Термопара схема подключения: Ошибка 404 | Техком-Автоматика

Содержание

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]

 

Как подключить термопару к Arduino

Часто возникает необходимость заменить приборы контроля и регулировки температур на термопластавтоматах. Здесь можно сделать многоканальный прибор на базе Arduino.

Для подключения термопары к Arduino нужен усилитель. В интернете нашел схему усилителя для термопар на микросхеме LM358, собрал и настроил для работы с термопарой ТХК от — 40 до 400 градусов. В схему добавил датчик температуры DS18B20 для компенсации температуры холодного спая. Этот датчик должен находится поблизости холодного спая.

Программировал Arduino при помощи программы FLProg. C выхода усилителя сигнал поступает на аналоговый вход Arduino. При 100 градусах напряжение на выходе усилителя получается 0,35 вольта (получил при помощи регулировок подстроичным резистром), если температура холодного спая 24 градуса. Чтобы получить константу на каждый градус, я сделал так: 100-24=76 — это разница температуры между холодным спаем и температурой кипения воды. Напряжение 0,35 разделил на 76 и получил 0,0046. То есть на каждый градус на выходе усилителя напряжение увеличивается на 0,0046 вольта. Разрешение Arduino на входе — 1023. То есть, если разделить входное напряжение 5 вольт на 1023, получим константу 0,00488. Программировал следующим образом: входное число умножаем на 0,00488, получаем напряжение на входе, которое делим на константу 0,0046 и получаем температуру между горячим концом термопары и холодным спаем. Затем плюсуем температуру холодного спая и получаем истинную температуру. Опыты проводил кипяченой водой. Температура пара ровно 100 градусов.

На выходе термопары напряжение почти линейное. Точное значение около 100 градусов. На конце диапазона температур может быть расхождение в несколько градусов.

При повторе схемы надо учитывать, что эталонное напряжение взято от питания Arduino. Если значение различается от пять вольт, то для получении константы надо делить истинное напряжение питания на 1023.

DS18B20 имеет свой уникальный адрес в скетче, которые нужно заменить на ваш.

Скачать скетч Arduino file

Скачать скетч (файл расширения flp устанавливается на Arduino при помощи Flprog)

Схема усилителя термопары.

Эффект Зеебека.

Готовая плата усилителя термопары.

Оставьте комментарий:

Трехпроводная схема подключения термосопротивления | Сиб Контролс

Трехпроводное подключение RTD

Компромиссом между двухпроводной и четырехпроводной схемой подключения датчика температуры RTD является трехпроводная схема, которая выглядит следующим образом:

 

Вольтметр «A» измеряет сумму напряжений на RTD и на нижнем по схеме токоподводящем проводе. Вольтметр «B» измеряет падение напряжения только на верхнем по схеме проводе. Если оба провода будут иметь одинаковое сопротивление, то разница показаний вольтметра «А» и вольтметра «B» дадут падение напряжения на датчике RTD:

VRTD = Vmeter(A) − Vmeter(B)

Если сопротивления двух соединительных проводов точно идентичны (включая электрическое сопротивление любых соединений в контуре измерений), то рассчитанное напряжение будет точно соответствовать напряжению на датчике RTD, и ошибки за счет паразитного сопротивления соединительных проводов не будет.

Но любая разница в сопротивлении проводов тут же скажется на точности измерений. Таким образом, мы видим, что схема RTD с тремя соединительными проводами уменьшает стоимость соединения (за счет экономии кабельной продукции по отношению к четырех проводной схеме соединений), однако применение данной схемы соединений, отрицательно сказывается на точности измерений.

Нужно понимать, что в реальном применении RTD с трехпроводной схемой соединений показывающие вольтметры не используются. На практике, при использовании RTD применяются аналоговые или цифровые схемы, которые определяют величины напряжений и выполняют необходимые расчеты, чтобы компенсировать падение напряжения на сопротивлении соединительных проводов. Вольтметры, показанные на схемах трех- и с четырехпроводных схемах, служат только для того, чтобы иллюстрировать фундаментальные понятия, а не демонстрировать практические схемотехнические решения. Практическая электронная схема для трехпроводной схемы подключения RTD показана на следующем рисунке:

 

Необходимо еще раз подчеркнуть фундаментальное ограничение любой трехпроводной цепи: компенсация сопротивления проводов возможна настолько, насколько точно сопротивления соединительных сигнальных проводов равны друг другу. Это накладывает ограничение на применяемый кабель. Обычно для подключения RTD используются инструментальные кабели, специально разработанные для данных целей.

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.

 

О предприятии — НПО-Спутник

Термоэлектрические  преобразователи

Термоэлектрические преобразователи (термопары, термопреобразователь) предназначены для контроля и измерения температуры жидких, твердых, газообразных и сыпучих сред, неагрессивных к материалу корпуса преобразователя.

Термопара — термоэлемент, применяемый в измерительных и преобразовательных устройствах. Принцип действия термопреобразователя основан на том, что нагревание или охлаждение контактов между проводниками, отличающимися химическими или физическими свойствами, сопровождается возникновением термоэлектродвижущей силы (термоэдс). Термопара состоит из двух металлов, сваренных на одном конце. Эта часть ее помещается в месте замера температуры. Два свободных конца подключаются к измерительной схеме (милливольтметру).

