Compensatie van koude verbindingen voor temperatuurtransmitters
Mensen die veel met thermokoppels werken, weten mogelijk ook niet precies hoe de koude verbinding van thermokoppels (referentie) werkt. Om de koude junctie te kunnen bespreken, hebben we eerst een kort begrip nodig van de thermokoppeltheorie en hoe thermokoppels werken.
Koude Junction of Referentie Junction
Het thermokoppel"koude verbinding"wordt vaak de"referentie kruispunt", maar naar onze mening gebruiken mensen de term"koude verbinding"vaker .
Gemeenschappelijke thermokoppels
Thermokoppels zijn veel voorkomende temperatuursensoren in de industrie. Verschillende voordelen van thermokoppels zorgen ervoor dat ze op grote schaal worden gebruikt. Ze kunnen worden gebruikt om zeer hoge temperaturen te meten, veel hoger dan resistieve temperatuursensoren (RTD's). Een thermokoppel is ook een zeer sterke sensor, waardoor deze niet snel kapot gaat. Hoewel thermokoppels niet zo nauwkeurig zijn als resistieve temperatuursensoren, zijn ze in veel toepassingen wel nauwkeurig genoeg.
Hoe thermokoppels werken
Thermokoppel bestaat uit twee draden gemaakt van verschillende elektrische geleiders die aan één uiteinde met elkaar zijn verbonden (de"heet"einde), het einde dat wordt gebruikt om de temperatuur te meten. Zoals Thomas Johann Seebeck in 1821 ontdekte, wordt er thermische stroom gegenereerd wanneer de verbindingspunten van deze draden worden blootgesteld aan verschillende temperaturen, waardoor er een kleine opening ontstaat tussen de draden aan de open uiteinden. Spanning. De spanning is afhankelijk van de temperatuur en het materiaal van de gebruikte draad. Dit effect wordt genoemd"Seebeck-effect".
Vereenvoudigd schema van thermokoppel
"Thermokoppelmaterialen 1 en 2"in de bovenstaande figuur vertegenwoordigen twee verschillende materialen die worden gebruikt voor thermokoppels."T1"is de hete kruising van het thermokoppel, het punt waar de temperatuur wordt gemeten. De twee"TCJ"zijn de temperatuur van de koude kruising. Vanwege de temperatuurgradiënt in de thermokoppeldraad wordt er altijd thermospanning gegenereerd tussen de"heet"En"koud"loopt af. Het is dus niet de kruising die de spanning creëert, het is de temperatuurgradiënt langs de draad die de spanning creëert. Maar de verklaring dat thermische spanning wordt gegenereerd tussen de warme en koude aansluitingen is gemakkelijker te begrijpen.
Thermokoppeltypen en materialen
Er zijn veel soorten thermokoppels vervaardigd uit verschillende materialen en legeringen. Verschillende materialen resulteren in verschillende gevoeligheden, produceren verschillende thermische spanningen bij dezelfde temperatuur en kunnen andere eigenschappen beïnvloeden. Er zijn verschillende typen thermokoppels gestandaardiseerd en er worden aanduidingen gegeven voor de gespecificeerde gebruikte materialen. De naam is meestal erg kort, meestal slechts één letter, zoals K, R, S, J, K, etc. type.
Meest voorkomende thermokoppels en hun materialen
Omdat verschillende thermokoppels van verschillende materialen zijn gemaakt, zijn de thermo-elektrische spanningen ook verschillend, zoals weergegeven in onderstaande figuur. Bij dezelfde temperatuur varieert de spanning die tussen verschillende typen wordt gegenereerd sterk.
Thermische spanning van thermokoppel
Seebeck-coëfficiënt van thermokoppel
Als je lagere temperaturen wilt meten, zijn de gevoeligere typen uiteraard beter omdat ze hogere spanningen leveren en gemakkelijker te meten zijn. Maar als u hoge temperaturen moet meten, wilt u misschien een aantal minder gevoelige typen kiezen die bij extreme hitte kunnen worden gebruikt. De Seebeck-coëfficiënt geeft aan hoeveel de spanning van het thermokoppel verandert ten opzichte van de temperatuur. De bovenstaande grafiek illustreert de verschillende gevoeligheden tussen verschillende thermokoppels, en verklaart ook waarom thermokoppelkalibrators vaak verschillende nauwkeurigheidsklassen hebben voor verschillende soorten thermokoppels.
koud einde
We presenteren een vereenvoudigd thermokoppelschema dat twee ongelijksoortige geleiders toont die met elkaar zijn verbonden en thermospanning creëren "hete kruising"verbinding. Op dit punt zou de grote vraag die u zich zult stellen moeten zijn"waar is het andere uiteinde van de draad?"Wanneer u de spanning van het thermokoppel meet, sluit u de draden van het thermokoppel aan op de voltmeter. Het voltmeter aansluitmateriaal is meestal koper of verguld koper, het is dus niet hetzelfde als het thermokoppel materiaal, waardoor je in de voltmeteraansluiting twee nieuwe thermokoppels creëert!
