Схема подключения термопара: Ошибка 404 | Техком-Автоматика

Установка и подключение прибора Термодат-12К5

Установка и подключение прибора Термодат-12К5

Программа КИП и А

Монтаж прибора

Прибор предназначен для щитового монтажа. Прибор крепится к щиту с помощью двух крепежных скоб, входящих в комплект поставки. Размеры выреза в щите для монтажа 92х92 мм.

Следует обратить внимание на рабочую температуру в шкафу, она не должна превышать 50ºС.

Подключение датчиков температуры

Для обеспечения надежной работы прибора, следует обратить особое внимание на монтаж проводов от датчиков температуры.

1. Провода от датчиков температуры должны иметь хорошую электрическую изоляцию и ни в коем случае не допускать электрических утечек между проводами и на землю и, тем более, попадания фазы на вход прибора.
2. Провода от датчиков должны быть проложены на максимальном удалении от мощных силовых кабелей, во всяком случае, они не должны крепиться к силовым кабелям и не должны быть проложены в одном коробе с силовыми кабелями.
3. Провода от датчиков должны иметь минимально возможную длину.

Подключение термопары Термопару следует подключать к прибору с помощью удлинительных термопарных проводов. Удлинительные термопарные провода должны быть изготовлены из тех же материалов, что и термопара. Например, одна жила из хромеля, вторая из алюмеля для термопары ХА. Подключать удлинительные провода к термопаре следует с учётом полярности (хромель к хромелю, алюмель к алюмелю для ХА). Подключать термопару или термопарные провода к прибору следует также с учётом полярности. Температура «холодных спаев» в приборе Термодат измеряется на клеммной колодке и автоматически учитывается при вычислении температуры.

Если у Вас возникли сомнения в правильности работы прибора или исправности термопары мы рекомендуем для проверки погрузить термопару в кипящую воду. Показания прибора не должны отличаться от 100 градусов более чем на 1…2 градуса.

Приборы Термодат имеют высокое входное сопротивление, поэтому сопротивление термопарных проводов и их длина не влияют на точность измерения. Однако, чем короче термопарные провода, тем меньше на них электрические наводки.

Во избежание использования неподходящих термопарных проводов или неправильного их подключения рекомендуем использовать термопары с неразъемными проводами нашего производства. Вы можете заказать термопару с любой длиной провода.

Подключение термосопротивления К прибору может быть подключено платиновое, медное или никелевое термосопротивление. Термосопротивление подключается по трехпроводной схеме. Все три провода должны находиться в одном кабеле. Провода должны быть медные, сечение не менее 0,5 мм2 (допускается 0,35 мм2 для коротких линий). Провода должны иметь одинаковую длину и сопротивление. Максимальное сопротивление каждого провода должно быть не более 20 Ом. При соблюдении этих условий сопротивление проводов автоматически учитывается и не влияет на точность измерения температуры.

Подключение датчиков с токовым выходом Для подключения датчиков с токовым выходом 0…20 мА или 4…20 мА необходимо установить шунт 2 Ома. Рекомендуем использовать Шунт Ш2 нашего производства.

Подключение исполнительных устройств

Реле, установленное в приборе, может коммутировать нагрузку до 7 А при ~ 220 В. Следует помнить, что ресурс работы контактов реле зависит от тока и типа нагрузки. Чем выше индуктивность нагрузки и чем выше ток, тем быстрее изнашиваются контакты реле. Реле можно использовать для включения нагрузки с малой индуктивностью (ТЭН, лампа накаливания) мощностью до 1,5 кВт.

Для включения мощной нагрузки обычно используются электромагнитные пускатели. Пускателями следует управлять с помощью реле прибора. Не рекомендуем устанавливать вторичные реле между пускателем и реле прибора. Индуктивность катушки промежуточных реле велика, эти реле разрушают контакты реле прибора значительно быстрее, чем пускатели.

Схемы подключения исполнительных устройств к выходам прибора

Типовая схема подключения прибора с тремя релейными выходами и одним транзисторным выходом

Схема подключения прибора с одним симисторным, одним транзисторным и двумя релейными выходами

Типовая схема подключения прибора с одним транзисторным, двумя релейными и аналоговым выходом

Меры безопасности

При эксплуатации прибора должны быть соблюдены «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей». К монтажу и обслуживанию прибора допускаются лица, имеющие группу допуска по электробезопасности не ниже III. Контактные колодки должны быть защищены от случайных прикосновений к ним во время работы. Контакт на задней стенке прибора должен быть заземлен.

Условия хранения, транспортирования и утилизации

Прибор в упаковочной таре должен храниться в закрытых помещениях при температуре от -30 до 50ºС и значениях относительной влажности не более 90 % при 25ºС.

Прибор может транспортироваться всеми видами крытого наземного транспорта без ограничения расстояний и скорости движения. Прибор не содержит вредных веществ, драгоценных металлов и иных веществ, требующих специальных мер по утилизации.

Габаритные размеры прибора

Контактная информация

Приборостроительное предприятие

«Системы контроля»

Россия, 614031, г. Пермь, ул. Докучаева, 31А
многоканальный телефон, факс: (342) 213-99-49

http://www.termodat. ru   E-mail: [email protected]

 

Подключаем термопару к микроконтроллеру — Как подключить — AVR project.ru

 Термопары широко применяются там где необходимо точно померить высокие температуры, температуры вплоть до 2500°C. То есть там, где цифровые датчики бы сразу сдохли от перегрева, применяются термопары. Разновидностей термопар существует достаточно много, но самое большое распространение получили хромель-алюмелевые (тип К) термопары, из-за своей дешевизны и практически линейному изменению термоэдс. Этот вид термопар ставятся в водонагреватели и другие бытовые приборы с контролем температуры, их повсеместно используют для контроля температуры при плавке металла, с помощью этих термопар контролируется нагрев жала в паяльной станции. Поэтому будет весьма полезно познакомиться с ними поближе.
 

 Термопара это два проводника из разных металлов и имеющих общую точку контакта (спай). В точке этого контакта возникает разность потенциалов. Эта разность потенциалов зовется термоэдс и напрямую зависит от температуры, в которой находится спай. Металлы подбираются таким образом, чтобы зависимость термоэдс от температуры нагрева была наиболее линейна. Это упрощает расчет температуры и сокращает погрешность измерений. 

 
 Так широко применяемые хромель-алюмелевые термопары имеют достаточно высокую линейность и стабильность показаний на всем диапазоне измеряемых температур. 
Ниже приведен график для хромель-алюмелевых термопар (тип К) показывающий, зависимость возникающей термоэдс от температуры спая (в конце статьи будет ссылка на график с большим разряшением):

 Таким образом значение термоэдс достаточно умножить на нужный коэффициент и получить температуру, не заморачиваясь с табличными значениями и аппроксимацией — один коэффициент на весь диапазон измерений. Очень просто и понятно. 
 Но встает вопрос о подключении термопары к микроконтроллеру. Понятно что если на выходе термопары напряжение, тогда задействуем АЦП, но разность потенциалов на выходе термопары слишком мала, чтобы уловить хоть что-то. Поэтому прежде его нужно увеличить, например, применив операционный усилитель.

 Берём стандартную схему неинвертирующего включения операционного усилителя:

Отношение входного и выходного напряжений описывается простой формулой:

Vout/Vin = 1 + (R2/R1)

 От значений резисторов обратной связи R1 и R2 зависит коэффициент усиления сигнала. Величину усиления сигнала нужно подбирать с учетом того, что будет использоваться в качестве опорного напряжения. 

 Допустим опорным будет напряжение питания микроконтроллера 5V. Теперь необходимо определится с диапазоном температур, которые собираемся измерять. Я взял пределом измерения 1000 °C. При этом значении температуры на выходе термопары будет потенциал примерно 41,3мВ. Это значение должно соответствовать напряжению в 5 вольт на входе АЦП. Поэтому операционник должен иметь коэффициент усиления не менее 120. В итоге родилась такая схема:

 В загашнике у меня нашлась давно собранная плата с этим операционником, собирал как предусилитель для микрофона, ее я и применил:

 Собрал на бредборде такую схему подключения двухстрочного дисплея к микроконтроллеру:

 

 Термопара тоже валялась без дела долгое время — она шла в комплекте с моим мультиметром. Спай закрыт в металлическую гильзу. 

Код  Bascom-AVR для работы с термопарой:

$regfile = «m8def.dat»
$crystal = 8000000

Dim W As Integer

‘подключение двухстрочного дисплея

Config Lcdpin=Pin,Rs=Portb.0,E=Portd.7,Db4=Portd.6,Db5=Portd.5,Db6=Portb.7,Db7=Portb.6
Config Lcd = 16 * 2
Cursor Off
Cls

‘считывание значения с АЦП по прерыванию от таймера

Config Timer1 = Timer , Prescale = 64
On Timer1 Acp

‘конфигурация АЦП

Config Adc = Single , Prescaler = Auto , Reference = Avcc

Enable Interrupts
Enable Timer1

Do

Cls
Rem Температура:
Lcd «Teјѕepaїypa:»
Lowerline
Lcd W
Waitms 200

Loop
‘работа с АЦП

Acp:

Start Adc                                  ‘запуск АЦП
W = Getadc(1)
W = W / 1. 28                               ‘подгоняем замеры под действ. температуру
Return

End

 Число 1,28 в знаменателе получил опытным путем, подгоняя значение считанное с АЦП в известное значение температуры.

 Коротко расскажу как это происходило у меня. В качестве эталона замера температуры выступил пар в кипящем чайнике. Для чистоты эксперимента сначала замерил температуру пара мультиметром, подсоединив к нему термопару. Удостоверившись в правильности показаний, замерил температуру уже новоиспеченным девайсом и подгоняя коэффициент деления, установил значение 100°C.

    

 После выставления первой контрольной точки, хорошо было бы повторить вышеописанное при другой известной температуре, но дальше экспериментировать не стал. В пламени зажигалки измерил ~700
°C (что похоже на правду), а вот при комнатной температуре девайс выдавал под 50°C, наверно дело в мусоре младших разрядов АЦП. Но думаю собрать, например, терморегулятор для паяльника вполне сгодится.

 

Как подключить датчик PT100 к аналоговому модулю расширения LOGO! AM2 PT100 или AM2 RTD?

Инструкция по подключению датчика PT100.

Датчик PT100 к аналоговому модулю расширения  LOGO! AM2 PT100 или AM2 RTD может быть подключен по 2-х проводной, 3-х проводной или 4-х проводной схеме.

