Compensarea joncțiunii la rece pentru transmițătoarele de temperatură
Oamenii care lucrează mult cu termocupluri pot să nu știe exact cum funcționează joncțiunea rece a termocuplurilor (de referință). Pentru a putea discuta despre joncțiunea rece, avem nevoie mai întâi de o scurtă înțelegere a teoriei termocuplurilor și a modului în care funcționează termocuplurile.
Joncție rece sau Joncțiune de referință
Termocuplul"joncțiune rece"este adesea denumită"joncțiune de referință", dar în opinia noastră oamenii folosesc termenul"joncțiune rece"mai des .
Termocupluri comune
Termocuplurile sunt senzori de temperatură obișnuiți în industrie. Mai multe avantaje ale termocuplurilor le fac utilizate pe scară largă. Ele pot fi folosite pentru a măsura temperaturi foarte ridicate, mult mai mari decât senzorii de temperatură rezistivi (RTD). Un termocuplu este, de asemenea, un senzor foarte puternic, astfel încât nu se va rupe ușor. Deși termocuplurile nu sunt la fel de precise ca senzorii rezistivi de temperatură, ele sunt suficient de precise în multe aplicații.
Cum funcționează termocuplurile
Termocuplul este format din două fire formate din conductori electrici diferiți uniți împreună la un capăt ("Fierbinte"capăt), care este capătul folosit pentru măsurarea temperaturii. După cum a descoperit Thomas Johann Seebeck în 1821, atunci când punctele de conectare ale acestor fire sunt expuse la temperaturi diferite, se generează curent termic, care creează un mic decalaj între fire la capetele deschise. Voltaj. Tensiunea depinde de temperatura si de materialul firului folosit. Acest efect se numește"Efect Seebeck".
Schema simplificată a termocuplului
"Materialele termocuplului 1 și 2"în figura de mai sus reprezintă două materiale diferite folosite pentru termocupluri."T1"este joncțiunea fierbinte a termocuplului, punctul în care se măsoară temperatura. Cei doi"TCJ"sunt temperatura joncțiunii reci. Din cauza gradientului de temperatură în firul termocuplului, termotensiunea este întotdeauna generată între"Fierbinte"și"rece"se termină. Deci, nu joncțiunea este cea care creează tensiunea, ci gradientul de temperatură de-a lungul firului care creează tensiunea. Dar explicația că tensiunea termică este generată între bornele calde și reci este mai ușor de înțeles.
Tipuri și materiale de termocuplu
Există multe tipuri de termocupluri fabricate din diferite materiale și aliaje. Materiale diferite au ca rezultat sensibilități diferite, produc tensiuni termice diferite la aceeași temperatură și pot afecta alte proprietăți. Au fost standardizate mai multe tipuri diferite de termocuplu și sunt date denumiri pentru materialele specificate utilizate. Numele este de obicei foarte scurt, de obicei o singură literă, precum K, R, S, J, K etc.
Cele mai comune termocupluri și materialele lor
Deoarece termocuplurile diferite sunt realizate din materiale diferite, tensiunile termoelectrice sunt, de asemenea, diferite, așa cum se arată în figura de mai jos. La aceeași temperatură, tensiunea generată între diferite tipuri variază foarte mult.
Tensiunea termică a termocuplului
Coeficientul Seebeck al termocuplului
Dacă doriți să măsurați temperaturi mai scăzute, tipurile mai sensibile sunt în mod evident mai bune, deoarece oferă tensiuni mai mari și sunt mai ușor de măsurat. Dar dacă trebuie să măsurați temperaturi ridicate, poate doriți să alegeți unele tipuri mai puțin sensibile care pot fi folosite la căldură extremă. Coeficientul Seebeck indică cât de mult se modifică tensiunea termocuplului în raport cu temperatură. Graficul de mai sus ilustrează sensibilitățile diferite dintre diferitele termocupluri și, de asemenea, explică de ce calibratoarele de termocuplu au adesea clase de precizie diferite pentru diferite tipuri de termocupluri.
capăt rece
Prezentăm o schemă simplificată a termocuplului care arată doi conductori diferiți conectați împreună creând termotensiune "joncțiune fierbinte"conexiune. În acest moment, marea întrebare pe care o vei pune ar trebui să fie"unde este celălalt capăt al firului?"Când măsurați tensiunea de la termocuplu, conectați firele de la termocuplu la voltmetru. Materialul de conectare al voltmetrului este de obicei cupru sau cupru placat cu aur, deci nu este același cu materialul termocuplului, ceea ce înseamnă că creați două termocupluri noi în conexiunea voltmetrului!