Исполняется в соответствии с  ТУ 4211-001-91876689-2015

 

Наиболее распространены термопары:

 

 

хромель-алюмель (ХА или K), хромель-копель (ХК или L), железо-константан (ЖК или J).

ТХА — преобразователь термоэлектрический, термопара ХА — хромель-алюмель (K), диапазон измерения температуры: — 40°С.. +1100°С (макс.  +1200°С)).
ТХК — преобразователь термоэлектрический, термопара ХК — хромель-копель (L), диапазон измерения температуры: -40°С.. +600°С (макс. +800°С)).
ТЖК — преобразователь термоэлектрический, термопара ЖК — железо-константан (J), диапазон измерения температуры: -40°С.. +600°С (макс. +750°С)).

Конструкция термоэлектрических преобразователей определяется техническими требованиями, предъявляемыми к процессу измерения температуры.


Возможно изготовление кабельных термопар малого сечения (КТМС) диаметром от 0,5 мм.

Чтобы ознакомиться с конструктивными особенностями термопар перейдите по данной ссылке.

По всем вопросам связанным с оформлением заказа на изготовление термопреобразователей обращайтесь по телефонам или электронной почте.

 

 

Термопреобразователи  сопротивления

 

Принцип действия термопреобразователей сопротивления основан на использовании зависимости электрического сопротивления проводников и полупроводников от температуры. У большинства чистых металлов с ростом температуры сопротивление увеличивается приблизительно на 0,4 % град-1.

Зная зависимость сопротивления от температуры, можно судить о температуре среды, в которой находится термометр. Измерительный комплект состоит из термопреобразователя сопротивления, вторичного прибора, подсоединительных проводов, источника питания. Чаще всего применяют металлические термопреобразователи сопротивления, чувствительные элементы которых изготовляют из чистых металлов.

 

Термометры сопротивления состоят из ударопрочного установочного фитинга, выполненного из нержавеющей стали и имеющего резьбовое, фланцевое или приварное присоединение, а также из соединительной головки из литого алюминия и сменного измерительного элемента.

Класс допуска термопреобразователя сопротивления: А, В, С.

Варианты НСХ:  Pt100, Pt500, Pt1000, 50П, 100П, 50М, 100М.

Схема подключения:  2-х, 3-х и 4-х проводная.

Максимальные диапазоны измерения температуры термометрами ТСП:  -50…+500 °С,

термометрами ТСМ:  -50…+180 °С.

Длина рабочей части: от 20 мм

Диаметр монтажной части: от 3мм

Корпус датчика температуры изготавливается из нержавеющей стали.

Термопреобразователи сопротивления могут быть изготовлены в общепромышленном исполнении сметаллической головкой

 

Чтобы ознакомиться с конструктивными особенностями термопреобразователей сопротивления перейдите по данной ссылке.

По всем вопросам связанным с оформлением заказа на изготовление термопреобразователей обращайтесь по телефонам или электронной почте. 

 

Токарная продукция

В перечень услуг входит:

  • обточка таких изделий из металла, как заготовки цилиндрической, конической и сферической форм;
  • работа с фасонными и торцовыми поверхностями и уступами;
  • сверление и расточка отверстий  а также зенкерование и развертка, при изготовлении изделий по чертежам,;
  • нарезание внутренней или внешней резьбы на изделиях из металла;
  • изготовление резьбы на металлических изделиях.
 Изделия из металла на заказ производятся на станке с ЧПУ. Данный вид станков относится к разряду среднего класса и способен обрабатывать заготовки с наибольшим диаметром до 500 мм и длиной до 2000 мм. Размер допустимого отклонения составляет 0,01 мм. Программное обеспечение станков способно производить интерполяционные расчеты размеров деталей, что позволяет изготовлять поверхности любой криволинейной сложности.

В услуги нашей компании входит предоставление полного спектра токарных и фрезерных работ на современных станках с ЧПУ. Для того чтобы приступить к сотрудничеству, наш заказчик может предоставить только чертежную документацию. Мы производим изделия из металла на заказ либо из нашего сырья, либо из сырья заказчика. Изготовление изделий из металла по чертежам заказчика выполняется в максимально сжатые сроки.

Для расчета стоимости  изготовления изделий из металла по предоставленным чертежам, Вам необходимо выслать для рассмотрения чертежи детали которую необходимо изготовить на электронную почту Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. или связаться с нами по телефону +7-923-305-02-28

 


 

Мы принимаем заказы на изготовление, как единичных деталей, так и партий мелко и среднесерийного производства.