Описание
2-х проводная схема подключения
В случае 2-х проводной схемы подключения (рис. 1) не выполняется  коррекция измерения, вызванная   сопротивлением  проводов (длины линии). Необходимо установить перемычку между клеммами  U1- и  IC1:

3-х проводная схема подключения

В случае 3-х проводной схемы подключения (рис. 2) сопротивление подводящих проводов компенсируется и не влияет на результат измерения. Для корректных результатов измерения, все провода должны иметь одно и то же сопротивление. Это достигается при одинаковой длине и сечении всех проводов.

4-х проводная схема подключения 

В случае 4-х проводной схемы подключения у датчика (рис. 3), можно подключить PT100 по 3-х проводной схеме. Четвертый провод (клемма) датчика PT100 не используется.

Примечание

Для определения назначения проводов (клемм) датчика PT100 можно использовать мультиметр или технические данные датчика. Для определения назначения проводов (клемм) мультиметром, измерьте сопротивление между клеммами датчика (рис. 4). Если сопротивление порядка 100 Ом, то определен вход и выход датчика. Если между клеммами сопротивление близко к нулю, то определены вторые (дублирующие) клеммы входа и выхода датчика. 

Дополнительная информация

• Дополнительная информация по аналоговому модулю расширения  AM2 RTD доступна в руководстве по LOGO! .
  100761780
• Информация о считывании значений датчика PT100 в программе  LOGO! и о переключении цифровых выходов  в функции температуры  доступна по ссылке
  15398450

Просмотров 3408

Z-TC: модуль ввода сигналов термопар Seneca.

КИП-Сервис: промышленная автоматика

ru/Img/icon_price/no_photo.gif»>

totalkip.ru/report.local/photo/photo1/Seneca_Foto_1590.jpg»>

Z-4TC Модуль ввода аналоговых сигналов J,K,R,S,T,E,B,N, 4-х канальный, разрешение 14 бит; Выход RS-485; Питание 19..40В В наличии Модуль ввода аналоговых сигналов J,K,R,S,T,E,B,N, 4-х канальный, разрешение 14 бит; Выход RS-485; Питание 19..40В Приборы SENECA Seneca	В наличии	12 033	Купить
Z-8TC-1 Модуль ввода аналоговых сигналов. Вход: термопары J,K,R,S,T,E,B,N (8 каналов, разрешение 16 бит). Выход RS-485, microUSB. Питание =10..40В/~19…28В. В наличии Модуль ввода аналоговых сигналов. Вход: термопары J,K,R,S,T,E,B,N (8 каналов, разрешение 16 бит). Выход RS-485, microUSB. Питание =10..40В/~19…28В. Приборы SENECA Seneca	В наличии	20 070	Купить
Z-8TC Модуль ввода аналоговых сигналов J,K,R,S,T,E,B,N, 8-ми канальный, разрешение 16 бит; Выход RS-485, RS-232; Питание 19..40В В наличии Модуль ввода аналоговых сигналов J,K,R,S,T,E,B,N, 8-ми канальный, разрешение 16 бит; Выход RS-485, RS-232; Питание 19..40В Приборы SENECA Seneca	В наличии	20 018	Купить

Термопары и термосопротивления — Терморегуляторы Термодат — промышленные приборы нового поколения для измерения и регулирования температуры

Для измерения температуры служат первичные преобразователи температуры — термодатчики (термопреобразователи).

В промышленности, как правило, используются две разновидности датчиков температуры — термопары и термосопротивления. С приборами Термодат могут быть использованы термопары любого отечественного или иностранного производителя, при условии, что они имеют стандартную градуировку по ГОСТ Р 50342-92.

С приборами Термодат могут использоваться термосопротивления любого отечественного или иностранного производителя, при условии, что они имеют стандартную градуировку по ГОСТ Р 50353-92, при этом термосопротивления должны быть электрически изолированы от корпуса. Следует отметить, что приборы Термодат имеют универсальный вход, к которому также можно подключить пирометры (с градуировкой 20-РК15 и 21-РС20), а также другие датчики с унифицированным сигналом напряжения 0-50мВ или тока 0-20 мА (0-5мА, 4-20мА).

Термоэлектрические преобразователи (термопары)

Существует несколько типов термопар. Самые распространенные термопары — хромель-алюмель ХА(К) и хромель-копель ХК(L). Другие типы — платина-платинородий ПП(S и R), железо-константан ЖК(J), медь-константан МК(T), вольфрам-рений ВР и некоторые другие менее распространены. Приборы Термодат могут работать с термопарой любого типа. В памяти прибора прошиты градуировочные таблицы, тип градуировочной таблицы и соответствующее обозначение в меню указывается в паспорте прибора. Перед установкой прибора на оборудование следует установить тип используемой термопары. Тип термопары устанавливается в третьем уровне режима настройки приборов. В многоканальных приборах ко всем каналам должны быть подключены термопары одного типа.

Следует помнить, что термопара по принципу действия измеряет температуру между «горячим спаем» (рабочим спаем) и свободными концами («холодными спаями») термоэлектродов. Поэтому термопары следует подключать к прибору непосредственно, либо с помощью удлиннительных проводов, изготовленных из тех же термоэлектродных материалов. Температура «холодных спаев» в приборах Термодат измеряется в зоне подключения термопар (вблизи клеммной колодки) специальным термодатчиком и автоматически учитывается при вычислении температуры. Для достижения наибольшей точности и правильного измерения температуры холодных спаев, необходимо следить, чтобы в зоне контактной колодки отсутствовали большие градиенты температуры, конвективные потоки (обдув, ветер, сквозняки), а также лучистый нагрев от горячих тел. Если включить прибор Термодат, а вместо термопары к входу прибора подключить перемычку (закоротить вход), то прибор должен показать измеренную температуру в зоне контактной колодки (температуру «холодного спая»). Сразу после включения эта температура близка к температуре окружающей среды, а затем несколько повышается по мере саморазогрева прибора. Это нормальный процесс, так как задача термокомпенсационного датчика измерять не температуру окружающей среды, а температуру холодных спаев. При необходимости термокомпенсационный датчик можно подстроить. Подстройку следует выполнять в соответствии с инструкцией по калибровке.

Если у Вас возникли сомнения в правильности работы прибора, исправности термопары, компенсационного провода, в качестве первого теста мы рекомендуем погрузить термопару в кипящую воду. Показания прибора не должны отличаться от 100 градусов более чем на 1-2 градуса. Более тщательную проверку и настройку прибора Термодат можно выполнить в соответствии с инструкцией по калибровке.Приборы Термодат имеют высокое входное сопротивление, поэтому сопротивление термопары и компенсационных проводов и их длина в принципе не влияют на точность измерения. Однако, чем короче термопарные провода, тем меньше на них электрические наводки. В любом случае длина термопарных проводов не должна превышать 100м. Если требуется измерять температуру на больших расстояниях, то лучше использовать двухблочные системы с выносным блоком (приборы типа Термодат-22). В этих приборах связь между измерительным блоком и блоком индикации цифровая, расстояние межу ними может превышать 200м. Следует учитывать, что конструктивно термопары изготавливаются двух типов — изолированные или неизолированные от корпуса (горячий спай либо изолирован, либо приварен к защитному чехлу). Одноканальные приборы могут работать с любыми термопарами, а многоканальные — только с изолированными от корпуса термопарами.

Термосопротивления

К приборам Термодат могут быть подключены как медные (ТСМ) так и платиновые (ТСП) термосопротивления. При настройке прибора следует установить тип термосопротивления и его градуировку (сопротивление при 0°C) в третьем уровне режима настройки. Стандартные значения составляют 50 и 100 Ом (50М, 50П, 100М, 100П), однако могут быть установлены и другие значения. В многоканальных приборах ко всем каналам должны быть подключены термосопротивления одного типа.

Термосопротивления могут быть подключены к прибору Термодат как по трехпроводной, так и по двухпроводной схеме. Двухпроводная схема подключения дает удовлетворительные результаты, когда датчик удален на небольшое расстояние от прибора. Уточним наши слова. Предположим, Вы используете медное термосопротивление номиналом 100 Ом (градуировка 100М). Сопротивление этого датчика изменяется на dR=0,4%R=0,4Ом, при изменении температуры на один градус. Это означает, что если сопротивление проводов, соединяющих термодатчик с прибором, будет равно 0,4 Ом, ошибка измерения температуры будет равна одному градусу. В таблице приведены справочные значения сопротивлений медных проводов разного сечения, и допустимые длины проводов при двухпроводной схеме подключения.

Сечение подводящих проводов, мм²	Сопротивление провода при 20°C, Ом/км	Максимально допустимое удаление датчика, при котором ошибка, вызванная подводящими проводами при двухпроводной схеме подключения составляет один градус
М50, П50	М100, П100
0,25	82	—	2,5
0,5	41	2,5	5
0,75	27	3,5	7,1
1,0	20,5	5	10
1,5	13,3	7,5	15
2,0	10	10	20
2,5	8	12,5	25

При удалении термодатчика на большие расстояния следует применять трехпроводную схему подключения. Третий провод используется для измерения сопротивления подводящих проводов. Все три провода должны быть выполнены из одного и того же медного кабеля сечением не менее 0,5 мм² и иметь одинаковую длину (говоря точно, сопротивление проводов не должно отличаться друг от друга более чем на 0,2 Ом для ТСМ100 и более чем на 0,1 Ом для ТСМ50). Максимальная длина проводов не должна превышать 300м. Для работы с искрозащитными барьерами требуется четырехпроводная схема подключения термосопротивления. По специальному заказу приборы Термодат могут быть оборудованы входами для четырехпроводного подключения датчиков.

Для быстрой проверки работоспособности прибора, термодатчика, схемы подключения и настроек мы рекомендуем, как и в случае с термопарами, поместить подключенный датчик в кипящую воду или в тающий лед. Измеренная прибором температура не должна отличаться от 100°C (от 0°C) более, чем на 2°C. Прибор без датчика можно протестировать, подключив к входу вместо термосопротивления точный постоянный резистор номиналом 100 Ом (точность не хуже 0,5%). Установить тип термодатчика ТСМ или ТСП (роли не играет) и градуировку 100. После этого прибор должен показывать температуру 0±2°C. С помощью точного резистора аналогичным образом можно проверить качество длинной линии, подключив резистор вместо термосопротивления на длинной линии.

Диапазон измерения температуры, точность измерения и разрешение по температуре

Разрешение по температуре определяется последней значащей цифрой на индикаторе прибора и составляет 1°C для большинства моделей, работающих с термопарами. Для программных регуляторов температуры и части приборов, работающих с термосопротивлениями, разрешение составляет 0.1°C.

