Για παράδειγμα, στους 0℃ είναι περίπου 100Ω και στους 100℃ είναι περίπου 138,5Ω.
Έτσι, όταν κάνετε επιτόπιες κρίσεις σχετικά με τη θερμοκρασία του Pt100, στην πραγματικότητα πρέπει πρώτα να μετρήσετε την τρέχουσα τιμή αντίστασής του και στη συνέχεια να τη μετατρέψετε στην αντίστοιχη θερμοκρασία σε βαθμούς Κελσίου με βάση τη σχέση μεταξύ αντίστασης και θερμοκρασίας.
Όταν ο πομπός μετρά Pt100, δίνει στον αισθητήρα ένα σχετικά μικρό και σταθερό ρεύμα μέτρησης και στη συνέχεια μετρά την τάση και στα δύο άκρα του. Χρησιμοποιώντας την τάση και το ρεύμα, υπολογίζεται η τιμή αντίστασης.
R = U / I
Αφού ληφθεί η τιμή αντίστασης, ο πομπός τη μετατρέπει στην πραγματική θερμοκρασία σύμφωνα με την τυπική κλίμακα Pt100.
Αυτή η διαδικασία μπορεί να γίνει κατανοητή ως: Θερμοκρασία → Αντίσταση → Τιμή θερμοκρασίας → Τυπικό σήμα.
III. Καλωδίωση σειράς Pt100
Η τιμή αντίστασης του Pt100 δεν είναι υψηλή, επομένως η αντίσταση των καλωδίων σύνδεσης θα επηρεάσει το αποτέλεσμα της μέτρησης.
Για παράδειγμα, εάν το Pt100 είναι επί του παρόντος 110 Ω, αλλά τα δύο καλώδια έχουν συνολική αντίσταση 2 Ω, όταν μετρηθεί στο σύστημα δύο καλωδίων, το όργανο θα δει 112 Ω και αυτό το επιπλέον 2Ω θα υπολογιστεί επίσης ως αντίσταση του Pt100 και η τελική εμφανιζόμενη θερμοκρασία θα είναι υψηλότερη.
Επομένως, το πλεονέκτημα του συστήματος δύο συρμάτων είναι ότι η καλωδίωση είναι απλή, αλλά το μειονέκτημα είναι επίσης προφανές. Η αντίσταση του καλωδίου στο πεδίο θα μεταφερθεί στο αποτέλεσμα της μέτρησης.
Το σύστημα τριών συρμάτων αντισταθμίζει την αντίσταση των καλωδίων σύνδεσης μέσω του κυκλώματος μέτρησης και χρησιμοποιείται ευρέως σε βιομηχανικούς τομείς.
Το σύστημα τεσσάρων συρμάτων διαχωρίζει τη γραμμή ρεύματος μέτρησης και τη γραμμή ανίχνευσης τάσης, γεγονός που μπορεί να μειώσει περαιτέρω το σφάλμα που προκαλείται από την αντίσταση των καλωδίων σύνδεσης και είναι κατάλληλο για περιπτώσεις με υψηλότερες απαιτήσεις ακρίβειας.
Όταν αντιμετωπίζετε μια θερμοκρασία Pt100 που είναι σταθερά υψηλή ή χαμηλή στο πεδίο, μην υποθέσετε αμέσως ότι ο αισθητήρας έχει σπάσει. Η μέθοδος καλωδίωσης, η αντίσταση του καλωδίου, εάν ο ακροδέκτης σύνδεσης είναι χαλαρός και εάν υπάρχει οξείδωση, όλα αυτά πρέπει να ελεγχθούν μαζί.
IV. Μέτρηση θερμοκρασίας θερμοστοιχείου
Η μέθοδος μέτρησης των θερμοστοιχείων είναι διαφορετική από την Pt100.
Τα θερμοστοιχεία και το Pt100 δεν βασίζονται στην ίδια αρχή. Αποτελούνται από δύο διαφορετικούς μεταλλικούς αγωγούς. Για παράδειγμα, το θερμοστοιχείο τύπου Κ που χρησιμοποιείται συνήθως στο χωράφι είναι συνήθως νικέλιο-χρώμιο - νικέλιο-πυρίτιο.