 

ИРТ-4 Многоканальный (от 1 до 16 каналов) измеритель-регулятор температуры

раздел: Приборы — Измерители-регуляторы 

   ИРТ-4 предназначен для непрерывного (круглосуточного) измерения, регулирования и регистрации температуры воздуха и/или других неагрессивных газов и/или жидкостей, а также для построения автоматических систем контроля и управления температурой производственных технологических процессов, может применяться в различных технологических процессах в промышленности, энергетике, сельском хозяйстве, гидрометеорологии и других отраслях хозяйства.
Особенности:
— шестнадцать каналов измерения;
— восемь линий управления;
— ПИД управление;
— интерфейсы RS-232, RS-485;
— класс точности прибора — 0,25;
— прибор может комплектоваться преобразователями различного конструктивного исполнения;
— возможность подключения преобразователей других физических параметров: давления, расхода, уровня и т. п.
Модификации измерительных блоков ИРТ-4:

Модификации Управление оптосимисторами Управление электромагнитным реле
ИРТ-4-01 нет 8 линий
ИРТ-4-02 8 линий нет
ИРТ-4-03 нет нет

Характеристики канала измерения:

 Приведенная погрешность измерения температуры, %, не более

±0,25

 Диапазон измерения напряжения постоянного тока

-50 мВ…+2 В

 Приведенная погрешность измерения напряжения, %

±0,1

 Диапазон измерения постоянного тока

-0,5 мА…+20 мА

 Приведенная погрешность измерения постоянного тока, %

±0,1

 

 

 

 

 


Технические характеристики:

 

Номинальное напряжение питания и частота 220 В, 50 Гц
Допустимые отклонения напряжения питания от номинального значения, % -15…+10
Потребляемая мощность, Вт, не более 15

Допустимая нагрузка выходных устройств, А:
— для электромагнитных реле, при напряжении до 220В
— для оптопар симисторных, при напряжении до 400В

10
1,5

Количество каналов измерения 16
Количество каналов управления 8
Интерфейс связи с компьютером RS-485, RS-232
Степень защиты корпуса IP20
Длина линии связи по RS-232, м, не более 15
Длина линии связи по RS-485, м, не более 1000

Разрешающая способность, °С:
-273°С…-100°С
-99,9°С…+999,9°С
+1000°С…+2500°С

1
0,1
1

Условия эксплуатации:
— температура воздуха, °С
— относительная влажность (без конденсации влаги), %
— атмосферное давление, кПа

-40…+50
   2…98
 84…106,7

Габаритные размеры, мм, не более 190×75×205
Масса прибора, кг, не более 1,5

Средний срок службы прибора, лет

5

Комплектация:
Базовый комплект поставки: — блок измерения и индикации ИРТ-4, — РЭ и паспорт.
Дополнительная комплектация: — термопреобразователи в необходимом исполнении и количестве (с кабелем соединительным длиной 1 метр к каждому термопреобразователю), — дополнительный кабель (до 100 метров к каждому термопреобразователю), — программное обеспечение для компьютера Eksis Visual Lab, — датчик холодного спая (резистор Pt1000) для подключения собственных термопар нетермокомпенсационным кабелем, — свидетельство о поверке измерительного блока по напряжению, — сертификат о калибровке термопреобразователей по температуре.

Руководство по эксплуатации ИРТ-4

Схемы подключения первичных преобразователей:
Приборы серии ИРТ-4 могут быть использованы для работы с различными типами преобразователями ТС и ТЭ. Выходные параметры ТС и ТЭ определяются их номинальными статическими характеристиками (НСХ), стандартизованными в ГОСТ6651–94 и ГОСТ Р 585.2001. Приборы осуществляют измерение активного сопротивления первичного преобразователя (ТС) или напряжения термоэлектрического преобразователя (ТЭ), либо активных датчиков с унифицированными сигналами.
  Схемы подключения первичных преобразователей к стационарному двухканальному измерителю-регулятору температуры ИРТ-4/2.
  Во избежание влияния сопротивлений соединительных проводов на результаты измерения температуры, подключение датчика ТС к прибору следует производить по четырех- или трехпроводной схеме, как указано на рисунках1 и 2. Допускается подключение по двухпроводной схеме, рисунок 3.
  Схема подключения датчиков ТЭ к прибору приведена на рисунке 4. Рабочий спай термопары располагается в месте, выбранном для контроля температуры. Свободные концы удлиняются медными проводами до прибора.В месте соединения медных проводов с холодным спаем устанавливается измеритель температуры холодного спая (рисунок 4), если медные удлинительные провода не используютсяи термопара монтируется прямо на разъем, или используются удлинительные термоэлектродные провода, измеритель температуры холодного спая монтируется на разъёме (рисунок 5).

Рис.1 Четырехпроводная схема подключения

Рис. 2  Трехпроводная схема подключения

Рис.3 Двухпроводная схема подключения

Рис.4 Схема подключения ТЭ преобразователей удлиненных медными проводами

Рис.5 Схема подключения ТЭ преобразователей напрямую (без медных проводов) или удлиненных термоэлектродным кабелем.
Подключение датчиков с унифицированными выходными сигналами тока показаны на рис.6 и 7, с унифицированнымии неунифицированными выходными сигналами напряжения на рис.8.

Рис.6 Схема подключения активного датчика с унифицированным токовым выходом (вариант 1)

Рис.7 Схема подключения активного датчика с унифицированным токовым выходом (вариант 2).