Разрешение по температуре следует отличать от точности измерения. Допускаемая относительная погрешность измерения приборов Термодат составляет 0,5% от нормирующего значения (класс точности 0,5). Под нормирующим значением принимается алгебраическая разность верхнего и нижнего пределов измерения. Максимальные диапазоны измерений температуры при работе с различными типами термодатчиков приведены в таблице. Из вышесказанного следует, что максимальная абсолютная погрешность измерения температуры приборов Термодат при работе с термопарой ХК (ХА) в диапазоне от -50 до 1100°C составляет 5,7°C. Погрешность измерения температуры приборами Термодат может быть уменьшена при их производстве путем уменьшения диапазона измерения. Так, например, при работе в диапазоне от 0 до 400°C погрешность составит 2°C. В этом случае, при выпуске и проведении поверки, в паспорте прибора должен указываться соответствующий диапазон измерений. Погрешность измерения темературы приборами Термодат не может быть меньше 2°C при работе с термопарами и меньше 0,5°C при работе с термосопротивлениями.

Тип термопреобразователя	Диапазон измерения, °C	Обозначение в меню настройки
Термопара ХА(К)	-50 +1100	1
Термопара ХК(L)	-50 +800	2
Термопара МК(Т)	-50 +400	указывается в паспорте
Термопара ЖК(J)	-50 +700	указывается в паспорте
Термопара ПП (S)	0 +1600	указывается в паспорте
Термопара ПП (R)	0 +1700	указывается в паспорте
Термопара ПР (B)	+300 +1800	указывается в паспорте
Термопара ВР (А-1,А-2,А-3)	+300 +2500	указывается в паспорте
Термосопротивление ТСМ (М50, М100)	-50 +200	Cu
Термосопротивление ТСП (П50, П100)	-50 +800	Pt

Погрешность измерения температуры складывается из погрешности измерения электронного прибора и погрешности датчика температуры. Максимально допустимая погрешность используемого Вами датчика температуры должна быть указана в его паспорте или ГОСТе. Для термопар, например, погрешность измерения связана с возможными отклонениями от номинальной статической характеристики (НСХ). В соответствии с ГОСТ Р 50342-92, для термопар ХА(К) второго класса точности допустимые отклонения от НСХ составляют 2,5°C в диапазоне температур 0-330°C и 0,0075*t °C в диапазоне температур 330-1000°C. В случае, если требуется более высокая точность измерения, следует применять термопары более высокого класса точности, а также термопары из благородных металлов (ПП или ПР). Следует отметить, что точность измерения температуры зависит не только от прибора и термодатчика. Многое зависит от конструкции объекта измерения, от точки расположения термодатчика, от качества теплового контакта с измеряемой средой, от условий отвода тепла холодной монтажной частью термодатчика. То есть, задача измерения температуры является сложной инженерной задачей и должна решаться специалистами.

Время измерения

В большинстве задач регулирования температуры быстродействия измерительного прибора не имеет значения, так как характерные времена тепловых процессов велики. Приборы Термодат последовательно опрашивают все каналы и производят измерения. В каждом цикле измерения производится измерение температуры холодных спаев и опрос опорных каналов для самокалибровки и балансировки нуля. Время измерения по одному каналу для малоканальных одноблочных приборов составляет 200мс, с учетом усреднений и пауз после переключения коммутатора. Полный цикл измерения составляет 2 сек для одноканального прибора, 2,5 сек для двухканального и 3 сек для трехканального. Время полного цикла измерения для многоканальных приборов зависит от количества установленных каналов измерения N и может быть оценено по формуле: Т= (0.6 + 0.2N) секунд.

Цифровой фильтр

В условиях повышенных электромагнитных помех показания прибора могут быть неустойчивыми и колебаться в пределах 1-2 последних разрядов. Эти колебания не выходят за пределы погрешности измерения, однако, вызывают неудовлетворенность работой аппаратуры. Мы рекомендуем в таких условиях включить программный цифровой фильтр. Фильтр включается наладчиком оборудования во втором уровне режима настройки. Алгоритм обработки результатов измерения при включении цифрового фильтра предусматривает анализ результатов измерений, отсев случайных выбросов, специальное цифровое сглаживание сигнала. Фильтр существенно увеличивает соотношение сигнал/шум в приборе и, соответственно, стабильность показаний прибора. Однако при включении фильтрации сигнала увеличивается постоянная времени прибора. Если условия работы прибора благоприятные, устанавливать цифровую фильтрацию не следует.

Принцип действия термопар (термоэлектрический преобразователь)

     Термопара (термоэлектрический преобразователь) — устройство, применяемое для измерения температуры в промышленности, научных исследованиях, медицине, в системах автоматики.

 

     Международный стандарт на термопары МЭК 60584 (п.2.2) дает следующее определение термопары: Термопара — пара проводников из различных материалов, соединенных на одном конце и формирующих часть устройства, использующего термоэлектрический эффект для измерения температуры.

 

     Для измерения разности температур зон, ни в одной из которых не находится вторичный преобразователь (измеритель термо-ЭДС), удобно использовать дифференциальную термопару: две одинаковые термопары, соединенные навстречу друг другу. Каждая из них измеряет перепад температур между своим рабочим спаем и условным спаем, образованным концами термопар, подключёнными к клеммам вторичного преобразователя, но вторичный преобразователь измеряет разность их сигналов, таким образом, две термопары вместе измеряют перепад температур между своими рабочими спаями.

 

 

Схема термопары типа К. При температуре спая проволок из хромеля и алюмеля равной 300 °C и температуре свободных концов 0 °C развивает термо-ЭДС 12,2 мВ.

 

Фотография термопары

 

Принцип действия

 

     Принцип действия основан на эффекте Зеебека или, иначе, термоэлектрическом эффекте. Между соединёнными проводниками имеется контактная разность потенциалов; если стыки связанных в кольцо проводников находятся при одинаковой температуре, сумма таких разностей потенциалов равна нулю. Когда же стыки находятся при разных температурах, разность потенциалов между ними зависит от разности температур. Коэффициент пропорциональности в этой зависимости называют коэффициентом термо-ЭДС. У разных металлов коэффициент термо-ЭДС разный и, соответственно, разность потенциалов, возникающая между концами разных проводников, будет различная. Помещая спай из металлов с отличными от нуля коэффициентами термо-ЭДС в среду с температурой Т1, мы получим напряжение между противоположными контактами, находящимися при другой температуре Т2, которое будет пропорционально разности температур Т1 и Т2.

 

Способ подключения (Схема подключения)

 

    Наиболее распространены два способа подключения термопары к измерительным преобразователям: простой и дифференциальный. В первом случае измерительный преобразователь подключается напрямую к двум термоэлектродам. Во втором случае используются два проводника с разными коэффициентами термо-ЭДС, спаянные в двух концах, а измерительный преобразователь включается в разрыв одного из проводников.

 

    Для дистанционного подключения термопар используются удлинительные или компенсационные провода. Удлинительные провода изготавливаются из того же материала, что и термоэлектроды, но могут иметь другой диаметр. Компенсационные провода используются в основном с термопарами из благородных металлов и имеют состав, отличный от состава термоэлектродов. Требования к проводам для подключения термопар установлены в стандарте МЭК 60584-3.

 

Следующие основные рекомендации позволяют повысить точность измерительной системы, включающей термопарный датчик:

 

• Миниатюрную термопару из очень тонкой проволоки следует подключать только с использованием удлинительных проводов большего диаметра;
• Не допускать по возможности механических натяжений и вибраций термопарной проволоки;
• При использовании длинных удлинительных проводов, во избежание наводок, следует соединить экран провода с экраном вольтметра и тщательно перекручивать провода;
• По возможности избегать резких температурных градиентов по длине термопары;
• Материал защитного чехла не должен загрязнять электроды термопары во всем рабочем диапазоне температур и должен обеспечить надежную защиту термопарной проволоки при работе во вредных условиях;
• Использовать удлинительные провода в их рабочем диапазоне и при минимальных градиентах температур;
• Для дополнительного контроля и диагностики измерений температуры применяют специальные термопары с четырьмя термоэлектродами, которые позволяют проводить дополнительные измерения сопротивления цепи для контроля целостности и надежности термопар.

 

Применение термопар

 

     Для измерения температуры различных типов объектов и сред, а также в автоматизированных системах управления и контроля. Термопары из вольфрам-рениевого сплава являются самыми высокотемпературными контактными датчиками температуры. Такие термопары незаменимы в металлургии для контроля температуры расплавленных металлов.

 

     В 1920-х — 1930-х годах термопары использовались для питания простейших радиоприемников и других слаботочных приборов. Вполне возможно использование термогенераторов для подзарядки АКБ современных слаботочных приборов (телефоны, камеры и т. п.) с использованием открытого огня.

 

Преимущества термопар

 

• Высокая точность измерения значений температуры (вплоть до ±0,01 °С).
• Большой температурный диапазон измерения: от −250 °C до +2500 °C.
• Простота.
• Дешевизна.
• Надёжность.

 

Недостатки

 

• Для получения высокой точности измерения температуры (до ±0,01 °С) требуется индивидуальная градуировка термопары.
• На показания влияет температура свободных концов, на которую необходимо вносить поправку. В современных конструкциях измерителей на основе термопар используется измерение температуры блока холодных спаев с помощью встроенного термистора или полупроводникового датчика и автоматическое введение поправки к измеренной ТЭДС.
• Эффект Пельтье (в момент снятия показаний необходимо исключить протекание тока через термопару, так как ток, протекающий через неё, охлаждает горячий спай и разогревает холодный).
• Зависимость ТЭДС от температуры существенно нелинейна. Это создает трудности при разработке вторичных преобразователей сигнала.
• Возникновение термоэлектрической неоднородности в результате резких перепадов температур, механических напряжений, коррозии и химических процессов в проводниках приводит к изменению градуировочной характеристики и погрешностям до 5 К.
• На большой длине термопарных и удлинительных проводов может возникать эффект «антенны» для существующих электромагнитных полей.

 

Типы термопар

 

     Технические требования к термопарам определяются ГОСТ 6616-94.Стандартные таблицы для термоэлектрических термометров (НСХ), классы допуска и диапазоны измерений приведены в стандарте МЭК 60584-1,2 и в ГОСТ Р 8.585-2001.