Αυτά τα δύο μέταλλα συγκολλούνται μεταξύ τους στο μπροστινό άκρο για να σχηματίσουν το άκρο μέτρησης. Εφόσον υπάρχει διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του άκρου μέτρησης και του άκρου αναφοράς, θα δημιουργηθεί ένα θερμοηλεκτρικό δυναμικό.
Αυτή η τάση είναι πολύ μικρή, γενικά στο επίπεδο millivolt.
Μετά τις αλλαγές της θερμοκρασίας, θα αλλάξει και το θερμοηλεκτρικό δυναμικό.
Η διαδικασία μετατροπής σήματος μπορεί να γίνει κατανοητή ως εξής: Η διαφορά θερμοκρασίας γίνεται πρώτα ένα πολύ μικρό σήμα millivolt και στη συνέχεια το όργανο μετατρέπει αυτό το σήμα millivolt σε θερμοκρασία.
Αφού συνδεθεί ο πομπός θερμοκρασίας στο θερμοστοιχείο, το κύριο καθήκον είναι να μετρήσετε την έξοδο σήματος millivolt από αυτό και στη συνέχεια να υπολογίσετε τη θερμοκρασία σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά που αντιστοιχούν σε διαφορετικούς αριθμούς κλίμακας όπως τύπου K, J-type, S-type και T-type.
Τα υλικά που χρησιμοποιούνται για θερμοστοιχεία τύπου Κ, τύπου J, τύπου S και τύπου Τ είναι διαφορετικά και η αντίστοιχη σχέση μεταξύ θερμοκρασίας και θερμοηλεκτρικού δυναμικού είναι επίσης διαφορετική. Επομένως, οι παράμετροι του πομπού πρέπει να είναι συνεπείς με τον τύπο του θερμοστοιχείου στο πεδίο.
V. Αποζημίωση Ψυχρού Κόμβου
Το θερμοστοιχείο αντανακλά τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του άκρου μέτρησης και του άκρου αναφοράς.
Ας υποθέσουμε ότι το άκρο της μέτρησης τοποθετείται σε έναν κλίβανο 500℃ και το άλλο άκρο είναι συνδεδεμένο με τον πομπό θερμοκρασίας. Αυτή τη στιγμή, το θερμοηλεκτρικό δυναμικό που παράγεται από το θερμοστοιχείο δεν σχετίζεται μόνο με τη θερμοκρασία στον κλίβανο, αλλά και με τη θερμοκρασία κοντά στον ακροδέκτη σύνδεσης του πομπού.
Εάν η θερμοκρασία περιβάλλοντος στον ακροδέκτη σύνδεσης αλλάξει, το αντίστοιχο θερμοηλεκτρικό δυναμικό θα αλλάξει επίσης για την ίδια θερμοκρασία κλιβάνου.
Επομένως, ο πομπός θερμοκρασίας τύπου εισόδου θερμοστοιχείου θα ανιχνεύσει τη θερμοκρασία κοντά στον ακροδέκτη σύνδεσης και θα υπολογίσει αυτή την επίδραση, που είναι η αντιστάθμιση ψυχρής διασταύρωσης.
Εάν η θερμοκρασία του θερμοστοιχείου κυμαίνεται τυχαία, μετατοπίζεται αργά ή δεν ταιριάζει με την πραγματική κατάσταση στο εργοτάξιο, γενικά, ελέγξτε εάν ο θετικός και ο αρνητικός πόλος συνδέονται αντίστροφα, εάν το καλώδιο αντιστάθμισης χρησιμοποιείται σωστά, εάν η θερμοκρασία κοντά στον ακροδέκτη σύνδεσης αλλάζει σημαντικά και, στη συνέχεια, ελέγξτε εάν υπάρχει πρόβλημα με την αντιστάθμιση ψυχρής σύνδεσης.
VI. Γιατί Χρειάζεται Μετάδοση
Το Pt100 εκπέμπει αλλαγές αντίστασης, ενώ το θερμοστοιχείο μεταδίδει σήματα millivolt. Και τα δύο αυτά σήματα είναι κατάλληλα για επιτόπια μέτρηση και δεν είναι κατάλληλα για αποστολή πολύ μακριά στο δωμάτιο ελέγχου.
Το Pt100 είναι ευαίσθητο στην επίδραση της αντίστασης γραμμής.
Το πλάτος του σήματος του θερμοστοιχείου είναι πολύ μικρό. Οι ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές που δημιουργούνται από κινητήρες, μετατροπείς συχνότητας και καλώδια υψηλής ισχύος στο πεδίο μπορούν επίσης να επηρεάσουν εύκολα τη σταθερότητα της μέτρησης.