Рис.8 Схема подключения датчика с выходом по напряжению
  Схемы подключения первичных преобразователей к стационарному измерителю-регулятору температуры ИРТ-4/16 (с возможность подключения 16 преобразователей).
  Термоэлектрические термопреобразователи сопротивления.
  Во избежание влияния сопротивлений соединительных проводов на результаты измерения температуры, подключение датчика к прибору ИРТ-4/16 следует производить по четырехпроводной схеме, приведенной на рис. 9. Данная схема рекомендуется к применению, так как позволяет также минимизировать помехи от питающей сети переменного тока и промышленного оборудования. При такой схеме одна пара проводов используются для передачи тока по ТС, а другая для снятия напряжения с ТС. Симметрии сопротивления соединительных проводов не требуется.

Рис.9 Четырехпроводная схема
  Для подключения датчика может быть применена и трехпроводная схема, показанная на рис.10. При такой схеме к одномуиз выводов ТС подключаются одновременно два провода, соединяющих его с прибором, а к другому выводу третий соединительный провод. Для полной компенсации влияния соединительных проводов на результаты измерений, необходимо, чтобы сопротивления соединительных поводов были одинаковы.

Рис.10 Трехпроводная схема подключения ТС
  В некоторых случаях возникает  необходимость подключения ТС по двухпроводной схеме, например, с целью использования уже имеющихся на объекте линий связи. Такая схема соединения также может быть использована, если вносимая ошибка, создаваемая соединительными проводами, в несколько раз меньше допустимой погрешности измерения или при условии учета сопротивления соединительных проводов в НСХ первичного измерительного преобразователя. Двухпроводная схема подключения показана на рис.11.

Рис.11 Двухпроводная схема подключения ТС
  Примечание — При большой длине соединительного кабеля, применение трехпроводной или двухпроводной схемы не рекомендуетсяв виду того, что данные схемы не имеют симметричной линии связи с входным дифференциальным усилителем прибора, что приводит к низкой помехозащищенности данных схем.
  ВНИМАНИЕ! Не допускается заземление или подключение к металлическим элементам конструкции измерительного зонда (датчика) экранирующей оплетки соединительного кабеля, подключенной к точке “А” прибора.
  Термоэлектрические преобразователи (термопары) также как и термопреобразователи сопротивления применяются для контроля температуры. Принцип действия термопар основан на эффекте Зеебека, в соответствиис которым нагревание (охлаждение) точки соединения двух разнородных проводников, вызывает на противоположных концах проводников появление электродвижущей силы, получившей название «ТермоЭДС». Величина ТермоЭДС определяется химическим составом проводников и температурой нагрева. Точка соединения разнородных проводников называется рабочим спаем термопары, а их концы «холодным» спаем. Рабочий спай термопары располагается в месте, выбранном для контроля температуры, а холодные спаи подключаются к измерительному прибору. Соответствие между ТермоЭДС и температурой рабочего спая при температуре холодного спая 0°С определяется номинальными статическими характеристиками (НСХ), стандартизованными в ГОСТ Р 585.2001. Вследствие того, что ТермоЭДС термопары зависит не толькоот температуры рабочего спая, но также и от температурыее холодных спаев,  для измерения фактической температуры рабочего спая термопары необходимо измерять еще и температуру холодного спая. Измерение температуры холодного спая термопары должно производиться в месте подключения термопары к соединительному кабелю с помощью термопреобразователя сопротивления. В этом случае на каждую термопару выделяется по два канала измерения прибора. Такой способ измерения температуры позволяет получить максимально возможную точность. Схема подключения приведена на рис.12.

Рис.12 Подключение термопары с помощью удлинительных проводов
  Также возможно применение одного термопреобразователя сопротивления  для измерения температуры холодного спая группы термопар, если различие температур холодных спаев в несколько раз меньше допустимой погрешности измерения температуры. В этом случае в приборе выделяется один канал измерения температуры холодного спая на всю группу термопар. Схема подключения термопреобразователя сопротивления указана в предыдущем разделе “Термопреобразователи сопротивления”, а схема подключения термопары приведена на рис.13.

Рис.13 Прямое подключение термопары
  Если изменение температуры холодного спая термопары в несколько раз меньше максимально допустимой погрешности измерения температуры или термопара нечувствительна к изменению температуры холодного спая в диапазоне возможных температур ее холодного спая (термопара ТПР (В) в диапазоне от 0°С до +50°С), то можно отказаться от измерения температуры холодного спая. В этом случае температура холодного спая считается постоянной и задается установкой параметра CJt -“Температура холодного спая термопары” соответствующего канала измерения. Схема подключения термопары для этого случая представлена на рис.13.
  ВНИМАНИЕ! Для работыс прибором могут быть использованы только термопары с изолированнымии незаземленными рабочими спаями, так как отрицательные выводы их холодных спаев объединяются между собой на входе прибора.
  Активные преобразователи с выходным аналоговым сигналом применяются в соответствиис назначением датчика для контроля таких физических параметров как давление, температура, расход, уровень и т. п. Выходными сигналами таких датчиков могут быть как изменяющееся по линейному закону напряжение постоянного тока, так и величинасамого тока.
  Питание активных датчиков осуществляется от внешнего источника. Подключение датчиков с выходным сигналом в виде постоянного напряжения осуществляется непосредственно к входным контактам прибора, а датчиковс выходным сигналом в виде тока осуществляется только после установки шунтирующего резистора сопротивлением 100 Ом ±0,1%. В качестве шунта рекомендуется использовать высокостабильные резисторы с минимальным значением температурного коэффициента сопротивления, например, типа С2 29В.
  Схема подключения активного датчика с выходным сигналом по напряжению приведена на рис.14, а с токовым выходом на рис.15.