 

• платинородий-платиновые
• платинородий-платиновые
• платинородий-платинородиевые
• железо-константановые (железо-медьникелевые)
• медь-константановые (медь-медьникелевые)
• нихросил-нисиловые (никельхромникель-никелькремниевые)
• хромель-алюмелевые
• хромель-константановые
• хромель-копелевые
• медь-копелевые
• сильх-силиновые
• вольфрам и рений — вольфрамрениевые

 

     Точный состав сплава термоэлектродов для термопар из неблагородных металлов в МЭК 60584-1 не приводится. НСХ для хромель-копелевых термопар ТХК и вольфрам-рениевых термопар определены только в ГОСТ Р 8.585-2001. В стандарте МЭК данные термопары отсутствуют. По этой причине характеристики импортных датчиков из этих металлов могут существенно отличаться от отечественных, например импортный Тип L и отечественный ТХК не взаимозаменяемы. При этом, как правило, импортное оборудование не рассчитано на отечественный стандарт.

 

     В настоящее время стандарт МЭК 60584 пересматривается. Планируется введение в стандарт вольфрам-рениевых термопар типа А-1, НСХ для которых будет соответствовать российскому стандарту, и типа С по стандарту АСТМ.

 

     В 2008 г. МЭК ввел два новых типа термопар: золото-платиновые и платино-палладиевые. Новый стандарт МЭК 62460 устанавливает стандартные таблицы для этих термопар из чистых металлов. Аналогичный Российский стандарт пока отсутствует.

 

Сравнение термопар

 

     Таблица ниже описывает свойства нескольких различных типов термопары. В пределах колонок точности, T представляет температуру горячего спая, в градусах Цельсия. Например, термопара с точностью В±0.0025Г—T имела бы точность В±2.5 В°C в 1000 В°C.

 

Тип термопары	Темп. коэффициент, μV/°C	Температурный диапазон °C (длительно)	Температурный диапазон °C (кратковременно)	Класс точности 1 (°C)	Класс точности 2 (°C)
K	41	0 до +1100	−180 до +1300	±1.5 от −40 °C до 375 °C ±0.004×T от 375 °C до 1000 °C	±2.5 от −40 °C до 333 °C ±0.0075×T от 333 °C до 1200 °C
J	55.2	0 до +700	−180 to +800	±1.5 от −40 °C до 375 °C ±0. 004×T от 375 °C до 750 °C	±2.5 от −40 °C до 333 °C ±0.0075×T от 333 °C до 750 °C
N		0 до +1100	−270 to +1300	±1.5 от −40 °C до 375 °C ±0.004×T от 375 °C до 1000 °C	±2.5 от −40 °C до 333 °C ±0.0075×T от 333 °C до 1200 °C
R		0 до +1600	−50 to +1700	±1.0 от 0 °C до 1100 °C ±[1 + 0.003×(T − 1100)] от 1100 °C до 1600 °C	±1.5 от 0 °C до 600 °C ±0.0025×T от 600 °C до 1600 °C
S		0 до 1600	−50 до +1750	±1.0 от 0 °C до 1100 °C ±[1 + 0.003×(T − 1100)] от 1100 °C до 1600 °C	±1.5 от 0 °C до 600 °C ±0.0025×T от 600 °C до 1600 °C
B		+200 до +1700	0 до +1820		±0. 0025×T от 600 °C до 1700 °C
T		−185 до +300	−250 до +400	±0.5 от −40 °C до 125 °C ±0.004×T от 125 °C до 350 °C	±1.0 от −40 °C до 133 °C ±0.0075×T от 133 °C до 350 °C
E	68	0 до +800	−40 до +900	±1.5 от −40 °C до 375 °C ±0.004×T от 375 °C до 800 °C	±2.5 от −40 °C до 333 °C ±0.0075×T от 333 °C до 900 °C

 

Источник: wikipedia

 

Термопары ТХА и ТХК с токовым выходом 4-20 мА ОВЕН ДТП-И

	Термоэлектрический преобразователь (термопара) с токовым выходом Овен ДТПL-И 015, ДТПК-И 015	D=8 мм	сталь 12Х18Н10Т (-200. ..+600°С)	сталь 12Х18Н10Т (-200…+800°С)	80, 100, 120, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000
	Термоэлектрический преобразователь (термопара) с токовым выходом Овен ДТПL-И 025, ДТПК-И 025	D=10 мм		сталь 12Х18Н10Т (-200…+800°С) или сталь 08Х20Н14С2 (-200…900°С)
	Термоэлектрический преобразователь (термопара) с токовым выходом Овен ДТПL-И 035, ДТПК-И 035	D=8 мм, М=20х1,5 мм**, S=22 мм		сталь 12Х18Н10Т (-200…+800°С)
	Термоэлектрический преобразователь (термопара) с токовым выходом Овен ДТПL-И 045, ДТПК-И 045	D=10 мм, М=20х1,5 мм**, S=22 мм		сталь 12Х18Н10Т (-200. ..+800°С) или сталь 08Х20Н14С2 (-200…900°С)
	Термоэлектрический преобразователь (термопара) с токовым выходом Овен ДТПL-И 055, ДТПК-И 055	D=10 мм, М=20х1,5 мм**, S=22 мм		сталь 12Х18Н10Т (-200…+800°С)
	Термоэлектрический преобразователь (термопара) с токовым выходом Овен ДТПL-И 065, ДТПК-И 065	D=8 мм, М=20х1,5 мм**, S=27 мм
	Термоэлектрический преобразователь (термопара) с токовым выходом Овен ДТПL-И 075, ДТПК 075	D=10 мм, М=20х1,5 мм**, S=27 мм		сталь 12Х18Н10Т (-200…+800°С) или сталь 08Х20Н14С2 (-200…900°С)
	Термоэлектрический преобразователь (термопара) с токовым выходом Овен ДТПL-И 085, ДТПК-И 085	D=10 мм, М=27х2 мм**, S=32 мм
	Термоэлектрический преобразователь (термопара) с токовым выходом Овен ДТПL-И 095, ДТПК-И 095	D=10 мм, М=20х1,5 мм**, S=22 мм		сталь 12Х18Н10Т (-200. ..+800°С)
	Термоэлектрический преобразователь (термопара) с токовым выходом Овен ДТПL-И 105, ДТПК-И 105	D=8 мм, М=20х1,5 мм**, S=27 мм
	Термоэлектрический преобразователь (термопара) с токовым выходом Овен ДТПL-И 185, ДТПК-И 185	D=10 мм, М=22х1,5 мм**, S=27 мм	сталь 12Х18Н10Т (-200…+800°С)		80, 100, 120, 160, 200, 250, 320, 400
	Термоэлектрический преобразователь (термопара) с токовым выходом Овен ДТПL-И 195, ДТПК-И 195	D=10 мм, М=27х2 мм**, S=27 мм
	Термоэлектрический преобразователь (термопара) с токовым выходом Овен ДТПL-И 205, ДТПК-И 205	D=10 мм, М=22х1,5 мм**, S=27 мм, R=9,5 мм
	Термоэлектрический преобразователь (термопара) с токовым выходом Овен ДТПL-И 215, ДТПК-И 215	D=10 мм, М=27х2 мм**, S=32 мм, R=12 мм
	Термоэлектрический преобразователь (термопара) с токовым выходом Овен ДТПL-И 265, ДТПК-И 265	D=6 мм, М=22х1,5 мм**, S=27 мм			80, 100, 120, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000

Схема термопары

, электрическая цепь, конструкция, применение

Термопара — это датчик температуры, используемый в различных приложениях. Он преобразует изменение температуры в электрическое напряжение. Термопара работает по принципу термоэлектрического эффекта. В этой статье мы познакомимся со схемой, схемами и приложениями термопары.

Термопара также называется активным преобразователем, поскольку для ее работы не требуется внешний источник питания.Он может сам генерировать электрическое напряжение, хотя его величина очень мала. Термопара очень проста по конструкции, экономична и может измерять температуру в широком диапазоне.

Термопара состоит из двух металлических проводов или ножек, соединенных на одном конце для образования спая. Когда этот переход испытывает изменение температуры, он производит электрическое напряжение. Обычно термопары конструируются таким образом, что они могут определять или измерять разницу температур относительно нормальной температуры окружающей среды.Это означает, что в качестве эталонной температуры используется температура окружающей среды. Но когда мы собираемся понять его принцип работы, мы всегда делали две точки пересечения. Один из них помещен в холодную температуру в качестве эталона.

Схема термопары

Здесь вы можете увидеть схему термопары, чтобы понять принцип ее работы.

Здесь вы можете увидеть, как две проволоки из разных металлов соединены с обоих концов. Так образуются два стыка. Один спай помещают в среду с высокой температурой в качестве измерительного спая, а другой — в среду с низкой температурой в качестве эталонного спая.Для измерения генерируемого напряжения подключается вольтметр.

Работает по принципу термоэлектрического эффекта и эффекта Зеебека. Поскольку два разных металла испытывают колебания температуры, они создают разность электрических потенциалов. Когда цепь замкнута, через оба металлических провода будет течь очень слабый ток.

Конструкция термопары

Здесь вы можете увидеть внутреннюю конструкцию термопары.

Вы можете увидеть, как две проволоки из разных металлов соединены одним концом и помещены в металлическую оболочку из инконеля. После размещения металлическая оболочка заполняется порошком оксида магния для предотвращения внешних повреждений, вибраций на стыке. Оксид магния также помогает улучшить теплопередачу между переходом и окружающей средой.

Существуют различные типы термопар в зависимости от их уникальных характеристик, таких как температурный диапазон, химическая стойкость, вибростойкость, долговечность и совместимость с областями применения. Типы термопар J, K, E, T являются термопарами из недрагоценных металлов и подходят для применения при низких и средних температурах.Термопары типов R, S и B — это термопары из благородных металлов, которые подходят для измерения средних и очень высоких температур.

Принципиальная схема термопары

В принципиальной схеме термопары больше ничего нет, так как она очень проста по конструкции. Когда он подключен к электрической или электронной схеме, к его выходу подключаются схемы предусилителя и усилителя, потому что он производит очень низкое напряжение и ток, которые не могут управлять электрической или электронной схемой.

Состояние исправной или плохой термопары можно проверить с помощью теста сопротивления, теста открытого контура и теста замкнутого контура. При испытании сопротивления измеряется сопротивление между двумя выводами термопары. Более низкое сопротивление указывает на то, что его рабочее состояние хорошее. При испытании на обрыв цепи выходное напряжение измеряется путем приложения низкой температуры к его переходу. Более высокое выходное напряжение указывает на то, что он работает нормально.

Области применения термопар

Термопары имеют широкий спектр применений.

