4B) प्लेटिनम प्रतिरोध थर्मामीटर की व्यवस्था को दर्शाता है। एक पतली प्लेटिनम तार को अभ्रक के आधार पर कुंडलित किया जाता है और एक कांच की ट्यूब में रखा जाता है। ट्यूब के इबोनाइट ढक्कन से गुजरने वाले दो कनेक्टिंग तार YY प्लेटिनम कॉइल से जुड़े होते हैं। एक समान तांबे का तार XX, जिसे क्षतिपूर्ति तार कहा जाता है, भी ट्यूब में जाता है जैसा कि चित्र 4A में दिखाया गया है।

जैसे की व्हीटस्टोन ब्रिज को चित्र (4C) में दिखाया गया है। दो समान प्रतिरोध P और Q पुल की दो भुजाओं में जुड़े हुए हैं। एक तांबे की कुंडली(Coil) जिसका प्रतिरोध लगभग प्लैटिनम कुंडली(Coil) के बराबर है, क्षतिपूर्ति तार XX के माध्यम से तीसरी भुजा में जुड़ी हुई है। प्लेटिनम का तार उस भुजा में Y,Y बिंदुओं को जोड़कर पुल की चौथी भुजा में डाला जाता है। गैल्वेनोमीटर से जुड़े तार का सिरा C लंबाई के एक समान तार AB पर स्लाइड कर सकता है। इस तार का सिरा A तार XX से जुड़ा है और सिरा B तार YY से जुड़ा है। इस प्रकार, कॉपर कॉइल, क्षतिपूर्ति तार और AC तार(वायर) तीसरी भुजा में हैं और प्लेटिनम कॉइल, कनेक्टिंग वायर YY और वायर CB ब्रिज की चौथी भुजा में हैं। प्लेटिनम कुंडली(Coil) युक्त परखनली को उस liquid में डुबोया जाता है जिसके तापमान को हम मापना चाहते हैं। end(सिरा) C को AB पर तब तक सरकाया जाता है जब तक कि गैल्वेनोमीटर में विक्षेपण शून्य न हो जाए।

माना AC = X

मान लीजिए कि तीसरी भुजा में जुड़ी तांबे की कुण्डली का प्रतिरोध R है, क्षतिपूर्ति करने वाले तार का प्रतिरोध R(c) है और तार AB का प्रतिरोध r है। कनेक्टिंग वायर YY का प्रतिरोध R(c) के है और प्लेटिनम कॉइल का R(t) है।

आरटीडी के प्रकार | RTD Types

आरटीडी को तीन आधारों पर वर्गीकृत किया जा सकता है

सेंसर के आधार पर।
कनेक्शन के आधार पर।
आरटीडी निर्माण में प्रयुक्त सामग्री के आधार पर।

1. सेंसर के आधार पर | Based on sensor

सेंसर के आधार पर आरटीडी को दो प्रकार में बाँटा जा सकता है.

I.Simplex RTD

एक सिम्प्लेक्स आरटीडी इसके गर्म सिरे पर सिंगल जोड़ी आरटीडी तत्व से मिलकर बनता है।

II. Duplex RTD

डुप्लेक्स आरटीडी में सिंगल एनक्लोजर में सिंगल एलिमेंट के बजाय इसके हॉट एंड पर डबल पेयर आरटीडी एलिमेंट्स होते हैं। इस तरह के कॉन्फ़िगरेशन का मुख्य कारण अतिरेक (Redundancy) को बनाना होता है।

2. कनेक्शन के आधार पर | Based on Connection

कनेक्शन के आधार पर आरटीडी तीन प्रकार के होते हैं।

I. 2 वायर आरटीडी(2 wire RTD)

2-वायर आरटीडी तीन प्रकारों में सबसे कम सटीक तापमान मापता है, क्योंकि सेंसर माप से लीड वायर प्रतिरोध को खत्म करने का कोई तरीका नहीं है। 2-वायर RTD आमतौर पर शॉर्ट लीड तारों के साथ उपयोग किए जाते हैं या जब परिशुद्धता(accuracy) आवश्यक नहीं होती है।

II. 3 वायर आरटीडी(3 Wire RTD)

तीसरा तार सेंसर रीडिंग से औसत लीड वायर प्रतिरोध को कम करने का एक तरीका प्रदान करता है, जिसका उपयोग आमतौर पर औद्योगिक अनुप्रयोगों में किया जाता है। जब सेंसर और माप / नियंत्रण उपकरण के बीच बड़ी दूरी होती है, तो चार-तार केबल के बजाय तीन-तार कनेक्शन बहुत सारा पैसा बचा सकता है।

III. 4 वायर आरटीडी(4 Wire RTD)

4-वायर RTD आमतौर पर उन प्रयोगशालाओं में लगाया जाता है जहां उच्च परिशुद्धता की आवश्यकता होती है। चार-तार आरटीडी के प्रमुख तारों के वास्तविक प्रतिरोध को सेंसर माप से मापा और घटाया जा सकता है।

आरटीडी निर्माण में प्रयुक्त सामग्री के आधार पर | Based on material used in RTD construction

आरटीडी के निर्माण में प्रयुक्त सामग्री के आधार पर कुछ प्रकार के आरटीडी नीचे दिए गए हैं।

