Například při 0 ℃ je to přibližně 100 Ω a při 100 ℃ je přibližně 138,5 Ω.
Takže při posuzování teploty Pt100 na místě je ve skutečnosti nejprve změřit jeho aktuální hodnotu odporu a poté ji převést na odpovídající teplotu ve stupních Celsia na základě vztahu mezi odporem a teplotou.
Když převodník měří Pt100, dává senzoru relativně malý a stabilní měřicí proud a poté měří napětí na obou jeho koncích. Pomocí napětí a proudu se vypočítá hodnota odporu.
R = U/I
Po zjištění hodnoty odporu ji převodník převede na skutečnou teplotu podle standardní stupnice Pt100.
Tento proces lze chápat jako: Teplota → Odpor → Hodnota teploty → Standardní signál.
III. Zapojení řady Pt100
Hodnota odporu Pt100 není vysoká, takže odpor propojovacích vodičů ovlivní výsledek měření.
Pokud je například Pt100 aktuálně 110Ω, ale oba vodiče mají celkový odpor 2Ω, při měření ve dvouvodičovém systému přístroj uvidí 112Ω a tyto dodatečné 2Ω budou také vypočítány jako odpor Pt100 a konečná zobrazená teplota bude vyšší.
Výhodou dvouvodičového systému je tedy jednoduchá elektroinstalace, nevýhoda je však také zřejmá. Odpor kabelu v poli bude uveden do výsledku měření.
Třívodičový systém kompenzuje odpor propojovacích vodičů přes měřicí obvod a je široce používán v průmyslových oblastech.
Čtyřvodičový systém odděluje vedení měřicího proudu a vedení detekce napětí, což může dále snížit chybu způsobenou odporem propojovacích vodičů a je vhodné pro příležitosti s vyššími požadavky na přesnost.
Když se v terénu setkáte s teplotou Pt100, která je trvale vysoká nebo nízká, nepředpokládejte okamžitě, že je sonda rozbitá. Způsob zapojení, odpor kabelu, zda je uvolněná připojovací svorka a zda nedochází k oxidaci, to vše je třeba zkontrolovat společně.
IV. Termočlánkové měření teploty
Metoda měření termočlánků je odlišná od Pt100.
Termočlánky a Pt100 nejsou založeny na stejném principu. Skládají se ze dvou různých kovových vodičů. Například běžně používaný termočlánek typu K v oboru je obvykle nikl-chrom - nikl-křemík.
Tyto dva kovy jsou na předním konci svařeny a tvoří měřicí konec. Dokud existuje teplotní rozdíl mezi měřicím koncem a referenčním koncem, bude se generovat termoelektrický potenciál.
Toto napětí je velmi malé, obvykle na úrovni milivoltů.
Po změnách teploty se změní i termoelektrický potenciál.
Proces převodu signálu lze chápat jako: Teplotní rozdíl se nejprve stane velmi malým milivoltovým signálem a poté přístroj převede tento milivoltový signál na teplotu.
Po připojení snímače teploty k termočlánku je hlavním úkolem změřit jeho výstup milivoltového signálu a poté vypočítat teplotu podle charakteristik odpovídajících různým číslům stupnice, jako je typ K, typ J, typ S a typ T.
Materiály použité pro termočlánky typu K, J, S a T jsou různé a liší se také odpovídající vztah mezi teplotou a termoelektrickým potenciálem. Proto musí být parametry převodníku v souladu s typem termočlánku v terénu.
V. Kompenzace studeného konce
Termočlánek odráží teplotní rozdíl mezi měřicím koncem a referenčním koncem.
Předpokládejme, že měřicí konec je umístěn v peci o teplotě 500 °C a druhý konec je připojen k vysílači teploty. V tomto okamžiku termoelektrický potenciál generovaný termočlánkem nesouvisí pouze s teplotou v peci, ale také s teplotou v blízkosti připojovací svorky vysílače.
Pokud se změní okolní teplota na připojovací svorce, změní se při stejné teplotě pece také odpovídající termoelektrický potenciál.
Proto teplotní vysílač typu termočlánkového vstupu zjistí teplotu v blízkosti připojovací svorky a vypočítá tento vliv, kterým je kompenzace studeného konce.
Pokud teplota termočlánku náhodně kolísá, pomalu se pohybuje nebo neodpovídá skutečné situaci na místě, obecně zkontrolujte, zda jsou kladné a záporné póly připojeny obráceně, zda je správně použit kompenzační vodič, zda se výrazně nemění teplota v blízkosti připojovací svorky, a poté zkontrolujte, zda není problém s kompenzací studeného konce.
VI. Proč je potřeba vysílat
Pt100 přenáší změny odporu, zatímco termočlánek přenáší milivoltové signály. Oba tyto signály jsou vhodné pro měření na místě a nejsou vhodné pro zasílání příliš daleko do velínu.
Pt100 je citlivý na vliv odporu vedení.
Amplituda signálu termočlánku je velmi malá. Elektromagnetické rušení generované motory, frekvenčními měniči a vysokovýkonnými kabely v poli může také snadno ovlivnit stabilitu měření.