1. Термопары используются в металлообрабатывающей промышленности, такой как сталелитейная промышленность, для контроля температуры производства.
2. Термопары используются в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для контроля температуры окружающей среды, температуры в помещении и т. Д.
3. Термопары используются в устройствах контроля температуры, таких как кондиционеры, холодильники, тепловые насосы для систем автоматического контроля температуры.

Спасибо, что посетили сайт. продолжайте посещать для получения дополнительных обновлений.
Цепь термопары

| Рабочая | Типы | Преимущество

Цепь термопары:

Схема термопары

— Одним из наиболее часто используемых методов измерения умеренно высоких температур является эффект термопары.Когда пара проводов, состоящих из разных металлов, соединяется вместе на одном конце, разница температур между двумя концами провода создает напряжение между двумя проводами, как показано на Рис. 13.41

Измерение температуры с помощью цепи термопары основано на эффекте Зеебека. Ток будет циркулировать по петле, состоящей из двух разнородных металлов, когда два перехода находятся при разных температурах, как показано на рис. 13.42.

Когда эта цепь разомкнута, появляется напряжение, пропорциональное наблюдаемому току Зеебека.

Имеется четыре источника напряжения, их сумма равна наблюдаемому напряжению Зеебека. Каждый переход представляет собой источник напряжения, известный как ЭДС Пельтье , . Кроме того, каждый однородный проводник имеет самоиндуцированное напряжение или ЭДС Томсона.

ЭДС Томсона и Пельтье возникают из-за того, что внутри проводников плотность свободных носителей заряда (электронов и дырок) увеличивается с температурой.

(Если температура одного конца проводника выше температуры другого конца, избыточные электроны от горячего конца будут диффундировать к холодному концу.Это приводит к индуцированному напряжению, эффект Томсона , который делает горячий конец положительным по отношению к холодному концу.

Проводники, изготовленные из разных материалов, имеют разную плотность свободных носителей даже при одинаковой температуре. Когда соединяются два разнородных проводника, электроны диффундируют через переход от проводника с более высокой плотностью электронов. Когда это происходит, проводник, теряющий электроны, приобретает положительное напряжение по отношению к другому проводнику. Это напряжение называется ЭДС Пельтье.)

Когда переход нагревается, генерируется напряжение, это называется эффектом Зеебека. Напряжение Зеебека линейно пропорционально небольшим изменениям температуры. В термопарах используются различные комбинации металлов.

Величина этого напряжения зависит от материала, из которого сделаны провода, и величины разницы температур между соединенными концами и другими концами. Место соединения проводов цепи термопары называется чувствительным переходом , и этот переход обычно размещается внутри или на тестируемом устройстве.

Поскольку критическим фактором является разница температур между чувствительным переходом и другими концами, на других концах либо поддерживается постоянная эталонная температура, либо, в случае очень недорогого оборудования, при комнатной температуре. В последнем случае контролируется температура в помещении, и показания выходного напряжения цепи термопары корректируются с учетом любых ее изменений.

Поскольку температура на этом конце провода цепи термопары является эталонной температурой, эта функция известна как эталонная, также называемая холодным спаем.

Цепь термопары, следовательно, состоит из пары разнородных металлических проводов, соединенных вместе на одном конце (чувствительный или горячий спай) и оканчивающихся на другом конце (эталонный или холодный спай), который поддерживается при известной постоянной температуре (эталонная температура). . Когда существует разница температур между чувствительным и опорным спаями, создается ЭДС, которая вызывает ток в цепи.

Когда эталонный конец заканчивается измерителем или записывающим устройством, показание измерителя будет пропорционально разнице температур между горячим спаем и эталонным спаем.

Величина термоэдс зависит от материалов проводов и разницы температур между переходами.

На рисунке 13.43 показаны термоэдс для некоторых распространенных материалов термопар. Показанные значения основаны на эталонной температуре 32 ° F.

Термопара (TC) — это датчик температуры, который создает ЭДС, которая является функцией разницы температур между ее горячим и холодным спаями.

Схема термопары может рассматриваться как термометр, основанный на термо-ЭДС и работающий по принципу, согласно которому потенциал между двумя разнородными металлами или металлическими сплавами является функцией температуры.

Тип «E» В термопарах используется хромелевый сплав в качестве положительного электрода и константановый сплав в качестве отрицательного электрода.

Термопара типа «S» обеспечивает наименьшее выходное напряжение, но может использоваться в наибольшем температурном диапазоне.

Тип «T» , показанный на рис. 13.44, использует медь и константан.

Используемая медь — это элемент, а используемый константан — это сплав никеля и меди. Медная сторона — положительная, а константановая — отрицательная.Предполагая, что медные провода используются для подключения цепи термопары к следующему этапу (схеме), создается (формируется) второй переход медь-константан. Этот переход называется опорным переходом. Он генерирует напряжение Зеебека, которое противодействует напряжению, создаваемому чувствительным переходом. Если оба спая имеют одинаковую температуру, выходное напряжение V _{на выходе} будет равно нулю. Если чувствительный спай имеет более высокую температуру, V _из будет пропорционально разнице между двумя температурами перехода.Температура не может быть определена напрямую только по выходному напряжению. Он подвержен ошибке, вызванной напряжением, создаваемым опорным спаем. Этого можно избежать, поместив эталонный спай в ледяную баню, чтобы поддерживать его при известной температуре. Этот процесс называется компенсацией холодного спая , как показано на рис. 13.45 (a). Опорное напряжение поддерживается на уровне 0 ° C. Опорное напряжение теперь можно предсказать по калибровочной кривой термопары типа «T».

Когда медь не является одним из металлов цепи термопары, тогда образуется четырехпозиционная цепь. Термопара типа T использует железо и константан в качестве двух элементов, показанных на рис. 13.45 (b). Когда он подключается к медным проводам, образуются два соединения железо-медь. Эти переходы не представляют дополнительных трудностей из-за использованного изотермического блока. Этот блок сделан из материала, который плохо проводит электричество, но хорошо проводит тепло. Оба перехода железо-медь будут иметь одинаковую температуру и генерировать одинаковое напряжение Seeback, и, следовательно, эти два напряжения будут нейтрализованы.В этом случае компенсация холодного спая также используется в качестве опорного спая.

Метод ледяной ванны — не самый удобный метод компенсации холодного спая. Этот метод часто используется в калибровочной лаборатории. В промышленности используется другой метод компенсации холодного спая, показанный на рис. 13.46.

Изотермический блок содержит два опорных спая и термистор. Сопротивление термистора зависит от температуры. Схема используется для измерения этого сопротивления и компенсации напряжения, создаваемого двумя опорными переходами. Такое расположение иногда называют Электронная ссылка на ледовую точку .

Если датчик подключен к компьютеру, эталонная температура будет преобразована в эталонное напряжение, а затем вычтена из выходного напряжения V _out Этот процесс известен как программная компенсация.

Изотермический блок с одним датчиком температуры может обеспечить компенсацию нескольких агрегатов.

В таблице 13.3 приведены конструкции и термоэлектрические свойства различных термопар.

Для точного измерения температуры горячего спая необходимо поддерживать температуру холодного спая или эталонного спая при 0 ° C. Если эталонный спай поддерживается при температуре окружающей среды, то напряжение, соответствующее этой температуре, должно быть добавлено к измерению, чтобы получить точные показания.

В большинстве современных систем измерения цепей термопар используется электрическая компенсация холодного спая (электронная схема, имитирующая напряжение, которое эталонный спай будет генерировать при температуре окружающей среды). Популярный метод компенсации холодного спая, используемый в регистраторах данных и системах сбора данных, показан на рис. 13.47.

Клеммы измерительного спая навинчиваются на изотермический блок (температура которого остается постоянной в пределах ± 0,05 ° C). Температура изотермического блока измеряется независимо, а компенсирующее напряжение генерируется с помощью электронной схемы. Это компенсационное напряжение комбинируется с ЭДС от измерительного перехода для получения истинной температуры

Термопары иногда подключаются последовательно или параллельно для обеспечения повышенного выходного напряжения или тока.

На рис. 13.48 (a) четыре термопары соединены последовательно, при этом провод A является положительным, а B — отрицательным в каждой термопаре.

Полная ЭДС между точками с 1 по 5 является суммой ЭДС отдельной термопары. Устройство этого типа называется термобатареей и используется для получения повышенной чувствительности и большей абсолютной ЭДС от установки термопары.

На рис. 13.48 (b) показаны четыре параллельно подключенные термопары. Такое расположение обеспечивает большой ток, но ЭДС такая же, как у любой термопары.

Цепь термопары

должна быть защищена от механических повреждений и изолирована от коррозионного или загрязняющего воздействия, которое большинство газов и жидкостей имеют при высокой температуре. Устройства, используемые для этой цели, называются колодцами или трубками в зависимости от их физической конструкции или термокарманами .

Термопары изготавливаются из различных металлических сплавов, охватывающих широкий диапазон температур от минус 270 ° C (-418 ° F) до 2700 ° C (около 5000 ° F).Они могут быть получены в виде простого неизолированного провода, в изолированной форме или внутри защитных чехлов или зондов (диаметр оболочки всего 0,25 мм).

Термопереход защищен от загрязнения технологическими материалами путем заключения его в защитную оболочку. Например, медно-никелевая оболочка для термопар медь / хромель и мягкая оболочка для термопар железо / хромель.

Температурные диапазоны, охватываемые термопарами, делают их подходящими для использования в промышленных печах, а также для измерения в криогенном диапазоне.Различные типы термопар показаны на рис. 13.49.

Преимущества термопары

1. Имеет прочную конструкцию.
2. Имеет диапазон температур от –270 ° C до 2700 ° C.
3. Использование удлинителей и компенсационных кабелей позволяет передавать данные на большие расстояния для измерения температуры.
4. Мостиковые схемы не требуются для измерения температуры.
5. Сравнительно дешевле по стоимости.
6. Проверка калибровки выполняется легко.
7. Термопары обеспечивают хорошую воспроизводимость.
8. Скорость срабатывания высока по сравнению с термометром заполненной системы.
9. Точность измерения неплохая.

Недостатки термопары

1. Холодный спай и другая компенсация важны для точности
2. Они демонстрируют нелинейность зависимости ЭДС от температуры.
3. Чтобы избежать случайного захвата электрического сигнала, важно правильно отделить удлинительные провода от провода термопары.
4. Возможен захват паразитного напряжения.
5. Во многих приложениях сигналы необходимо усиливать.