Рис.14 Подключение активного датчика с выходом по напряжению

Рис.15 Подключение активного датчика с унифицированным токовым выходом
  ВНИМАНИЕ! При использовании активных датчиков следует иметь в виду, что «минусовые» выводы их выходных сигналов объединяются между собой в приборе.
  ВНИМАНИЕ! Как отмечалось ранее, прибор может быть использован для работы с различными типами датчиков. Прибор может быть сконфигурирован на любую комбинацию датчиков, схем подключения датчиков, поэтому подключение датчиков к прибору должно производиться в строгом соответствии с конфигурацией прибора. Конфигурирование прибора под необходимый набор датчиков, схем подключения, измерения температур холодных спаев термопар производится на предприятии – изготовителем по заявке потребителя.
Входные первичные преобразователи

Наименование преобразователя и НСХ Диапазон температур, °С Приведенная погрешность
Термопреобразователи сопротивления по ГОСТ 6651-94
ТСП 10П W100 = 1,385 -150 — +850 0,25
ТСП 50П W100 = 1,385 -150 — +850 0,25
ТСП 100П W100 = 1,385 -150 — +850 0,25
ТСП 500П W100 = 1,385 -150 — +850 0,25
ТСП 1000П W100 = 1,385 -150 — +350 0,25
ТСП 10П W100 = 1,391 -150 — +1100 0,25
ТСП 50П W100 = 1,391 -150 — +1100 0,25
ТСП 100П W100 = 1,391 -150 — +1100 0,25
ТСП 500П W100 = 1,391 -150 — +1100 0,25
ТСП 1000П W100 = 1,391 -150 — +350 0,25
ТСМ 10М W100 = 1,426 -50 — +180 0,25
ТСМ 50М W100 = 1,426 -50 — +180 0,25
ТСМ 100М W100 = 1,426 -50 — +180 0,25
ТСМ 10М W100 = 1,428 -150 — +200 0,25
ТСМ 50М W100 = 1,428 -150 — +200 0,25
ТСМ 100М W100 = 1,428 -150 — +200 0,25
ТС гр. 21 W100 = 1,391 -150 — +650 0,25
ТС гр.23 W100 = 1,426 -50 — +180 0,25
Термопреобразователи сопротивления заказчика, сопротивлением при 0°С от 10 Ом до 1 кОм
Термопары по ГОСТ Р 585.2001
ТМК (М) -200 — +100 0,25
ТМК (Т) -200 — +400 0,25
ТЖК (J) -200 — +1200 0,25
ТХК (L) -200 — +800 0,25
ТХК (E) -200 — +1000 0,25
ТХА (К) -200 — +1300 0,25
ТПП (S) 0 — +1700 0,25
ТПП® -50 — +1750 0,25
ТПР (В) +200 — +1800 0,25
ТВР (А)-1 0 — +2500 0,25
Термопары заказчика с напряжением ТЭДС от –50 мВ до +2 В
Активные датчики
Диапазон выходного напряжения* от – 50 мВ до +2 В
Диапазон выходного тока* от −0,5 мА до +20 мА

* относительно общего провода датчиков и источника питания
Примечания:
1) W100 — отношение сопротивления датчика, измеренного при температуре 100°С, к его сопротивлению, измеренному при 0°С.
2) Для работы с прибором могут быть использованы только изолированные термопары с незаземленными рабочими спаями.

 

Основы термопар и RTD

Термопары

Что такое термопары?

Термопары — это датчики температуры. Они работают по принципу, согласно которому соединение двух разнородных металлов (образуя 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).

Преимущества и недостатки термопар

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, на двух стыках создается 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 разной температуры двух переходов цепи.

    3) Эффект Томсона: Согласно эффекту Томсона, когда два разнородных металла соединяются вместе, образуя два перехода, 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 схемы 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 зависит от сопротивления 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 термометра сопротивления 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: расчет температуры по милливольтам

Измерение температуры термопар с помощью аппаратного и программного обеспечения для сбора данных USB

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕРМОПАРЫ (° C)
ПРИМЕНЕНИЕ> ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ>

Измерительное оборудование

Следующее оборудование InstruNet поддерживает Измерения температуры термопар:

Схема подключения

Для получения инструкций по быстрой установке щелкните здесь.

Подробные инструкции по установке

Измерение температуры с помощью термопары включает в себя соединение двух термопара подключается к паре входных клемм InstruNet Vin + и Vin-. InstruNet вычисляет значение температуры в градусах Цельсия, используя полиномиальное уравнение линеаризации.

Рекомендуется установить дополнительный провод от винтовой клеммы InstruNet. к винтовой клемме InstruNet GND на оборудовании InstruNet, как показано выше и как указано здесь.

КРАСНЫЙ провод в кабелях термопар часто содержит отрицательный (-) сигнал, который противоположен ожидаемому. Это обусловлено стандартом ANSI для термопар; однако существуют другие стандарты с другими цветовыми обозначениями, как отмечено здесь.