Ως εκ τούτου, θα προστεθούν πομποί θερμοκρασίας στο χώρο. Πρώτα, αυτά τα ακατέργαστα σήματα θα συλλεχθούν, στη συνέχεια θα ενισχυθούν, θα φιλτραριστούν, θα αντισταθμιστούν και θα γραμμικοποιηθούν και τελικά θα ενοποιηθούν σε τυπικά σήματα που είναι πιο εύκολο να λάβουν το PLC και το DCS.
Οι κοινές φόρμες εξόδου περιλαμβάνουν 4-20mA, 0-10V, HART, RS485, Modbus κ.λπ.
Μεταξύ αυτών, τα 4-20mA χρησιμοποιούνται ευρέως στο πεδίο.
Επτά. Έξοδος 4-20 mA
Για παράδειγμα, εάν ένας πομπός θερμοκρασίας έχει εύρος 0-200℃ και η έξοδος είναι 4-20mA, τότε το 0℃ αντιστοιχεί σε 4mA και το 200℃ αντιστοιχεί σε 20mA. Οι ενδιάμεσες τιμές είναι γενικά ανάλογες του εύρους. Το 0℃ αντιστοιχεί σε 4mA, το 100℃ αντιστοιχεί σε 12mA και το 200℃ αντιστοιχεί σε 20mA.
Εάν το ρεύμα στο κύκλωμα πεδίου μετρηθεί ότι είναι 16mA, τότε η θερμοκρασία μπορεί να μετατραπεί χρησιμοποιώντας τη μέθοδο "αφαίρεση 4mA από το πραγματικό ρεύμα, διαιρέστε με 16mA, πολλαπλασιάστε με το εύρος και προσθέστε το κατώτερο όριο του εύρους". Αντικατάσταση του εύρους 0-200℃: (16-4) ÷ 16 × 200 = 150℃.
Επομένως, 16mA αντιστοιχεί σε 150℃.
Το 4mA έχει επίσης μια πρακτική λειτουργία ως το σημείο εκκίνησης της σειράς.
Υπό κανονικές συνθήκες, ακόμα κι αν η πραγματική θερμοκρασία είναι ακριβώς στο κατώτερο όριο του εύρους, θα πρέπει να υπάρχει ρεύμα περίπου 4 mA στο κύκλωμα. εάν πέσει κοντά στα 0 mA, συνήθως δεν είναι σήμα κανονικής θερμοκρασίας και η τροφοδοσία, η καλωδίωση, οι ακροδέκτες και ολόκληρο το κύκλωμα ρεύματος πρέπει να ελεγχθούν προσεκτικά.
Τα 4-20mA χρησιμοποιούνται ευρέως στο πεδίο και ένας σημαντικός λόγος είναι ότι είναι σχετικά εύκολος ο χειρισμός για μετάδοση σε μεγάλες αποστάσεις. Θα υπάρξει μια ορισμένη πτώση τάσης στη γραμμή ή κάποια ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή στο πεδίο, και είναι σχετικά πιο εύκολο να αντιμετωπιστεί σε σύγκριση με άλλες μεθόδους.
VIII. Εσωτερική Επεξεργασία
Μετά τη λήψη του σήματος από τον αισθητήρα, ο πομπός θερμοκρασίας υποβάλλεται επίσης σε διάφορα στάδια επεξεργασίας.
1. Λήψη σήματος.
Ο πομπός συνδέεται με το Pt100 στο μπροστινό μέρος, το οποίο μετρά την αλλαγή αντίστασης. Είναι συνδεδεμένο με το θερμοστοιχείο, το οποίο μετρά το σήμα millivolt. Επομένως, οι ρυθμίσεις παραμέτρων πρέπει να είναι συνεπείς με τον πραγματικό τύπο αισθητήρα στο πεδίο.
2. Ενίσχυση και φιλτράρισμα.
Η έξοδος του θερμοστοιχείου είναι αρκετά millivolt έως αρκετές δεκάδες millivolt. Το σήμα είναι σχετικά μικρό, επομένως το μπροστινό άκρο του πομπού συνήθως χρειάζεται να ενισχυθεί και ο θόρυβος και οι παρεμβολές που εισέρχονται από το πεδίο πρέπει να φιλτράρονται όσο το δυνατόν περισσότερο.
