De exemplu, la 0℃ este de aproximativ 100Ω, iar la 100℃ este de aproximativ 138,5Ω.
Deci, atunci când faceți judecăți la fața locului cu privire la temperatura lui Pt100, este de fapt să măsurați mai întâi valoarea rezistenței sale curente și apoi să o convertiți în temperatura corespunzătoare în grade Celsius, pe baza relației dintre rezistență și temperatură.
Când transmițătorul măsoară Pt100, acesta oferă senzorului un curent de măsurare relativ mic și stabil și apoi măsoară tensiunea la ambele capete ale acestuia. Folosind tensiunea și curentul, se calculează valoarea rezistenței.
R = U/I
După obținerea valorii rezistenței, transmițătorul o convertește în temperatura reală conform scalei standard de Pt100.
Acest proces poate fi înțeles ca: Temperatură → Rezistență → Valoarea temperaturii → Semnal standard.
III. Cablaj din seria Pt100
Valoarea rezistenței Pt100 nu este mare, astfel încât rezistența firelor de conectare va afecta rezultatul măsurării.
De exemplu, dacă Pt100 este în prezent 110Ω, dar cele două fire au o rezistență totală de 2Ω, atunci când este măsurat în sistemul cu două fire, instrumentul va vedea 112Ω, iar acest 2Ω suplimentar va fi calculat și ca rezistență a lui Pt100, iar temperatura finală afișată va fi mai mare.
Prin urmare, avantajul sistemului cu două fire este că cablarea este simplă, dar și dezavantajul este evident. Rezistența cablului în câmp va fi adusă în rezultatul măsurării.
Sistemul cu trei fire compensează rezistența firelor de legătură prin circuitul de măsurare și este utilizat pe scară largă în domeniile industriale.
Sistemul cu patru fire separă linia curentului de măsurare și linia de detectare a tensiunii, ceea ce poate reduce și mai mult eroarea cauzată de rezistența firelor de conectare și este potrivit pentru ocazii cu cerințe mai mari de precizie.
Când întâlniți o temperatură Pt100 care este constant ridicată sau scăzută în câmp, nu presupuneți imediat că sonda este spartă. Metoda de cablare, rezistența cablului, dacă terminalul de conectare este slăbit și dacă există oxidare, toate acestea trebuie verificate împreună.
IV. Măsurarea temperaturii termocuplului
Metoda de măsurare a termocuplurilor este diferită de Pt100.
Termocuplurile și Pt100 nu se bazează pe același principiu. Sunt compuse din doi conductori metalici diferiți. De exemplu, termocuplul de tip K folosit în mod obișnuit în domeniu este de obicei nichel-crom - nichel-siliciu.
Aceste două metale sunt sudate împreună la capătul din față pentru a forma capătul de măsurare. Atâta timp cât există o diferență de temperatură între capătul de măsurare și capătul de referință, va fi generat un potențial termoelectric.
Această tensiune este foarte mică, în general la nivelul milivoltilor.
După schimbarea temperaturii, se va modifica și potențialul termoelectric.
Procesul de conversie a semnalului poate fi înțeles ca: diferența de temperatură devine mai întâi un semnal de milivolt foarte mic, iar apoi instrumentul convertește acest semnal de milivolt în temperatură.
După ce transmițătorul de temperatură este conectat la termocuplu, sarcina principală este de a măsura semnalul de milivolt ieșit de acesta și apoi de a calcula temperatura în funcție de caracteristicile corespunzătoare diferitelor numere de scară, cum ar fi tipul K, tipul J, tipul S și tipul T.
Materialele utilizate pentru termocuplurile de tip K, tip J, tip S și tip T sunt diferite, iar relația corespunzătoare dintre temperatură și potențialul termoelectric este, de asemenea, diferită. Prin urmare, parametrii transmițătorului trebuie să fie în concordanță cu tipul de termocuplu din câmp.
V. Compensarea joncțiunii la rece
Termocuplul reflectă diferența de temperatură dintre capătul de măsurare și capătul de referință.
Să presupunem că capătul de măsurare este plasat într-un cuptor de 500℃, iar celălalt capăt este conectat la transmițătorul de temperatură. În acest moment, potențialul termoelectric generat de termocuplu nu este legat doar de temperatura din cuptor, ci și de temperatura din apropierea terminalului de conectare al transmițătorului.
Dacă temperatura mediului la borna de conectare se modifică, potențialul termoelectric corespunzător se va modifica și pentru aceeași temperatură a cuptorului.
Prin urmare, transmițătorul de temperatură de tip intrare cu termocuplu va detecta temperatura din apropierea terminalului de conectare și va calcula această influență, care este compensarea joncțiunii la rece.
Dacă temperatura termocuplului fluctuează aleatoriu, se deplasează lent sau nu se potrivește cu situația reală de la fața locului, în general, verificați dacă polii pozitivi și negativi sunt conectați invers, dacă firul de compensare este utilizat corect, dacă temperatura din apropierea terminalului de conectare se modifică semnificativ și apoi verificați dacă există o problemă cu compensarea joncțiunii la rece.
VI. De ce trebuie transmis
Pt100 transmite modificări de rezistență, în timp ce termocuplul transmite semnale de milivolti. Ambele semnale sunt potrivite pentru măsurarea la fața locului și nu sunt potrivite pentru a fi trimise foarte departe în camera de control.
Pt100 este susceptibil la influența rezistenței liniei.
Amplitudinea semnalului termocuplului este foarte mică. Interferențele electromagnetice generate de motoare, convertoare de frecvență și cabluri de mare putere în câmp pot afecta, de asemenea, cu ușurință stabilitatea măsurării.