Для измерения температуры с помощью термопары вы должны подключить датчик в соответствии с приведенной выше схемой, а затем настройте свое программное обеспечение через Процесс собеседования (запускается после выбора типа датчика в диалоге настройки канала) или вручную выполнив следующие шаги:

1. Установите в поле «Датчик» в области «Параметры оборудования» соответствующий тип термопары (например, J, K, T, E, R, S).

2. Установите в поле Wiring в области Hardware settings значение Vin + — Vin- (т. Е. Дифференциальное аналоговое измерение напряжения).

3. Задайте диапазон измерения в области настроек оборудования. Для получения подробной информации щелкните здесь.

4. Подключите источник напряжения согласно рисунку выше.Щелкните здесь, если вам нужны дополнительные инструкции по настройке программного обеспечения, и щелкните здесь, если измеренное значение неверно 5, 10. Если провода вашей термопары повернуты назад, то измеренная температура будет отображаться как изменяющаяся. в направлении, противоположном окружающему (например, если на клеммах InstruNet температура 25 ° C, температура термопары 35 ° C, а выводы повернуты назад, тогда InstruNet покажет 15 ° C.). Если вы хотите получить подробный отчет о вашей настройке, нажмите кнопку Sensor Report в диалоговом окне Channel Setup.

Поиск и устранение неисправностей

Если ваша термопара не работает должным образом, см. Раздел «Поиск и устранение неисправностей термопар». Присоединение терминала InstruNet Vin- к терминалу Gnd с помощью небольшого провода. решает многие проблемы с радиопомехами, особенно с i100. Интегрирование от 0,001 до 0,01666 (или 0,020 секунды при мощности 50 Гц) секунды решают многие проблемы с шумом.

Теория работы

Температура термопары по сравнению с показателем.Напряжение
Напряжение на термопаре нелинейно зависит от температуры на термопаре. совет, как указано ниже. Подробнее о возможностях каждого продукта см. i420, i423, i430 и i60x.

9012 9030 9013 901 9030 125
ТК Мин. Температура
(° C)
Макс. Температура
(° C)
Мин. Температура
(мВ)
Макс.темп.
(мВ)
Мин. Температура
(мкВ / C)
Макс.темп.
(мкВ / C)
В 250 600 1 2 3 6
600 1300 2 8 6 10 8 14 10 12
С 0 2315 0 37 13 9
D 0 2315 0 40 10 9
E -200 -60 -8 3 25 50
-60 125 3 8 1000 8 76 70 75
G 0 300 0 2 2 12
300 2315 2 38 12 12 -210 -100 -8 -4 19 41
-100 150 -8 8 901 41 150 1200 8 69 55 57
К -200 -50 -6 -2 15 35
-50 200 -2 8 35 35 200 1372 8 54 40 33
N -200 -110 -4 -2 10 20
-110 260 -2 8 20 260 1300 8 47 34 36
R -50 70 -1 1 3 6
70 800 1 8 6 1768 8 21 12 12
Ю -50 150 -1 1 4 8
150 860 1 8 8 8 8 8 1768 8 19 11 10
т -200 -100 -6 -3 15 28
-100 175 -3 8 28 175 400 8 20 50 61

Ошибки измерения термопары
Максимальная ошибка измерения термопары складывается из следующих ошибок компонентов:

  1. Ошибки внутри самой термопары, которые часто возникают из-за примесей в материалах термопары.Для получения дополнительной информации обратитесь к поставщику термопары.
  2. Ошибка измерения компенсации холодного спая и погрешность линеаризации, которая обычно составляет <± 0,25 ° C.
  3. Максимальная ошибка программного обеспечения линеаризации термопары: J: ± 0,05C; К: ± 0,08; Т: ± 0,05 ° С; E: ± 0,04 ° C; R: ± 0,03 ° C; S: ± 0,03 ° C; В: ± 0,04 ° С; N: ± 0,05 ° C; C: ± 0,5 ° C; D: ± 0,5 ° C; G: ± 0,67 ° C от 0 до 300 ° C, ± 0,26 ° C от 300 до 2315 ° C.
  4. Погрешность измерения напряжения термопары (например,г. Погрешность измерения максимального напряжения ± 10 мкВ с блоком i100 в диапазоне ± 10 мВ с 0,001 секунды интегрирования).

Примечания по использованию термопар | Охлаждение электроники

Введение

Термопары

являются наиболее широко используемыми датчиками температуры в испытательных и опытно-конструкторских работах. Точные измерения температуры можно производить с небольшими затратами с помощью заводских датчиков и обычных вольтметров низкого уровня.

Что такое термопары и как они работают?

Любые два провода из разных материалов могут использоваться в качестве термопары, если они соединены вместе, как показано на рисунке 1. Соединение AB называется «спайом». Когда температура перехода, T Jct , отличается от эталонной температуры, T Ref , низкое напряжение постоянного тока E будет доступно на клеммах +/-. Значение E зависит от материалов A и B, от эталонной температуры и от температуры перехода.Основные уравнения для двухпроводных термопар показаны в формуле. 1 до уравнения. 4. Если в цепи больше двух проводов, потребуется больше терминов.