3. Γραμμικοποίηση.
Είτε πρόκειται για Pt100 είτε για θερμοστοιχείο, τα αρχικά σήματα και η θερμοκρασία τους δεν μπορούν απλά να υπολογιστούν από την αρχή μέχρι το τέλος χρησιμοποιώντας μια απλή αναλογία. Επομένως, η εσωτερική μετατροπή του οργάνου πρέπει να ακολουθεί τα αντίστοιχα τυπικά χαρακτηριστικά κλίμακας.
4. Αποζημίωση και Διόρθωση.
Για τα θερμοστοιχεία, εκτός από τη μετατροπή κλίμακας, πρέπει να γίνει και αντιστάθμιση ψυχρής διασταύρωσης. ορισμένοι έξυπνοι πομποί θερμοκρασίας θα διορθώσουν περαιτέρω τη μετατόπιση θερμοκρασίας, το σημείο μηδέν ή την απόκλιση του αισθητήρα του εσωτερικού κυκλώματος.
Μετά από αυτά τα βήματα επεξεργασίας σήματος, ο πομπός μετατρέπει την τελική θερμοκρασία σε 4-20 mA ή την στέλνει σε PLC, DCS, μετρητές οθόνης ή συστήματα απόκτησης μέσω μεθόδων ψηφιακής επικοινωνίας HART ή fieldbus.
IX. Σύστημα δύο καλωδίων
Πολλοί πομποί θερμοκρασίας 4-20 mA χρησιμοποιούν μέθοδο σύνδεσης δύο καλωδίων.
Αυτά τα δύο καλώδια είναι υπεύθυνα τόσο για την παροχή ρεύματος όσο και για τη μετάδοση του σήματος μέτρησης.
Ο πομπός, το τροφοδοτικό και η μονάδα αναλογικής εισόδου του συστήματος ελέγχου συνδέονται σε σειρά στο ίδιο κύκλωμα ρεύματος. Ο πομπός λαμβάνει την απαιτούμενη ισχύ για τη λειτουργία του από το κύκλωμα και μετατρέπει τις πληροφορίες θερμοκρασίας σε 4-20 mA ρυθμίζοντας το ρεύμα του κυκλώματος.
Οι κοινοί πομποί θερμοκρασίας δύο καλωδίων στο χωράφι, όπου το τροφοδοτικό και το σήμα 4-20 mA χρησιμοποιούν το ίδιο ζεύγος καλωδίων, και τα δύο τροφοδοτούν τον πομπό και επιστρέφουν το σήμα μέτρησης στο σύστημα ελέγχου.
Χ. Περίληψη
Εάν η επί τόπου ένδειξη θερμοκρασίας είναι ανακριβής, δεν σημαίνει απαραίτητα ότι ο πομπός θερμοκρασίας είναι ελαττωματικός.
Το κύκλωμα μέτρησης θερμοκρασίας είναι: αισθητήρας θερμοκρασίας → καλώδιο σύνδεσης → μπλοκ ακροδεκτών → πομπός θερμοκρασίας → κύκλωμα 4-20 mA → μονάδα αναλογικής εισόδου → PLC ή DCS.
Ανεξάρτητα από το ποιο τμήμα αυτής της αλυσίδας είναι ελαττωματικό, η θερμοκρασία που εμφανίζεται στο κεντρικό χειριστήριο μπορεί να είναι μη φυσιολογική. Επομένως, κατά την αντιμετώπιση προβλημάτων, δεν πρέπει να εστιάσετε μόνο στον αισθητήρα ή στον πομπό.
Επομένως, κατά τη διεξαγωγή της έρευνας, μια πιο αποτελεσματική προσέγγιση είναι η διεξαγωγή των ελέγχων βήμα προς βήμα κατά μήκος της κατεύθυνσης μετάδοσης του σήματος.
Ο πομπός θερμοκρασίας δεν "μετράει απευθείας τη θερμοκρασία", αλλά μάλλον μετατρέπει και μεταδίδει με ακρίβεια το σήμα θερμοκρασίας μεταξύ του επί τόπου αισθητήρα και του συστήματος ελέγχου.
-- Απόσπασμα από τον επίσημο λογαριασμό ενός ομοτίμου
Yuyao Huangong automation instruments factory