În diagrama de mai sus, Materialul 1 și Materialul 2 sunt cele două materiale de termocuplu care formează termocuplul. The"capăt fierbinte"este punctul în care sunt lipite împreună, acesta este punctul în care se măsoară temperatura procesului și punctul în care este generată tensiunea U1. Acest U1 este ceea ce vrem să măsurăm. La"joncțiune rece"punct, termocuplul este conectat la un voltmetru a cărui conexiune este realizată din material diferit (Material 3). Atâta timp cât aceste materiale diferite se află la aceeași temperatură ambientală, tensiunile suplimentare U2, U3 pe care le generează nu au niciun efect asupra tensiunii termice totale. Tensiunea termică din tabelul de index este setul de tensiune generat de gradientul termic de la capătul fierbinte la capătul rece când capătul rece este la 0°C. Cu toate acestea, în aplicațiile practice, temperatura ambientală a transmițătorului de temperatură și joncțiunea rece a termocuplului nu este de 0°C în majoritatea cazurilor. Prin urmare, influența temperaturii joncțiunii reci trebuie eliminată atunci când se calculează temperatura joncțiunii calde folosind un tabel index, care se mai numește și compensarea joncțiunii reci.
Metoda de compensare a joncțiunii la rece
1. Metoda băii la punctul de congelare
Prin natura lor, joncțiunile termocuplurilor nu dezvoltă nicio tensiune termică la 0°C (32°F). Deci, puteți conecta joncțiuni reci la acea temperatură, de exemplu într-o baie de punct de îngheț sau într-un cuptor de calibrare precisă a temperaturii. Conectați firele de termocuplu la firele de cupru în baia punctului de îngheț fără a genera tensiune termică în timpul conexiunii. Atunci nu trebuie să vă faceți griji pentru capătul rece. Conexiunile trebuie să fie izolate electric de apa din baia de gheață pentru a evita orice curent de scurgere care ar putea cauza erori sau posibilă coroziune. Aceasta este o metodă foarte precisă și este de obicei realizată de laboratoarele de calibrare. În fabrici, acest lucru nu este foarte practic, deci nu este folosit de obicei în fabrici.
2. Joncție rece la temperatură fixă
Deoarece chiuvetele cu gheață s-au dovedit a fi nepractice, puteți face și joncțiunea rece la o temperatură fixă cunoscută. Se poate folosi o cutie de joncțiune mică, care are un dispozitiv de control al temperaturii pentru a menține cutia de joncțiune la o anumită temperatură în orice moment. În mod obișnuit, temperatura este mai mare decât cea ambientală, așa că cutia trebuie doar încălzită, nu răcită.
Când cunoașteți temperatura la joncțiunea rece și tipul de termocuplu, puteți calcula și compensa tensiunea termică la joncțiunea rece. Multe dispozitive de măsurare sau calibratoare de temperatură au capacitatea de a introduce temperatura joncțiunii rece și dispozitivul va face toate calculele și compensările pentru tine.
3. Compensare automată pentru măsurarea temperaturii joncțiunii reci
Lăsați echipamentul de măsurare să calculeze automat. Dispozitivul de măsurare (transmițător, card de intrare DCS) poate măsura temperatura joncțiunii reci în orice moment și poate compensa automat eroarea joncțiunii rece online. Deoarece dispozitivul de măsurare cunoaște și tipul de termocuplu, compensarea poate fi efectuată automat și continuu.
Acesta este în mod necesar cel mai simplu și mai practic mod de a compensa joncțiunile reci în măsurători și calibrări normale, deoarece nu trebuie să vă faceți griji pentru joncțiunea rece, ci lăsați echipamentul să se ocupe de el.
Compensarea joncțiunii la rece pentru NCS-TT106
Produsele transmițătoare de temperatură modulare ale Microcyber Corporation includ trei acorduri HART, PROFIBUS PA, FF H1.
Sprijină toate metodele de compensare a joncțiunii reci menționate mai sus și există două metode de compensare automată pentru măsurarea temperaturii joncțiunii reci. Puteți alege să utilizați senzorul de temperatură încorporat aproape de terminalul NCS-TT106 sau puteți alege un senzor extern de temperatură cu rezistență de platină. Precizia de măsurare a temperaturii senzorului de temperatură încorporat este de ±0,5 ℃, iar când este conectat senzorul extern de temperatură cu rezistență de platină PT100, precizia de măsurare a temperaturii este de ±0,15 ℃.