Рис.1 Самая простая термопара

Из уравнения. 1, мы можем видеть, что ЭДС создается проводами, а не соединением: соединение представляет собой просто электрическое соединение между двумя проводами. Сигнал генерируется в проводах, где градиент температуры dt / dx не равен нулю: провода с однородной температурой не генерируют ЭДС.Если оба провода одинаковы при калибровке, то уравнение. 2, и если два провода начинаются в точке T Ref и заканчиваются в точке T Jct , тогда уравнение. 3 применяется. Таблицы ЭДС-температуры можно использовать только в том случае, если цепь состоит только из двух проводов, оба из которых одинаковы при калибровке, и оба начинаются с T Ref и заканчиваются T Jct . Когда задействованы только небольшие перепады температур, значения A и B можно рассматривать как константы, и уравнение 4 дает хорошее приближение к ЭДС.

Материалы для термопар

Тремя наиболее распространенными сплавами термопар для умеренных температур являются железо-константан (тип J), медь-константан (тип T) и хромель-алюмель (тип K).

    1. Первый названный элемент пары является положительным элементом.
    2. Отрицательный провод имеет красный цвет (действующие стандарты США).

В зависимости от точности калибровки для каждого типа доступны три сорта проволоки: прецизионная, стандартная и выводная.Калибровка провода термопары PrecisionGrade гарантируется в пределах +/- 3,8% или 1 ° C (2 ° F), в зависимости от того, что больше, в то время как стандартный класс находится в пределах +/- 3,4% или 2 ° C (4 ° F), и качество свинцовой проволоки в пределах +/- 1%. Заявление о точности можно интерпретировать как процент разницы между T Jct и T Ref . Учитывая низкую стоимость даже самого лучшего материала, трудно оправдать покупку любого материала, кроме материала Precision Grade, даже для удлинительного провода.

Все три типа (J, K и T) доступны как изолированные дуплексные пары от 0.001-дюймовый диаметр сверху. Для точности и минимальных помех в системе, чем меньше длина проволоки, тем лучше, но проволока диаметром менее 0,003 дюйма очень хрупкая.

Железо-константан : Железо-константан (тип J, цветовая кодировка белый и красный) генерирует около 50 мкВ / ° C (28 мкВ / ° F). Железная проволока магнитная. Соединения могут быть выполнены сваркой или пайкой с использованием обычных припоев и флюсов.

Термопары

Iron-Constantan могут создавать гальваническую ЭДС между двумя проводами, и их не следует использовать в приложениях, где они могут намокнуть.

Chromel-Alumel : Chromel-Alumel (тип K, желтый и красный цвет) генерирует около 40 мкВ / ° C (22 мкВ / ° F). Алюмельная проволока магнитная. Соединения могут быть выполнены сваркой или пайкой, но необходимо использовать высокотемпературные припои из серебра и специальные флюсы.

Термопары

Chromel-Alumel генерируют электрические сигналы, в то время как провода изгибаются, и не должны использоваться в вибрирующих системах, если не предусмотрены контуры для снятия напряжения.

Медь-константан : Медь-константан (тип T, синий и красный цвет) генерирует около 40 мкВ / ° C (22 мкВ / ° F).Ни один из проводов не является магнитным. Соединения могут быть выполнены сваркой или пайкой общедоступными припоями и флюсами.

Медь-константановые термопары

очень чувствительны к ошибкам проводимости из-за высокой теплопроводности меди, и их не следует использовать, если вдоль анизотермы не могут быть проложены длинные отрезки проволоки (от 100 до 200 диаметров проволоки).

Зонды для термопар

Самый простой (и дешевый, и самый быстрый) термопарный зонд — это просто пара проводов, скрученных или скрученных вместе на одном конце, а другой конец подсоединен к клеммам вольтметра.Однако чаще зонды либо покупаются, либо производятся на месте.

Покупка термопар : Термопары можно приобрести у ряда поставщиков, и, вообще говоря, они легко доступны. Однако будут времена, когда потребуется новая термопара — сейчас, а не завтра, — поэтому каждая лаборатория должна быть в состоянии изготавливать простые термопары.

Заводские термопары: Большинство термопар, необходимых для систем охлаждения электроники, можно изготовить на месте из массивных проводов термопар, купленных в виде наборов изолированных пар.Если имеется сварочный аппарат с термопарой или любой сварочный аппарат с тонкой проволокой, сварка, как правило, выполняется быстрее и проще, чем пайка. Для соединения можно использовать любой припой, который смачивает оба провода. Держите валик или шарик припоя в пределах 10–15% диаметра проволоки. При прочих равных условиях термопара с паяным спаем так же точна, как и термопара со сварным спаем.

Системы эталонных температур и зонные боксы

Сигнал термопары зависит как от температуры холодного спая, так и от температуры измерительного спая.Существует несколько различных систем для установления эталонной температуры.

Ледяные бани : Ледяные бани широко используются, поскольку они точны и недороги. Любая питьевая вода замерзает с точностью до 0,01 ° C от нуля. Колба-термос Adrug store будет поддерживать 0 ° C в течение нескольких часов, если наполнить ее мелко измельченным льдом, а затем залить водой.