PT10

0 डिग्री सेंटीग्रेड तापमान पर इसका प्रतिरोध 10 ओम होता है।

PT100

0 डिग्री सेंटीग्रेड तापमान पर इसका प्रतिरोध 100 ओम होता है।

PT500

0 डिग्री सेंटीग्रेड तापमान पर इसका प्रतिरोध 500 ओम है।

PT1000

0 डिग्री सेंटीग्रेड तापमान पर इसका प्रतिरोध 1000 ओम है।

CU50

0 डिग्री सेंटीग्रेड तापमान पर इसका प्रतिरोध 50 ओम होता है।

CU100

0 डिग्री सेंटीग्रेड तापमान पर इसका प्रतिरोध 100 ओम होता है।

Ni1000

0 डिग्री सेंटीग्रेड तापमान पर इसका प्रतिरोध 1000 ओम होता है।

आरटीडी संरक्षण | RTD Protection

आरटीडी के तत्व( RTD’s Element) की प्रत्यक्ष तापमान / द्रव जोखिम (from direct temperature/ fluid exposure) and और प्रतिस्थापन उद्देश्यों (replacement purposes-When RTD is faulty) से सुरक्षा के लिए थर्मोवेल को इनस्टॉल किआ जाता है। कुछ अलग अलग प्रकार के थर्मोवेल नीचे दिखाए गए हैं।

थर्मोवेल का उपयोग क्यों किया जाता है ?

थर्मोवेल का उपयोग करने की आवश्यकता के कुछ कारण निम्नलिखित हैं।

सुरक्षात्मक बाधा(Protective Barrier)

थर्मोवेल का मुख्य कार्य RTD को बाहरी परिस्थितियों से बचाना है, थर्मोवेल यह कार्य RTD को बाह्य आवास(कवच) प्रदान करके करता है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। थर्मोवेल RTDको अपने अंदर सुरक्षित रखने के साथ, संक्षारक या अपघर्षक प्रक्रिया मीडिया (an assortment of corrosive or abrasive process media) को भी संभाल सकता है और अशांत या उच्च दबाव की स्थिति का सामना कर सकता है। थर्मोवेल आरटीडी के सेंसिंग तत्व को अत्यधिक गर्म या ठंडे तापमान के संपर्क में आने से रोकता है।

बढ़ी हुई सेवाक्षमता (Increased Serviceability)

यदि आपको आरटीडी को हटाने या बदलने की आवश्यकता है, तो थर्मोवेल आसान पहुंच प्रदान करके प्रक्रिया को सरल बनाते हैं। वे पाइपिंग सिस्टम में स्थापित रहते हैं जिसके अंदर आरटीडी अपना कार्य कर करती है । नतीजतन, संचालन जारी रहता है, जिसका अर्थ है कि कोई अनावश्यक नहीं होता है, और डाउनटाइम से बचने की चिंता किए बिना प्रक्रिया मीडिया( Process media) का प्रवाह जारी रहता है।

कम परिचालन लागत (Reduced Operational Cost)

जब थर्मोवेल का उपयोग उनकी सुरक्षा के लिए किया जाता है तो RTD लंबे समय तक चलते हैं और उन्हें अक्सर सेवित(No additional service required) करने की आवश्यकता नहीं होती है। वास्तव में, थर्मोवेल RTD को लम्बे समय तक बनाए रखने और सर्विसिंग में लगने वाले समय को कम करके आरटीडी की कुल लागत को कम करने में मदद करते हैं। तथ्य यह है कि आपको RTD को बार-बार बदलने या उनकी एक बड़ी सूची बनाए रखने की आवश्यकता नहीं होगी, अंत में आपको पैसे भी बचाएंगे।

थर्मामीटर के लिए कुछ तकनीकी शब्द जो आपको पता होने चाहिए | Some Technical Word For Thermometer That YOU should Know

Thermowell root dimension (Q)
Thermowell Immersion (“U”) Length
Thermowell Lagging Extension (“T”) Length

नोट:– रोटेटिंग मशीन जैसे कंप्रेसर, टर्बाइन में असर तापमान को मापने के लिए एक विशेष प्रकार के RTD का उपयोग किया जाता है जिसे पिन टाइप आरटीडी कहा जाता है। कार्य और संचालन समान होते हैं लेकिन डिजाइन अलग होता है। पिन टाइप आरटीडी भी सिम्प्लेक्स और डुप्लेक्स में आता है।

चित्र में दिखाया गया पिन प्रकार का आरटीडी-

वायरिंग का नक्शा | RTD wiring Diagram

आरटीडी कैसे काम करता है और इसके प्रतिरोध की गणना कैसे की जाती है। आरटीडी द्वारा तापमान को कैसे मापें, अब सब कुछ ऊपर विस्तार से बताया गया है। यह ज्ञात है कि आरटीडी के माध्यम से तापमान को मापने के लिए, आरटीडी को तापमान मापने वाले उपकरण के माध्यम से उचित तारों के माध्यम से जोड़ा जाता है। जो नीचे दिखाया गया है –

1. ट्रांसमीटर के साथ आरटीडी के कनेक्शन | RTD Connection with Transmitter In Hindi

जब सिग्नल को बहुत दूर भेजा जाना हो तो ट्रांसमीटर के साथ आरटीडी का कनेक्शन आवश्यक होता है। रेसिस्टेंस टेम्परेचर डिटेक्टर और कंट्रोल रूम के बीच की दूरी अधिक होनी चाहिए।

2 तार आरटीडी(2 wire RTD)

3 तार आरटीडी (3 Wire RTD)

4 तार आरटीडी(4 Wire RTD)

2. RTD connection with indicator In Hindi

संकेतक के साथ RTD का कनेक्शन बहुत आम है। यह कनेक्शन कई उद्योगों या स्थानीय उपकरणों में भी किया जाता है। यदि कमरे का तापमान आरटीडी द्वारा मापा जा रहा है तो कनेक्शन संकेतक में ही होंगे।
आमतौर पर, यदि तापमान को स्थानीय में प्रतिरोध तापमान डिटेक्टर के माध्यम से मापा जाना है, तो संकेतक का उपयोग किया जाता है। और इसके कनेक्शन नीचे दिखाए गए हैं –