Термопары | Сигналы электрического оборудования

Эффект Зеебека

Интересным явлением, применяемым в области приборостроения, является эффект Зеебека, который заключается в создании небольшого напряжения по длине провода из-за разницы температур вдоль этого провода. Этот эффект легче всего наблюдать и применять при соединении двух разнородных металлов в контакте, каждый металл создает различное напряжение Зеебека по всей своей длине, которое преобразуется в напряжение между двумя (несоединенными) концами провода.Практически любая пара разнородных металлов будет производить измеримое напряжение, когда их соединение нагревается, причем некоторые комбинации металлов производят большее напряжение на градус температуры, чем другие:

Эффект Зеебека довольно линейен; то есть напряжение, создаваемое нагретым соединением двух проводов, прямо пропорционально температуре. Это означает, что температуру соединения металлической проволоки можно определить путем измерения создаваемого напряжения. Таким образом, эффект Зеебека дает нам электрический метод измерения температуры.

Термопары

Когда пара разнородных металлов соединяется вместе с целью измерения температуры, образующееся устройство называется термопарой . В термопарах, изготовленных для контрольно-измерительной аппаратуры, используются металлы высокой чистоты для точного соотношения температуры и напряжения (как можно более линейного и предсказуемого).

Зеебекское напряжение довольно мало, в десятки милливольт для большинства температурных диапазонов. Это затрудняет их точное измерение.Кроме того, тот факт, что любое соединение между разнородными металлами будет давать зависящее от температуры напряжение, создает проблему, когда мы пытаемся подключить термопару к вольтметру, замыкая цепь:

Измерительный узел

Второй спай железо / медь, образованный соединением между термопарой и измерителем на верхнем проводе, будет производить зависящее от температуры напряжение, противоположное по полярности напряжению, возникающему на измерительном спайе. Это означает, что напряжение между медными выводами вольтметра будет зависеть от разницы на температур между двумя переходами, а не только от температуры на измерительном переходе. Даже для типов термопар, где медь не является одним из разнородных металлов, комбинация двух металлов, соединяющих медные выводы измерительного прибора, образует соединение, эквивалентное измерительному соединению:

Ссылочный узел

Этот второй спай называется опорным или холодным спаем , чтобы отличить его от спая на измерительном конце, и нет никакого способа избежать его наличия в цепи термопары.В некоторых приложениях требуется измерение разности температур между двумя точками, и это неотъемлемое свойство термопар можно использовать для создания очень простой системы измерения.

Однако в большинстве случаев цель состоит в том, чтобы измерить температуру только в одной точке, и в этих случаях второй спай становится обязательным для функционирования.

Компенсация напряжения, генерируемого эталонным спаем, обычно выполняется специальной схемой, предназначенной для измерения там температуры и создания соответствующего напряжения для противодействия влиянию эталонного спая.На этом этапе вы можете спросить: «Если нам приходится прибегать к какой-либо другой форме измерения температуры только для того, чтобы преодолеть идиосинкразию с термопарами, тогда зачем вообще использовать термопары для измерения температуры? Почему бы просто не использовать эту другую форму измерения температуры, какой бы она ни была, для выполнения этой работы? » Ответ таков: потому что другие формы измерения температуры, используемые для компенсации эталонного спая, не так надежны и универсальны, как спай термопары, но достаточно хорошо выполняют работу по измерению комнатной температуры в месте эталонного спая.Например, измерительный спай термопары может быть вставлен в дымоход на 1800 градусов (F) литейной печи, в то время как опорный спай находится на расстоянии ста футов в металлическом шкафу при температуре окружающей среды, а его температура измеряется устройством, которое может никогда не выдерживают жары или агрессивной атмосферы печи.

Напряжение, создаваемое спаями термопар, строго зависит от температуры. Любой ток в цепи термопары является функцией сопротивления цепи против этого напряжения (I = E / R).Другими словами, соотношение между температурой и зеебекским напряжением является фиксированным, в то время как соотношение между температурой и током является переменным, в зависимости от общего сопротивления цепи. С достаточно тяжелыми проводниками термопары токи до сотен ампер могут генерироваться от одной пары спаев термопары! (Я действительно видел это в лабораторном эксперименте, используя тяжелые стержни из меди и медно-никелевого сплава для формирования переходов и проводников цепи.)

Для целей измерения вольтметр, используемый в цепи термопары, спроектирован так, чтобы иметь очень высокое сопротивление, чтобы избежать любых вызывающих ошибку падений напряжения на проводе термопары.Проблема падения напряжения по длине проводника здесь даже более серьезна, чем с сигналами постоянного напряжения, обсуждавшимися ранее, потому что здесь у нас есть только несколько милливольт напряжения, создаваемого переходом. Мы просто не можем позволить себе иметь каплю даже в один милливольт по всей длине проводника без серьезных ошибок измерения температуры.

В таком случае в идеале ток в цепи термопары равен нулю. Ранние приборы для индикации термопар использовали схему измерения потенциометрического напряжения с нулевым балансом для измерения напряжения перехода.Ранняя линия индикаторов / регистраторов температуры Speedomax компании Leeds & Northrup была хорошим примером этой технологии. В более современных приборах используются схемы полупроводникового усилителя, позволяющие сигналу напряжения термопары управлять устройством индикации при небольшом токе или отсутствии тока в цепи.

Термобатарея

Однако термопары

могут быть изготовлены из проволоки большого сечения для обеспечения низкого сопротивления и подключены таким образом, чтобы генерировать очень высокие токи для целей, отличных от измерения температуры.Одна из таких целей — производство электроэнергии. Последовательно соединив множество термопар, чередуя горячие / холодные температуры с каждым переходом, можно сконструировать устройство, называемое термобатареей , для выработки значительного количества напряжения и тока:

Эффект Пельтье

Если левый и правый наборы переходов имеют одинаковую температуру, напряжение на каждом переходе будет одинаковым, а противоположные полярности будут сокращаться до конечного напряжения, равного нулю. Однако, если бы левый набор переходов был нагрет, а правый — охлажден, напряжение на каждом левом переходе было бы больше, чем на каждом правом переходе, что привело бы к общему выходному напряжению, равному сумме всех дифференциалов пар переходов.В термобатареи все устроено именно так. Источник тепла (горение, сильное радиоактивное вещество, солнечное тепло и т. Д.) Прикладывается к одному набору переходов, а другой набор соединяется с каким-либо радиатором (с воздушным или водяным охлаждением). Достаточно интересно, что когда ток течет через внешнюю цепь нагрузки, подключенную к термобатареи, тепловая энергия передается от горячих спаев к холодным, демонстрируя другое термоэлектрическое явление: так называемый эффект Пельтье (электрический ток, передающий тепловую энергию ).

Еще одно применение термопар — измерение средней температуры между несколькими точками. Самый простой способ сделать это — подключить несколько термопар параллельно друг другу. Сигнал в милливольтах, создаваемый каждой термопарой, усредняется в точке параллельного соединения. Падение разности напряжений между спаями и сопротивления проводов термопар:

К сожалению, точное усреднение этих потенциалов Зеебека зависит от того, что сопротивления проводов каждой термопары одинаковы.Если термопары расположены в разных местах и ​​их провода соединяются параллельно в одном месте, одинаковая длина проводов маловероятна. Термопара, имеющая наибольшую длину провода от точки измерения до точки параллельного соединения, будет иметь наибольшее сопротивление и, следовательно, будет иметь наименьшее влияние на среднее создаваемое напряжение.

Множественные переходы термопар

Чтобы компенсировать это, к каждой из параллельных ветвей цепи термопары можно добавить дополнительное сопротивление, чтобы сделать их соответствующие сопротивления более равными.Без резисторов нестандартного размера для каждой ветви (чтобы сделать сопротивления точно равными между всеми термопарами), допустимо просто установить резисторы с равными номиналами, значительно превышающими сопротивление проводов термопар, так что сопротивление этих проводов будет иметь гораздо меньшее влияние. от общего сопротивления ветви. Эти резисторы называются резисторами , заменяющими резисторы , потому что их относительно высокие значения затмевают или «заглушают» сопротивление самих проводов термопары:

Поскольку спая термопары производит такое низкое напряжение, крайне важно, чтобы соединения проводов были очень чистыми и плотными для точной и надежной работы.Кроме того, расположение эталонного спая (место, где провода термопары из разнородных металлов соединяются со стандартной медью) должно быть близко к измерительному прибору, чтобы прибор мог точно компенсировать температуру эталонного спая. Несмотря на эти, казалось бы, ограничительные требования, термопары остаются одним из самых надежных и популярных методов промышленного измерения температуры в современных условиях.

ОБЗОР:

• Эффект Зеебека — это создание напряжения между двумя разнородными соединенными металлами, которое пропорционально температуре этого соединения.
• В любой цепи термопары есть два эквивалентных спая между разнородными металлами. Соединение, расположенное в месте предполагаемого измерения, называется соединением для измерения , а другое соединение (одиночное или эквивалентное) называется соединением эталонного .
• Два спая термопары могут быть соединены друг против друга для генерации сигнала напряжения, пропорционального разности температур между двумя спаями. Набор соединений, соединенных таким образом с целью выработки электроэнергии, называется термобатареей .
• Когда ток течет через спаи термобатареи, тепловая энергия передается от одного набора контактов к другому. Это известно как эффект Пельтье .
• Несколько спая термопары могут быть соединены параллельно друг другу для генерации сигнала напряжения, представляющего среднюю температуру между спаями. «Болтающиеся» резисторы могут быть подключены последовательно с каждой термопарой, чтобы поддерживать равенство между переходами, поэтому результирующее напряжение будет более репрезентативным для истинной средней температуры.
• Крайне важно, чтобы ток в цепи термопары был как можно более низким для обеспечения хорошей точности измерения. Кроме того, все соответствующие соединения проводов должны быть чистыми и плотными. Небольшое падение напряжения в милливольтах в любом месте цепи вызовет существенные ошибки измерения.

Основы термопар и RTD

Термопары

Что такое термопары?

Термопары — это датчики температуры. Они работают по принципу, согласно которому соединение двух разнородных металлов (образующих замкнутую цепь) создает измеримое напряжение (электродвижущую силу), когда два конца термопары имеют разные температуры (см. Рисунок 1).Поскольку термопары имеют простую конструкцию и превосходную надежность, они используются в качестве промышленных датчиков температуры в широком диапазоне областей. Более того, подключение измерительного прибора (самописцев, РСУ, ПЛК и т. Д.) К одному концу цепи позволяет измерять разность потенциалов (электромагнитную силу) (см. Рисунок 2).

Существует много типов термопар для измерения различных температур. Обычно используемые типы с превосходными характеристиками стандартизированы стандартами JIS, IEC и другими.Ниже приводится краткое описание типичных типов термопар (обычно обозначаемых символами) и их характеристик (преимуществ и недостатков).

