Hideg csomópont kompenzáció hőmérséklet-távadókhoz
Azok az emberek, akik sokat dolgoznak hőelemekkel, nem biztos, hogy pontosan tudják, hogyan működik a hőelem hideg csomópontja (referencia). Ahhoz, hogy megbeszélhessük a hideg csomópontot, először röviden meg kell értenünk a hőelemelméletet és a hőelemek működését.
Cold Junction vagy Reference Junction
A hőelem"hideg csomópont"gyakran nevezik a"referencia csomópont", de véleményünk szerint az emberek ezt a kifejezést használják"hideg csomópont"gyakrabban .
Közös hőelemek
A hőelemek gyakori hőmérséklet-érzékelők az iparban. A hőelemek számos előnye széles körben használják őket. Nagyon magas hőmérsékletek mérésére használhatók, sokkal magasabbak, mint a rezisztív hőmérséklet-érzékelők (RTD). A hőelem is nagyon erős érzékelő, így nem törik el könnyen. Bár a hőelemek nem olyan pontosak, mint az ellenállásos hőmérséklet-érzékelők, sok alkalmazásban elég pontosak.
Hogyan működnek a hőelemek
A hőelem két vezetékből áll, amelyek különböző elektromos vezetőkből állnak, és az egyik végén össze vannak kötve (a"forró"vége), amely a hőmérséklet mérésére használt vég. Ahogy Thomas Johann Seebeck felfedezte 1821-ben, amikor ezeknek a vezetékeknek a csatlakozási pontjait különböző hőmérsékleteknek teszik ki, hőáram keletkezik, ami kis rést hoz létre a vezetékek között a nyitott végeken. Feszültség. A feszültség a hőmérséklettől és a használt vezeték anyagától függ. Ezt a hatást ún"Seebeck hatás".
A hőelem egyszerűsített vázlata
"1. és 2. hőelem anyag"a fenti ábrán a hőelemekhez használt két különböző anyag látható."T1"a hőelem forró csomópontja, az a pont, ahol a hőmérsékletet mérik. A két"TCJ"a hideg csomópont hőmérséklete. A hőelem vezetékében lévő hőmérsékleti gradiens miatt a hőelemek között mindig hőfeszültség keletkezik"forró"és"hideg"véget ér. Tehát nem a csomópont hozza létre a feszültséget, hanem a hőmérséklet gradiens a vezeték mentén, ami a feszültséget hozza létre. De könnyebb megérteni azt a magyarázatot, hogy a meleg és a hideg kapcsok között hőfeszültség keletkezik.
Hőelem típusok és anyagok
Sokféle hőelem létezik, amelyek különböző anyagokból és ötvözetekből készülnek. A különböző anyagok eltérő érzékenységet eredményeznek, ugyanazon a hőmérsékleten eltérő hőfeszültséget állítanak elő, és más tulajdonságokat is befolyásolhatnak. Számos különböző hőelem-típust szabványosítottak, és a felhasznált anyagokhoz jelöléseket is adtak. A név általában nagyon rövid, általában csak egy betű, például K, R, S, J, K stb. típusú.
A leggyakoribb hőelemek és anyagaik
Mivel a különböző hőelemek különböző anyagokból készülnek, a termoelektromos feszültségek is eltérőek, ahogy az alábbi ábrán látható. Ugyanazon hőmérsékleten a különböző típusok között keletkező feszültség nagymértékben változik.
A hőelem hőfeszültsége
A hőelem Seebeck-együtthatója
Ha alacsonyabb hőmérsékletet szeretne mérni, az érzékenyebb típusok nyilvánvalóan jobbak, mivel nagyobb feszültséget biztosítanak és könnyebben mérhetők. De ha magas hőmérsékletet kell mérnie, érdemes néhány kevésbé érzékeny típust választani, amelyek extrém melegben is használhatók. A Seebeck-együttható azt jelzi, hogy a hőelem feszültsége mennyire változik a hőmérséklet függvényében. A fenti grafikon szemlélteti a különböző hőelemek közötti eltérő érzékenységet, és azt is megmagyarázza, hogy a hőelem-kalibrátorok miért rendelkeznek gyakran eltérő pontossági osztályokkal a különböző típusú hőelemek esetében.
hideg vég
Bemutatunk egy egyszerűsített hőelem vázlatot, amely két különböző vezetéket mutat össze, amelyek hőfeszültséget hoznak létre "forró csomópont"kapcsolat. Ezen a ponton a nagy kérdés, amit fel fog tenni, az kell legyen"hol van a vezeték másik vége?"Amikor a hőelem feszültségét méri, csatlakoztatja a hőelem vezetékeit a voltmérőhöz. A voltmérő csatlakozási anyaga általában réz vagy aranyozott réz, tehát nem azonos a hőelem anyagával, vagyis két új hőelemet kell létrehozni a voltmérő csatlakozásban!