In het bovenstaande diagram zijn Materiaal 1 en Materiaal 2 de twee thermokoppelmaterialen die het thermokoppel vormen. De"heet einde"is het punt waar ze aan elkaar worden gesoldeerd, dit is het punt waar de temperatuur van het proces wordt gemeten en het punt waar de spanning U1 wordt gegenereerd. Deze U1 is wat we willen meten. Bij de"koude verbinding"punt, het thermokoppel is aangesloten op een voltmeter waarvan de aansluiting van ander materiaal is gemaakt (materiaal 3). Zolang deze verschillende materialen dezelfde omgevingstemperatuur hebben, hebben de extra spanningen U2, U3 die ze genereren geen effect op de totale thermische spanning. De thermische spanning in de indextabel is de ingestelde spanning die wordt gegenereerd door de thermische gradiënt van het warme uiteinde naar het koude uiteinde wanneer het koude uiteinde een temperatuur van 0°C heeft. In praktische toepassingen is de omgevingstemperatuur van de temperatuurtransmitter en de koude kruising van het thermokoppel in de meeste gevallen echter niet 0°C. Daarom moet de invloed van de koude junctietemperatuur worden geëlimineerd bij het berekenen van de hete junctietemperatuur met behulp van een indextabel, ook wel koude junctiecompensatie genoemd.
Compensatiemethode voor koude verbindingen
1. Vriespuntbadmethode
Door hun aard ontwikkelen thermokoppelverbindingen geen thermische spanning bij 0°C (32°F). Zo kun je koude juncties op die temperatuur aansluiten, bijvoorbeeld in een vriespuntbad of in een nauwkeurige temperatuurkalibratieoven. Sluit thermokoppeldraden aan op koperdraden in een vriespuntbad zonder dat tijdens de verbinding thermische spanning wordt gegenereerd. Dan hoef je je geen zorgen te maken over de koude kant. De aansluitingen moeten elektrisch geïsoleerd worden van het water in het ijsbad om lekstromen te voorkomen die fouten of mogelijke corrosie kunnen veroorzaken. Dit is een zeer nauwkeurige methode en wordt meestal uitgevoerd door kalibratielaboratoria. In fabrieken is dit niet erg praktisch en daarom wordt het in fabrieken meestal niet gebruikt.
2. Koude verbinding bij vaste temperatuur
Omdat ijsputten onpraktisch blijken te zijn, kun je de koude kruising ook bij een bekende, vaste temperatuur uitvoeren. Er kan gebruik worden gemaakt van een kleine aansluitdoos, die is voorzien van een temperatuurregelaar om de aansluitdoos te allen tijde op een bepaalde temperatuur te houden. Normaal gesproken is de temperatuur hoger dan de omgevingstemperatuur, dus de box hoeft alleen te worden verwarmd en niet gekoeld.
Als u de temperatuur op de koude kruising en het type thermokoppel kent, kunt u de thermische spanning op de koude kruising berekenen en compenseren. Veel meetapparaten of temperatuurkalibrators hebben de mogelijkheid om de koude lastemperatuur in te voeren en het apparaat zal alle berekeningen en compensaties voor u doen.
3. Automatische compensatie voor het meten van de koude lastemperatuur
Laat het aan de meetapparatuur over om automatisch te berekenen. Het meetapparaat (zender, DCS-ingangskaart) kan op elk moment de koude-lastemperatuur meten en automatisch de koude-lasfout online compenseren. Omdat het meetapparaat ook het type thermokoppel kent, kan de compensatie automatisch en continu worden uitgevoerd.
Dit is noodzakelijkerwijs de gemakkelijkste en meest praktische manier om koude verbindingen te compenseren bij normale metingen en kalibraties, aangezien u zich geen zorgen hoeft te maken over de koude verbindingen, maar de apparatuur dit kunt laten doen.
Compensatie voor koude verbindingen voor NCS-TT106
De modulaire temperatuurtransmitterproducten van Microcyber Corporation omvatten HART, PROFIBUS PA, FF H1 drie overeenkomsten.
Ondersteun alle hierboven genoemde compensatiemethoden voor koude juncties, en er zijn twee methoden voor automatische compensatie voor het meten van de temperatuur van de koude junctie. U kunt ervoor kiezen om de ingebouwde temperatuursensor dicht bij de aansluiting van NCS-TT106 te gebruiken, of u kunt kiezen voor een externe temperatuursensor met platinaweerstand. De nauwkeurigheid van de temperatuurmeting van de ingebouwde temperatuursensor is ±0,5 ℃, en wanneer de externe PT100 platina-weerstandstemperatuursensor is aangesloten, is de nauwkeurigheid van de temperatuurmeting ±0,15 ℃.
