전기 간장 계장

현장에서 가장 많이 사용하는 방법이 저항온도 측정입니다.

해당 페이지에서는 RTD (transmitter) 의 측정 원리, 구조, 리드와이어 수량에 따른 타입 분류에 대해 적어보았습니다.

1. 측정 원리

RTD는 온도가 변함에 따라 저항이 변하는 센서입니다.

저항은 센서의 온도가 증가함에 따라 증가합니다. 

(어떤 소재를 쓰느냐에 따라 저항값이 바뀌겠죠? 소재에 따라 온도에 따른 저항값이 정해져있습니다!)

그렇다면 Power Supply를 통해 전압을 걸어주고 전류를 확인한다면 저항값을 알 수 있겠죠??? 

이렇게 저항값을 구했다면 다시 온도값을 역계산해 알고자 하는 온도를 측정하게 되는 것입니다.

2. RTD 구조

RTD 온도계는 아래 사진과 같이 긴 콩나물?? 같이 생겼습니다.

온도를 측정하는 부분과 측정한 온도를 전달하는 부분으로 나눌 수 있습니다.

Process connector 오른쪽은 온도를 측정하는 부분입니다. (긴 막대처럼 생겼습니다)

즉, RTD의 저항소자, 센서부가 위치하는 곳입니다. 

저항소자는 크게 권선형과 박막형 두가지가 있고, 오늘날에는 박막기술에 기반한 저항센서가 일반적으로 사용됩니다.

그 중에서도 PT 100 센서로 알려진 백금저항센서가 가장 많이 사용됩니다.

섭씨 0도에서 100옴이며 온도가 상승하면 저항이 증가하고 온도가 하강하면 저항이 감소합니다.

작동 중 전압이 공급되면 전기저항 센서를 통해 전류가 흐릅니다. 

저항소자는 굉장히 약하기 때문에 Process와 바로 닿으면 안됩니다. 따라서 센서의 내구도 향상을 위해 써모웰을 사용합니다. 위의 Protecting tube를 써모웰 부분으로 이해하면 되겠습니다. 

(써모웰은 다양한 구조가 있으며 저항 소자와 연결하는 부분도 중요하기 때문에 이에 대한 자세한 내용은 이후에 다루도록 하겠습니다)

Process connector의 왼쪽은 측정한 온도를 운전자,Reciever, HMI에 보내는 역할을 하는 부분입니다.

리드 와이어 타입에 따라 전류 전달방식이 다릅니다.

3. RTD 리드와이어 수량에 따른 타입 분류

앞서 꾸준히 센서로부터 저항값을 읽어들이기 위해 Power Supply로 전류, 전압을 공급해야 한다고 말씀드렸습니다.

RTD는 Power Supply를 통해 전류를 공급받고 4~20mA 전류로 Reciever, HMI, 운전자에 전달합니다. (DCS라고 보면 됩니다) 

현장에서는 2wire, 3wire, 4wire 3가지의 방법을 통해 위 과정을 반복하고 다음 그림과 같습니다.

[위 내용은 조금 더 공부가 필요하기 때문에 더 공부한 후 글을 수정해서 올리도록 하겠습니다]

이상 RTD에 관한 포스팅이었습니다.

온도계는 무엇이고 언제 왜 누가 어디서 어떻게 사용하는 걸까요?

What? (온도계 정의)

온도계는 무엇일까요?

온도계는 물체의 온도를 측정하는 장치입니다.

온도는 물체의 열적 에너지 상태를 나타내며, 그에 따라 물체의 신체 상태와 화학 반응이 크게 영향을 받습니다.

When? (온도계 사용 시기)

그렇다면 온도계는 언제 사용하는 걸까요?

온도계는 산업 현장, 연구소, 의료기관, 농업 등 다양한 분야에서 사용됩니다.

온도를 통해 공정 중 상태를 확인하거나, 안전한 작업 환경을 유지하고, 정확한 기능을 수행하도록 장비를 제어합니다.

Why? (온도계 사용 이유)

온도계는 왜 사용하는 걸까요?

온도계를 사용하는 이유는 다양합니다.

가장 중요한 이유는 온도 측정이 필요한 과정에서 정확하고 빠른 결과를 얻기 위해서입니다. 온도 측정은 공정 제어, 품질 관리, 안전 및 환경 보호 등에 활용됩니다.

Who? (온도계 사용자)

이제 온도계를 왜 사용하는지 알겠으니 다음으로 온도계는 누가 사용할까요?

온도계는 다양한 산업 분야에서 사용됩니다. 정유회사, 화학 플랜트, 식품 가공 공장, 연구소, 의료기관, 농업 등에서 온도계를 사용해 온도를 측정하고 제어합니다.

Where? (온도계 설치 위치)

다음으로 온도계는 어디에 설치할까요?

온도계는 다양한 곳에 설치됩니다.

정확한 위치는 공정과 시스템에 따라 다르지만 일반적인 경우엔 다음과 같습니다:

• 공정 온도 제어: 제품 생산 과정에서 정확한 온도를 유지하기 위해 온도계가 설치되며 필요에 따라 온도 조절이 이루어집니다.
• 기계 및 설비 온도 감시: 공장 설비의 온도를 상시 모니터링하여 과도한 온도 상승으로 인한 손상을 예방하고, 에너지 효율을 높여 비용 절감에 기여합니다.
• 온실 및 사육 환경 관리: 농업이나 축산 분야에서는 온도계를 사용해 작물이나 동물의 생장에 적합한 온도 조건을 유지합니다.
• 의료시설 및 연구소: 온도가 중요한 건강 상태 및 실험 결과에 큰 영향을 미치기 때문에, 정확한 온도 측정 및 관리가 필요합니다.

How? (온도계 원리)

그렇다면 온도계는 어떻게 온도를 측정할까요?

온도계의 원리는 다양하며, 여기에는 bi-metal, 액체 온도계, 가스 온도계, 전기전자식 온도계 등이 포함됩니다.

• bi-metal 온도계: 다른 금속 두 가지를 접합하고, 금속이 온도에 따라 변형을 일으켜 온도를 측정합니다.
• 액체 온도계: 액체의 열팽창 원리를 이용해 온도를 측정합니다. 대표적으로 마크스웰 온도계가 있습니다.
• 가스 온도계: 기체의 열팽창 원리를 이용하여 온도를 측정합니다.
• 전기전자식 온도계: 온도에 따른 전기적인 변화를 이용해 온도를 측정합니다. 대표적인 예로는 열전대(thermocouple)와 RTD(resistance temperature detector)가 있습니다.

이상 온도계에 대해 알아보았습니다.