Wat is een RTD?

In hetzelfde jaar dat Seebeck thermo-elektriciteit ontdekte, kondigde Humphrey Davy (1778-1829) aan dat de soortelijke weerstand van metalen een duidelijke afhankelijkheid van de temperatuur vertoonde. Vijftig jaar later, gebruikte William Siemens platina in een weerstandsthermometer. Zijn keuze wordt bewezen door het gebruik van platina als belangrijkste element in zijn zeer nauwkeurige weerstandsthermometers. De sensor van de weerstandstemperatuur van platina, of PRTD (Platinium Resistance Temperature Detector), wordt vandaag gebruikt van het tripelpunt van waterstof (-259,34 °C) tot het vriespunt van zilver (961,78°C). Platina is met name geschikt, omdat het dit brede temperatuurbereik kan verdragen en tegelijkertijd een uitstekende stabiliteit en quasi onbestaande verstoring behoudt.

In 1932, deed C.h. Meyers het voorstel van een sensor van de weerstandstemperatuur (RTD) bestaande uit een spiraalvormige wikkeling van platina op een drager van mica, in een glazen buis. Dit systeem vermindert op zijn minst de spanning op de draad en maximaliseert de weerstand. Hoewel deze constructie een zeer stabiel element vormt, is het thermisch contact tussen het platina en het meetpunt van slechte kwaliteit met, bijgevolg, een lange thermische reactietijd. De kwetsbaarheid van de structuur beperkt, vandaag, het gebruik ervan tot een instrument voor het laboratorium.

Een ander laboratoriuminstrument verving het ontwerp van Meyer. Met name het element in de “vogelkooi” dat werd voorgeteld door Evans en Burns. De beperkingen opgewekt door weerstand, veroorzaakt door de tijd en temperatuur, wordt bijgevolg beperkt tot het minimum en de “vogelkooi” wordt de laboratoriumnorm. Omwille van de fragiele structuur en de gevoeligheid voor trillingen, is dit instrument niet geschikt voor industriële omgevingen.

Stevigere constructietechnieken worden weergegeven in de figuren hiernaast: een tweedraadse platinadraad wordt rond een glazen of keramische spoel gewikkeld. De tweedraadse wikkeling vermindert de magnetische inductie en het relatief geluid. Zodra de draad rond de spoel is gewikkeld, wordt het geheel verzegeld met gesmolten glas. Tenzij de uitzettingscoëfficiënten van platina en de spoel perfect aan elkaar zijn afgestamd, zal de uitzetting van de draad resulteren in een wijziging van de weerstand, met als gevolg een mogelijke permanente wijziging van de weerstand van de draad.

Er bestaan versies van RTD die een compromis vormen tussen de vogelkooi en de ingekapselde spiraal. Zulke aanpak maakt gebruik van een platina spiraalvormige wikkeling die rond een keramische cilinder wordt gewikkeld en op zijn plaats wordt vastgehouden met behulp van een gesinterd glas.

De moderne productietechnieken maken gebruik van een platinafilm of metalen film die op een vlak keramisch geëtst substraat wordt geplaatst dat wordt aangepast met behulp van een laser en verzegeld. De RTD-film biedt een substantiële vermindering van de assemblagetijd en het voordeel van een verhoogde weerstandswaarde voor een bepaalde grootte. Omwille van de productietechnologie, is de grootte van het materiaal klein, met een zwakke thermische inertie; ze kunnen snel een antwoord bieden op temperatuurschommelingen.

De RTD met film zijn een beetje minder stabiel dan RTD met draad, maar hun voordelen, met name de grootte, de productiekost en het gebruiksgemak; zorgen er echter ervoor dat ze vaak worden gebruikt.