Prin urmare, la fața locului vor fi adăugate transmițătoare de temperatură. În primul rând, aceste semnale brute vor fi colectate, apoi amplificate, filtrate, compensate și liniarizate și, în final, unificate în semnale standard care sunt mai ușor de primit de PLC și DCS.
Formele de ieșire comune includ 4-20mA, 0-10V, HART, RS485, Modbus etc.
Printre acestea, 4-20mA este utilizat pe scară largă în domeniu.
Șapte. Ieșire 4-20mA
De exemplu, dacă un transmițător de temperatură are un interval de 0-200℃ și ieșirea este 4-20mA, atunci 0℃ corespunde la 4mA și 200℃ corespunde la 20mA. Valorile dintre acestea sunt în general proporționale cu intervalul. 0℃ corespunde la 4mA, 100℃ corespunde la 12mA, iar 200℃ corespunde la 20mA.
Dacă curentul din circuitul de câmp este măsurat ca fiind de 16 mA, atunci temperatura poate fi convertită folosind metoda „scădeți 4mA din curentul real, împărțiți cu 16mA, înmulțiți cu intervalul și adăugați limita inferioară a intervalului”. Înlocuind intervalul 0-200℃: (16-4) ÷ 16 × 200 = 150℃.
Prin urmare, 16mA corespunde cu 150℃.
4mA are, de asemenea, o funcție practică ca punct de plecare al intervalului.
În circumstanțe normale, chiar dacă temperatura reală este exact la limita inferioară a intervalului, ar trebui să existe totuși aproximativ 4 mA de curent în circuit; dacă scade la aproape 0mA, de obicei nu este un semnal de temperatură normal, iar sursa de alimentare, cablarea, bornele și întregul circuit de curent trebuie verificate cu atenție.
4-20mA este utilizat pe scară largă în domeniu, iar un motiv important este că este relativ ușor de manevrat pentru transmisia pe distanțe lungi. Va exista o anumită cădere de tensiune pe linie sau unele interferențe electromagnetice în câmp și este relativ mai ușor de tratat în comparație cu alte metode.
VIII. Prelucrare Internă
După primirea semnalului de la senzor, transmițătorul de temperatură trece și el la mai multe etape de procesare.
1. Achiziția semnalului.
Transmițătorul este conectat la Pt100 în față, care măsoară schimbarea rezistenței; este conectat la termocuplul, care măsoară semnalul milivolt. Prin urmare, setările parametrilor trebuie să fie în concordanță cu tipul real de senzor din teren.
2. Amplificare și filtrare.
Ieșirea termocuplului este de la câțiva milivolți până la câteva zeci de milivolți. Semnalul este relativ mic, astfel încât partea frontală a transmițătorului trebuie de obicei amplificată, iar zgomotul și interferențele aduse din câmp trebuie filtrate cât mai mult posibil.
3. Linearizarea.
Fie că este vorba de Pt100 sau de termocuplu, semnalele lor originale și temperatura nu pot fi calculate pur și simplu de la început până la sfârșit folosind o proporție simplă. Prin urmare, conversia internă a instrumentului trebuie să urmeze caracteristicile standard corespunzătoare ale scalei.
4. Compensare și corectare.
Pentru termocupluri, pe lângă conversia la scară, trebuie făcută și compensarea joncțiunii la rece; unele transmițătoare inteligente de temperatură vor corecta în continuare deviația de temperatură a circuitului intern, punctul zero sau deviația senzorului.
După acești pași de procesare a semnalului, transmițătorul convertește temperatura finală în 4-20mA sau o trimite către PLC, DCS, contoare de afișare sau sisteme de achiziție prin metode de comunicare digitală HART sau fieldbus.
IX. Sistem cu două fire
Multe transmițătoare de temperatură 4-20mA folosesc o metodă de conectare cu două fire.
Aceste două fire sunt responsabile atât pentru alimentarea cu energie, cât și pentru transmiterea semnalului de măsurare.
Transmițătorul, sursa de alimentare și modulul de intrare analogic al sistemului de control sunt conectate în serie în același circuit de curent. Transmițătorul obține puterea necesară funcționării sale din circuit și transformă informațiile despre temperatură în 4-20mA prin reglarea curentului circuitului.
Transmițătoarele obișnuite de temperatură cu două fire din câmp, unde sursa de alimentare și semnalul 4-20mA folosesc aceeași pereche de fire, ambele furnizează energie transmițătorului și returnează semnalul de măsurare la sistemul de control.
X. Rezumat
Dacă afișarea temperaturii la fața locului este incorectă, nu înseamnă neapărat că transmițătorul de temperatură este defect.
Circuitul de măsurare a temperaturii este: senzor de temperatură → fir de conectare → bloc terminal → transmițător de temperatură → circuit 4-20 mA → modul de intrare analogică → PLC sau DCS.
Indiferent care parte a acestui lanț este defectă, temperatura afișată pe controlul central poate fi anormală. Prin urmare, atunci când depanați, nu trebuie să vă concentrați doar pe senzor sau transmițător.
Prin urmare, atunci când se efectuează investigația, o abordare mai eficientă este efectuarea verificărilor pas cu pas pe direcția de transmitere a semnalului.
Transmițătorul de temperatură nu „măsoară în mod direct temperatura”, ci mai degrabă convertește și transmite cu precizie semnalul de temperatură între senzorul de la fața locului și sistemul de control.
-- Extras din contul oficial al unui coleg
Yuyao Huangong automation instruments factory