Термопары Преимущества и недостатки

Термопара состоит как минимум из двух металлов, соединенных вместе, чтобы образовать два спая. Один связан с телом, температуру которого нужно измерить; это горячий или измерительный спай. Другой переход связан с телом известной температуры; это холодный или опорный спай.Поэтому термопара измеряет неизвестную температуру тела относительно известной температуры другого тела.

• Принцип работы

  Принцип работы термопары основан на трех эффектах, открытых Зеебеком, Пельтье и Томсоном. Они следующие:

  1) Эффект Зеебека: Эффект Зеебека утверждает, что когда два разных или непохожих металла соединяются вместе на двух стыках, в этих двух стыках возникает электродвижущая сила (ЭДС). Величина генерируемой ЭДС различается для разных комбинаций металлов.

  2) Эффект Пельтье: Согласно эффекту Пельтье, когда два разнородных металла соединяются вместе, образуя два перехода, внутри цепи генерируется ЭДС из-за различных температур двух переходов цепи.

  3) Эффект Томсона: Согласно эффекту Томсона, когда два разнородных металла соединяются вместе, образуя два соединения, в цепи существует потенциал из-за градиента температуры по всей длине проводников в цепи.

  В большинстве случаев ЭДС, предполагаемая эффектом Томсона, очень мала, и ею можно пренебречь, правильно подобрав металлы. Эффект Пельтье играет важную роль в принципе работы термопары.

Термопара: принцип работы

Общая схема работы термопары представлена ​​на рисунке. Он состоит из двух разнородных металлов, A и B. Они соединены вместе, образуя два перехода, p и q, которые поддерживаются при температурах T ₁ и T ₂ соответственно. Помните, что термопара не может образоваться, если не будет двух спаев. Поскольку два перехода поддерживаются при разных температурах, в цепи генерируется ЭДС Пельтье, которая является функцией температур двух переходов.

Если температура обоих переходов одинакова, на обоих переходах будет генерироваться равная и противоположная ЭДС, а общий ток, протекающий через переход, равен нулю. Если поддерживать разные температуры в переходах, ЭДС не станет равной нулю, и по цепи будет протекать чистый ток.Полная ЭДС, протекающая через этот контур, зависит от металлов, используемых в цепи, а также от температуры двух переходов. Полная ЭДС или ток, протекающий по цепи, можно легко измерить с помощью подходящего устройства.

Устройство для измерения тока или ЭДС включается в цепь термопары. Он измеряет количество ЭДС, протекающей через цепь из-за двух стыков двух разнородных металлов, поддерживаемых при разных температурах.Показаны два спая термопары и устройство, используемое для измерения ЭДС (потенциометр).

Теперь температура эталонных спаев уже известна, а температура измерительного спая неизвестна. Выходной сигнал цепи термопары калибруется непосредственно по неизвестной температуре. Таким образом, выход напряжения или тока, полученный от цепи термопары, дает значение неизвестной температуры напрямую.

Температурные датчики сопротивления

Что такое датчики температуры сопротивления?

Резистивные датчики температуры (RTD) — это датчики температуры.Они работают по принципу, согласно которому удельное сопротивление металла увеличивается пропорционально его температуре.

Платиновый RTD использует платину (Pt) в качестве резистивного термочувствительного элемента, который имеет хорошие температурные характеристики, является линейным и стабильным.

Среди различных типов датчиков температуры платиновые термометры сопротивления широко используются благодаря своей высокой точности. В частности, во всем мире пользуется популярностью Pt100 (значение сопротивления при 0 ° составляет 100 Ом). Никель и медь также используются для РДТ.Термисторы используются в качестве резисторов.

Доступны три типа техники подключения : двухпроводная, трехпроводная и четырехпроводная.

Кроме того, измерительная схема на стороне измерительного прибора различается в зависимости от способа подключения. Рисунки, проиллюстрированные ниже, объясняют принципы трехпроводного метода, наиболее часто используемого в промышленных измерениях, и четырехпроводного метода, используемого для прецизионных измерений.

а) Принцип трехпроводной техники

Сопротивление проводов r1 и r2 идеально согласовано и, следовательно, компенсируется по мостовой схеме.Следовательно, поддержание низкого и равномерного сопротивления трех проводов позволяет выполнять измерения температуры с небольшими ошибками, даже если провода между Rt и измерительным прибором сделаны длиннее.

б) Принцип четырехпроводной техники

Постоянный ток проходит через r1 и r4, и напряжение измеряется на выводах RTD, что не влияет на сопротивление проводов в ваших измерениях. Таким образом, эта система позволяет точно измерять температуру.

Если резистивный датчик температуры четырехпроводной схемы подсоединен к измерительному прибору трехпроводной схемы, отключение одного из выводов датчика температуры при четырехпроводной схеме обеспечивает простую конфигурацию измерения температуры. В этом случае необходимо поддерживать низкое и равномерное сопротивление трех выводов так же, как и при трехпроводной технике. неиспользованный провод должен быть заделан (изолирован), чтобы избежать воздействия шума и других факторов.

Также читайте: Термопара: рассчитать температуру по милливольтам

% PDF-1.2
%
628 0 объект
>
эндобдж
xref
628 161
0000000016 00000 н.
0000003572 00000 н.
0000004908 00000 п.
0000005066 00000 н.
0000005150 00000 н.
0000005289 00000 п.
0000005378 00000 п.
0000005444 00000 н.
0000005596 00000 н.
0000005710 00000 н.
0000005776 00000 п.
0000005872 00000 н.
0000005979 00000 п.
0000006091 00000 н.
0000006157 00000 н.
0000006281 00000 п.
0000006347 00000 н.
0000006413 00000 н.
0000006479 00000 н.
0000006599 00000 н.
0000006665 00000 н.
0000006764 00000 н.
0000006830 00000 н.
0000007046 00000 н.
0000007112 00000 н.
0000007266 00000 н.
0000007332 00000 н.
0000007403 00000 п.
0000007469 00000 н.
0000007632 00000 н.
0000007698 00000 п.
0000007791 00000 н.
0000007931 00000 н.
0000008082 00000 н.
0000008148 00000 н.
0000008292 00000 п.
0000008358 00000 п.
0000008487 00000 н.
0000008553 00000 п.
0000008619 00000 п.
0000008685 00000 н.
0000008912 00000 н.
0000008978 00000 н.
0000009074 00000 н.
0000009248 00000 н.
0000009396 00000 п.
0000009462 00000 п.
0000009528 00000 н.
0000009692 00000 п.
0000009805 00000 н.
0000009871 00000 н.
0000009984 00000 н.
0000010050 00000 п.
0000010116 00000 п.
0000010182 00000 п.
0000010410 00000 п.
0000010476 00000 п.
0000010573 00000 п.
0000010660 00000 п.
0000010787 00000 п.
0000010853 00000 п.
0000010964 00000 п.
0000011030 00000 п.
0000011144 00000 п.
0000011210 00000 п.
0000011327 00000 п.
0000011393 00000 п.
0000011459 00000 п.
0000011525 00000 п.
0000011683 00000 п.
0000011749 00000 п.
0000011846 00000 п.
0000011940 00000 п.
0000012069 00000 п.
0000012135 00000 п.
0000012258 00000 п.
0000012324 00000 п.
0000012445 00000 п.
0000012511 00000 п.
0000012618 00000 п.
0000012684 00000 п.
0000012793 00000 п.
0000012859 00000 п.
0000012992 00000 п.
0000013058 00000 п.
0000013124 00000 п.
0000013190 00000 п.
0000013256 00000 п.
0000013444 00000 п.
0000013541 00000 п.
0000013635 00000 п.
0000013772 00000 п.
0000013838 00000 п.
0000013958 00000 п.
0000014024 00000 п.
0000014090 00000 п.
0000014156 00000 п.
0000014222 00000 п.
0000014414 00000 п.
0000014529 00000 п.
0000014623 00000 п.
0000014734 00000 п.
0000014800 00000 п.
0000014942 00000 п.
0000015008 00000 п.
0000015123 00000 п.
0000015189 00000 п.
0000015301 00000 п.
0000015367 00000 п.
0000015496 00000 п.
0000015562 00000 п.
0000015628 00000 п.
0000015694 00000 п.
0000015760 00000 п.
0000015923 00000 п.
0000016020 00000 п.
0000016114 00000 п.
0000016232 00000 п.
0000016298 00000 п.
0000016461 00000 п.
0000016527 00000 п.
0000016640 00000 п.
0000016706 00000 п.
0000016772 00000 п.
0000016838 00000 п.
0000016949 00000 п.
0000017015 00000 п.
0000017112 00000 п.
0000017198 00000 п.
0000017318 00000 п.
0000017384 00000 п.
0000017489 00000 п.
0000017555 00000 п.
0000017674 00000 п.
0000017740 00000 п.
0000017844 00000 п.
0000017910 00000 п.
0000018012 00000 п.
0000018078 00000 п.
0000018144 00000 п.
0000018210 00000 п.
0000018275 00000 п.
0000018429 00000 п.
0000018549 00000 п.
0000018613 00000 п.
0000018707 00000 п.
0000018805 00000 п.
0000018869 00000 п.
0000018933 00000 п.
0000018997 00000 п.
0000019063 00000 п.
0000019218 00000 п.
0000019443 00000 п.
0000020566 00000 п.
0000021695 00000 п.
0000022811 00000 п.
0000023027 00000 н.
0000024745 00000 п.
0000024824 00000 п.
0000003694 00000 н.
0000004885 00000 н.
трейлер
]
>>
startxref
0
%% EOF

629 0 объект
>
эндобдж
787 0 объект
>
ручей
HUOlUINS U
6
#Tz K & 5Fih4kDMtfvvPE ֶ 8 kE] A`B47 = 73-~

Ступица термопары

Термопара — это датчик, измеряющий температуру.Он состоит из двух разных металлов, соединенных одним концом. Когда соединение двух металлов нагревается или охлаждается, создается напряжение, которое может быть обратно соотнесено с температурой. Термопара — это простой, надежный и экономичный датчик температуры, используемый в широком диапазоне процессов измерения температуры.

Термопары производятся в различных стилях, например, зонды термопар, зонды термопар с разъемами, зонды термопар с переходным соединением, инфракрасные термопары, термопары с неизолированным проводом или даже просто термопары.

Термопары обычно используются в широком диапазоне приложений. Из-за широкого диапазона моделей и технических характеристик, но чрезвычайно важно понимать его основную структуру, функции и диапазоны, чтобы лучше определить правильный тип термопары и материал термопары для применения.