A fenti diagramon az 1. anyag és a 2. anyag a hőelemet alkotó két hőelem anyag. A"hot end"az a pont, ahol össze vannak forrasztva, ez az a pont, ahol a folyamat hőmérsékletét mérik, és ahol az U1 feszültség keletkezik. Ezt az U1-et szeretnénk mérni. A"hideg csomópont"pontban a hőelem feszültségmérőhöz csatlakozik, amelynek csatlakozása különböző anyagból készült (3. anyag). Amíg ezek a különböző anyagok azonos környezeti hőmérsékleten vannak, az általuk generált további U2, U3 feszültségek nincsenek hatással a teljes hőfeszültségre. Az indextáblázatban szereplő termikus feszültség az a feszültség, amelyet a meleg végtől a hideg végig tartó termikus gradiens generál, amikor a hideg vég 0°C-on van. A gyakorlati alkalmazásokban azonban a hőmérséklet-távadó és a hőelem hideg csatlakozásának környezeti hőmérséklete a legtöbb esetben nem 0 °C. Ezért a hideg csomóponti hőmérséklet hatását meg kell szüntetni, amikor a meleg csomóponti hőmérsékletet indextáblázat segítségével számítjuk ki, amelyet hideg csomópont kompenzációnak is neveznek.
Hideg csomópont kompenzációs módszer
1. Fagyáspontos fürdő módszer
Természetükből adódóan a hőelemes csatlakozások nem fejlesztenek hőfeszültséget 0 °C-on (32 °F). Így a hideg csomópontokat ezen a hőmérsékleten csatlakoztathatja, például egy fagypontú fürdőben vagy egy precíz hőmérséklet-kalibráló sütőben. Csatlakoztassa a hőelem vezetékeit rézvezetékekhez fagypontú fürdőben anélkül, hogy a csatlakozás során hőfeszültség keletkezne. Akkor nem kell aggódnod a hideg vég miatt. A csatlakozásokat elektromosan el kell szigetelni a jégfürdőben lévő víztől, hogy elkerüljük a szivárgó áramokat, amelyek hibákat vagy esetleges korróziót okozhatnak. Ez egy nagyon precíz módszer, és általában kalibráló laboratóriumok végzik. A gyárakban ez nem túl praktikus, ezért gyárilag nem szokták használni.
2. Hideg csomópont rögzített hőmérsékleten
Mivel a jégnyelőket nem találták praktikusnak, a hideg csomópontot is elvégezheti ismert, rögzített hőmérsékleten. Használható egy kisméretű elosztódoboz, amely hőmérséklet-szabályozóval rendelkezik, hogy a csatlakozódobozt folyamatosan egy bizonyos hőmérsékleten tartsa. Általában a hőmérséklet magasabb, mint a környezeti hőmérséklet, így a dobozt csak melegíteni kell, hűteni nem.
Ha ismeri a hideg csomópont hőmérsékletét és a hőelem típusát, akkor kiszámíthatja és kompenzálhatja a hideg csomópont hőfeszültségét. Számos mérőeszköz vagy hőmérséklet-kalibrátor képes megadni a hideg csomópont hőmérsékletét, és a készülék elvégzi az összes számítást és kompenzációt Ön helyett.
3. Automatikus kompenzáció a hideg csomóponti hőmérséklet mérésére
Az automatikus számítást bízza a mérőberendezésre. A mérőeszköz (távadó, DCS bemeneti kártya) bármikor képes mérni a hideg csomópont hőmérsékletét, és automatikusan online kompenzálja a hideg csomóponti hibát. Mivel a mérőkészülék ismeri a hőelem típusát is, a kompenzáció automatikusan és folyamatosan végrehajtható.
Ez feltétlenül a legegyszerűbb és legpraktikusabb módja a hideg csomópontok kompenzálásának normál méréseknél és kalibrálásoknál, hiszen nem kell aggódnia a hideg csomópont miatt, hanem hagyja, hogy a berendezés kezelje.
Hideg csomópont kompenzáció az NCS-TT106-hoz
A Microcyber Corporation moduláris hőmérséklet-távadó termékei közé tartozik a HART, PROFIBUS PA, FF H1 három megállapodás.
Támogassa az összes fent említett hidegpont-kompenzációs módszert, és két automatikus kompenzációs módszer létezik a hideg csomópont hőmérsékletének mérésére. Választhat, hogy a beépített hőmérséklet-érzékelőt az NCS-TT106 termináljához közel használja, vagy választhat egy külső platina ellenállás hőmérséklet-érzékelőt. A beépített hőmérséklet-érzékelő hőmérsékletmérési pontossága ±0,5 ℃, a külső PT100 platina ellenállás-hőmérséklet-érzékelő csatlakoztatásakor a hőmérséklet mérési pontossága ±0,15 ℃.