Na místě proto přibudou vysílače teploty. Nejprve budou tyto surové signály shromážděny, poté zesíleny, filtrovány, kompenzovány a linearizovány a nakonec sjednoceny do standardních signálů, které PLC a DCS snáze přijímají.
Mezi běžné výstupní formy patří 4-20mA, 0-10V, HART, RS485, Modbus atd.
Mezi nimi je v terénu široce používán 4-20 mA.
Sedm. Výstup 4-20mA
Pokud má například snímač teploty rozsah 0-200℃ a výstup je 4-20mA, pak 0℃ odpovídá 4mA a 200℃ odpovídá 20mA. Hodnoty mezi nimi jsou obecně úměrné rozsahu. 0 ℃ odpovídá 4 mA, 100 ℃ odpovídá 12 mA a 200 ℃ odpovídá 20 mA.
Pokud je naměřený proud v obvodu pole 16 mA, pak lze teplotu převést pomocí metody „odečíst 4 mA od skutečného proudu, vydělit 16 mA, vynásobit rozsahem a přidat spodní hranici rozsahu“. Nahrazení rozsahu 0-200℃: (16-4) ÷ 16 × 200 = 150℃.
Proto 16mA odpovídá 150℃.
4mA má také praktickou funkci jako výchozí bod rozsahu.
Za normálních okolností, i když je skutečná teplota přesně na spodní hranici rozsahu, by v obvodu měly být stále asi 4 mA proudu; pokud klesne blízko k 0 mA, obvykle se nejedná o normální teplotní signál a je třeba pečlivě zkontrolovat napájení, kabeláž, svorky a celý proudový obvod.
4-20 mA je v této oblasti široce používán a jedním z důležitých důvodů je, že se s ním poměrně snadno manipuluje pro přenos na dlouhé vzdálenosti. Dojde k určitému úbytku napětí na vedení nebo k nějakému elektromagnetickému rušení v poli a je relativně snazší se s tím vypořádat ve srovnání s jinými metodami.
VIII. Interní zpracování
Po přijetí signálu ze snímače podstoupí teplotní převodník také několik kroků zpracování.
1. Získávání signálu.
Vysílač je na přední straně připojen k Pt100, který měří změnu odporu; je připojen k termočlánku, který měří milivoltový signál. Proto musí být nastavení parametrů konzistentní se skutečným typem snímače v terénu.
2. Amplifikace a filtrace.
Výstup termočlánku je několik milivoltů až několik desítek milivoltů. Signál je relativně malý, takže přední konec vysílače je obvykle potřeba zesílit a šum a rušení přinášené z pole co nejvíce odfiltrovat.
3. Linearizace.
Ať už se jedná o Pt100 nebo termočlánek, jejich původní signály a teplotu nelze jednoduše vypočítat od začátku do konce pomocí jednoduchého poměru. Proto musí vnitřní převod přístroje odpovídat odpovídajícím standardním charakteristikám stupnice.
4. Kompenzace a korekce.
U termočlánků musí být kromě převodu stupnice provedena také kompenzace studeného konce; některé inteligentní snímače teploty budou dále korigovat teplotní drift vnitřního okruhu, nulový bod nebo odchylku snímače.
Po těchto krocích zpracování signálu převodník převede konečnou teplotu na 4-20 mA nebo ji odešle do PLC, DCS, zobrazovacích přístrojů nebo akvizičních systémů prostřednictvím digitální komunikace HART nebo fieldbus.
IX. Dvouvodičový systém
Mnoho snímačů teploty 4-20 mA používá dvouvodičový způsob připojení.
Tyto dva vodiče jsou zodpovědné za napájení a přenos měřicího signálu.
Vysílač, napájecí zdroj a analogový vstupní modul řídicího systému jsou zapojeny do série ve stejném proudovém obvodu. Vysílač získává výkon potřebný pro svou činnost z obvodu a převádí informaci o teplotě na 4-20 mA úpravou proudu obvodu.
Běžné dvouvodičové snímače teploty v terénu, kde napájení a signál 4-20mA využívají stejný pár vodičů, oba napájejí snímač a vracejí měřicí signál do řídicího systému.
X. Souhrn
Pokud je zobrazení teploty na místě nepřesné, nemusí to nutně znamenat, že je snímač teploty vadný.
Obvod měření teploty je: teplotní senzor → propojovací vodič → svorkovnice → snímač teploty → obvod 4-20 mA → analogový vstupní modul → PLC nebo DCS.
Bez ohledu na to, která část tohoto řetězu je vadná, teplota zobrazená na centrálním ovladači může být abnormální. Proto by se při odstraňování problémů nemělo soustředit pouze na snímač nebo vysílač.
Proto je při provádění vyšetřování efektivnější přístup provádět kontroly krok za krokem ve směru přenosu signálu.
Snímač teploty přímo „neměří teplotu“, ale spíše přesně převádí a přenáší teplotní signál mezi místním čidlem a řídicím systémem.
-- Výňatek z oficiálního účtu partnera
Yuyao Huangong automation instruments factory