Как работает термопара?

Когда два провода, состоящие из разнородных металлов, соединяются на обоих концах и один из концов нагревается, в термоэлектрической цепи протекает постоянный ток.

Если эта цепь разорвана в центре, чистое напряжение холостого хода (напряжение Зеебека) является функцией температуры перехода и состава двух металлов. Это означает, что когда соединение двух металлов нагревается или охлаждается, создается напряжение, которое может быть обратно соотнесено с температурой.

Узнать больше

Зонды термопары против провода термопары?

Термопары доступны в различных комбинациях металлов или калибровок.Самыми распространенными являются термопары из «неблагородных металлов», известные как типы J, K, T, E и N. Существуют также высокотемпературные калибровки — также известные как термопары из благородных металлов — типов R, S, C и GB.

Каждая калибровка имеет свой диапазон температур и среду, хотя максимальная температура зависит от диаметра провода, используемого в термопаре.

Хотя калибровка термопары определяет диапазон температур, максимальный диапазон также ограничен диаметром провода термопары.То есть очень тонкая термопара может не достичь полного диапазона температур.

Термопары типа

K известны как термопары общего назначения из-за их низкой стоимости и температурного диапазона.

Узнать больше

Как выбрать термопару?
Поскольку термопара может принимать разные формы и формы, важно понимать, как правильно выбрать правильный датчик.
Наиболее часто используемые критерии для выбора — это диапазон температур, химическая стойкость, стойкость к истиранию и вибрации, а также требования к установке.Требования к установке также будут определять ваш выбор датчика термопары.

Существуют разные типы термопар, и их применение может отличаться. Открытая термопара будет работать лучше всего, когда требуется большое время отклика, но незаземленная термопара лучше в агрессивных средах.

Узнать больше

Как мне узнать, какой тип соединения выбрать?

Доступны зонды с термопарами в оболочке с одним из трех типов спая: заземленный, незаземленный или открытый. На конце зонда с заземленным переходом провода термопары физически прикреплены к внутренней стороне стенки зонда. Это приводит к хорошей передаче тепла снаружи через стенку зонда к спайу термопары. В незаземленном зонде спай термопары отделен от стенки зонда. Время отклика ниже, чем у заземленного типа, но незаземленный обеспечивает гальваническую развязку.

продуктов OMEGA, используемых в этом приложении

Какова точность и температурный диапазон различных термопар?

Важно помнить, что как точность, так и диапазон зависят от таких факторов, как сплавы термопары, измеряемая температура, конструкция датчика, материал оболочки, измеряемая среда, состояние среды (жидкая, твердая , или газ) и диаметр либо провода термопары (если он оголен), либо диаметр оболочки (если провод термопары не оголен, но в оболочке).

Узнать больше

Зонды термопары против провода термопары?

Важно помнить, что датчик температуры измеряет только его собственную температуру. Тем не менее, выбор датчика типа зонда по сравнению с датчиком проводного типа — это вопрос того, как лучше всего довести температуру спая термопары до температуры процесса, которую вы пытаетесь измерить.

Использование датчика проволочного типа может быть приемлемым, если жидкость не воздействует на изоляцию или материалы проводника, если жидкость находится в состоянии покоя или почти в состоянии покоя, а температура находится в пределах возможностей материалов.Но если предположить, что жидкость является агрессивной, высокотемпературной, находится под высоким давлением или течет по трубе, тогда датчик типа зонда, возможно, даже с защитной гильзой, будет лучшим выбором.

Все сводится к тому, как лучше всего довести соединение термопары до той же температуры, что и технологический процесс или материал, температуру которого вы пытаетесь измерить, чтобы получить необходимую информацию.

Узнать больше

Статьи по теме

Техническое обучение

Техническое обучение

Техническое обучение

Техническое обучение

Подключение сигналов термопары к устройству сбора данных

Включено в раздел

В этом документе представлены пошаговые инструкции по подключению и настройке вашего устройства NI DAQ для использования с термопарой. Прежде чем вы начнете использовать ваше оборудование DAQ, вы должны установить среду разработки приложений и программное обеспечение драйвера NI-DAQmx. Обратитесь к документу Установка LabVIEW и NI-DAQmx для получения дополнительной информации.

Основы измерения термопар

Термопары — наиболее часто используемые датчики температуры. Термопара создается, когда два разнородных металла соприкасаются и создают небольшое напряжение холостого хода, соответствующее температуре. Это термоэлектрическое напряжение, известное как напряжение Зеебека, нелинейно по температуре.

Типы термопар

Термопары различаются по составу и диапазону точности:

Термопара Тип	Положительный провод	Отрицательный провод	Диапазон температур (° C) для полиномиальных коэффициентов или для преобразования таблицы	Диапазон температур (° C) для коэффициентов обратного полинома
Дж	Утюг	Константан	-210 до 1200	-210 до 1200
К	Хромель	Алюмель	-270 до 1372	-200 до 1372
N	Никросил	Нисил	-270 до 1300	-200 до 1300
R	Платина — 13% родий	Платина	-50 до 1768	-50 до 1768
S	Платина-10% родий	Платина	-50 до 1768	-50 до 1768
T	Медь	Константан	-270 до 400	от 200 до 400
B	Платина	Родий	0 до 1820	250 до 1820
E	Хромель	Константан	-270 до 1000	-200 до 1000

Таблица 1. Типы термопар

Компенсация холодного спая

Для термопар

требуется некоторая форма эталонной температуры для компенсации нежелательных паразитных термопар. Паразитная термопара создается, когда вы подключаете термопару к измерительному оборудованию. Поскольку клеммы на оборудовании изготовлены из материала, отличного от материала провода термопары, на стыках, называемых холодными спаями, создается напряжение, которое изменяет выходное напряжение самой термопары.Вы можете измерить температуру в этом эталонном спайе с помощью датчика температуры прямого считывания, такого как термистор или датчик IC, а затем вычесть термоэлектрические вклады паразитной термопары. Этот процесс называется компенсацией холодного спая (CJC). Вы должны указать свой источник CJC или постоянное значение (обычно 25 ° C) при настройке измерения термопары в программном обеспечении.

Расположение выводов DAQ-устройства

Прежде чем подключать какие-либо сигналы, найдите распиновку вашего устройства.

1. Откройте Обозреватель измерений и автоматизации (MAX) и разверните Устройства и интерфейсы.
2. Щелкните правой кнопкой мыши имя устройства и выберите «Назначение выводов устройства».

Рисунок 1. Справка по терминалам устройства

Следующие типы клемм соответствуют измерениям с помощью термопар:

1. TC X (+/-) — Большая часть оборудования термопар NI относится к клеммам TC + и TC- для каждого канала дифференциальных измерений.
2. AI X (+/-) — Некоторые устройства могут вместо этого ссылаться на AI x + и AI x -, где x относится к номеру канала.
3. COM — Клемма общего заземления для всех каналов DI может быть изолирована от земли, в зависимости от вашего устройства.

Настройка измерения термопары

Вы можете использовать NI MAX, чтобы быстро проверить точность настройки вашей измерительной системы. Используя глобальный виртуальный канал NI-DAQmx, вы можете настроить измерение термопары без какого-либо программирования.Виртуальный канал — это концепция архитектуры драйвера NI-DAQmx, используемая для представления набора настроек свойств устройства, которые могут включать в себя имя, физический канал, входные терминальные соединения, тип измерения или генерации и информацию о масштабировании.

Для начала выполните следующие действия:

3. Открыв MAX, щелкните правой кнопкой мыши Data Neighborhood и выберите Create New.
4. Выберите NI-DAQmx Global Virtual Channel и нажмите Next.
5. Выберите Сбор сигналов »Аналоговый вход» Температура »Термопара

Рисунок 2. Создание виртуального канала NI-DAQmx

6. Выберите ai0 или любой другой физический канал, который вы собираетесь подключить к термопаре. Физический канал — это терминал или вывод, на котором вы можете измерять или генерировать аналоговый или цифровой сигнал. Один физический канал может включать в себя более одной клеммы или вывода, как в случае входного канала дифференциальной термопары. В этом случае ai0 соответствует TC0 + и TC0- на схеме распиновки NI-9211.

Рисунок 3. Физические каналы устройства

7. Нажмите Далее и введите имя глобального виртуального канала или оставьте значение по умолчанию.
8. Нажмите Finish, чтобы увидеть следующий экран в MAX:

Рисунок 4. Настройка канала термопары в MAX

9. На вкладке настроек введите минимальное и максимальное значения температуры, которые вы ожидаете считывать с термопары (от 0 ° C до 100 ° C по умолчанию).
10. Выберите тип термопары и CJC Source и CJC Value .

Подключение термопары к устройству

Следующим шагом является физическое подключение термопары к вашему DAQ-устройству.

11. Щелкните вкладку Схема подключения в MAX, чтобы продолжить.

Рисунок 5. Схема подключения термопары

У каждого провода термопары есть положительный и отрицательный вывод. Схема подключения показывает, какие контакты на вашем DAQ-устройстве должны быть подключены в соответствии с выбранным вами физическим каналом.Подключите положительный провод термопары к клемме TC +, а отрицательный провод термопары к клемме TC–. Если вы не уверены, какой из выводов термопары положительный, а какой отрицательный, проверьте документацию на термопару или катушку с проволокой термопары.

Если вы используете экранированную термопару, подключите клемму COM вашего устройства к экрану, а экран — к опорному синфазному напряжению термопары. Синфазное опорное напряжение — это напряжение в пределах ± 1.2 В синфазного напряжения термопары. Если вы используете плавающую термопару или термопару в пределах ± 1,2 В от заземления, подключите COM и экран к заземлению. Методика заземления экрана может варьироваться в зависимости от области применения. См. Рисунок 6 для иллюстрации типичной конфигурации экрана.

Рисунок 6. Подключение экранированной термопары

Используйте глобальные виртуальные каналы NI-DAQmx для предварительного просмотра ваших измерений.

12. Пока MAX открыт, снова щелкните вкладку NI-DAQmx Global Channel и нажмите кнопку Run. Значение температуры вашей термопары отображается в верхней части экрана.

Рисунок 7. Предварительный просмотр измерения термопары в MAX

Вы можете просмотреть сигнал в табличной форме или в виде графика, выбрав График в раскрывающемся списке Тип дисплея . У вас также есть возможность сохранить ваш глобальный виртуальный канал NI-DAQmx, если вы захотите снова обратиться к этому экрану конфигурации в будущем.

Предыдущая

Подключение и настройка оборудования

Введение в LabVIEW

Следующий

.