Каталожные номера с электронным управлением : Доступны устройства опорной температуры с электронным управлением, как для высоких температур, так и для измерения температуры замерзания.Эти устройства требуют периодической калибровки и, как правило, не так стабильны, как ледяные ванны, но более удобны.

Системы с компенсированной эталонной температурой : Специальные индикаторы температуры подключают каждую термопару к соединительной панели внутри шасси и используют схему компенсации для подачи сигнала, который компенсирует температуру панели перед расчетом температуры.

Коробки зон : Коробка зоны — это область с однородной температурой, используемая для обеспечения того, чтобы все соединения, выполненные в ней, имели одинаковую температуру.Температуру не нужно ни контролировать, ни измерять — она ​​должна быть только однородной. Схемы, использующие блоки зон, показаны на рисунках 3 и 4.

Простую коробку для зон можно сделать, приклеив барьерную планку электрика внутрь небольшого алюминиевого корпуса с толстыми стенками, закрытого для предотвращения циркуляции воздуха.

Измерительные приборы

Есть два варианта:

    1. Используйте баню с эталонной температурой (например, ледяную баню) и универсальный вольтметр, интерпретируя сигнал с помощью таблицы, вручную или с помощью программного обеспечения.
    2. Используйте специальный индикатор температуры с компенсацией эталонной температуры.

Система справочной ванны / вольтметра / таблицы более гибкая, потенциально более точная и может использоваться для измерения разницы температур, а также уровней температуры. Специальные индикаторы температуры более удобны для рутинных измерений.

Цепи

Идеальная термопара состоит из пары непрерывных однородных проводов из разнородного материала, соединенных вместе на одном конце с другим концом пары в области «эталонной температуры», как показано ранее на Рисунке 1.На практике сигнал должен выводиться из области эталонных температур на вольтметр при комнатной температуре. Для этого используется пара медных проводов (от той же катушки), как показано на Рисунке 2.

Рис. 2. Простейшая на практике термопара, иллюстрируемая проволокой железо-константан.

На следующих рисунках показаны более сложные схемы, включающие переключатели, соединители и эталонные ванны для одной или нескольких термопар. Измерения, выполненные с использованием этих схем, будут такими же точными, как и измерения, полученные, если бы каждая термопара была «жестко подключена» к своей собственной эталонной ванне и вольтметру.

Разъемы : На рисунке 3 показана схема, в которой используются удлинительные провода и соединитель вместо непрерывных отрезков провода. Разъем может быть либо разъемом для термопары, либо барьерной полосой внутри зонной коробки. Если удлинительные провода от той же катушки с проводом, что и датчик, эта схема в точности эквивалентна идеальной схеме.

Рисунок 3. Схема с удлинителями и разъемом зонной коробки.

Множественные термопары : На рисунке 4 показана схема для считывания нескольких термопар (показаны три) с использованием вольтметра, коробки с однородными температурными зонами, двухполюсного селекторного переключателя (также однородного по температуре) и бани с эталонной температурой.Между блоком зон и селекторным переключателем можно использовать многожильный ленточный кабель и «нажимные» разъемы. Каждый соединитель на двух концах ленточного кабеля должен находиться внутри зонной коробки, но эти две коробки не обязательно должны иметь одинаковую температуру.

Рис. 4. Схема зонной коробки для считывания многих термопар, в основном с медным проводом.

Коробка зон и коробка переключателя должны быть изотермическими; их следует держать вдали от источников тепла, прямых солнечных лучей и т. д.

На рисунке 5 показана другая схема для работы с несколькими термопарами (показаны три), в которых каждое напряжение считывается отдельно, включая сигнал температуры зоны-бокса. Сигнал блока зоны должен быть добавлен к сигналу от каждого канала, чтобы получить общую ЭДС, которую затем следует использовать для определения температуры.

Рис. 5. Альтернативная схема подключения для считывания показаний нескольких термопар с помощью одного вольтметра.

Всегда следует проверять проводку: напряжение на канале эталонной термопары должно быть близко к нулю до того, как эталонная термопара будет помещена в ледяную баню, и должно соответствовать температуре зонной коробки после этого.

Если используется специальный многоканальный индикатор температуры, область, показанная здесь в виде прямоугольника зоны, представляет панель подключения термопары, встроенную в индикатор температуры.

Со специальным индикатором температуры нет необходимости использовать ветвь эталонной ванны схемы, поскольку внутренняя электроника системы всегда будет добавлять поправку к сигналу термопары в зависимости от температуры панели.

Разница в измерениях : Разницу температур между двумя точками можно измерить напрямую, соединив два отрицательных провода вместе (при комнатной температуре) и проведя измерения между двумя положительными проводами.Величина дает разницу температур, а положительный провод подключается к более горячему из двух мест. Такой подход не дает преимущества в точности по сравнению с считыванием двух термопар по отдельности и вычитанием значений температуры. На рисунке 6 показана 4-проводная схема, обеспечивающая очень высокую точность измерения небольших перепадов температур. Одна пара используется в качестве термопары для определения уровня температуры, а одна пара используется для определения разницы температур между двумя точками.

Рис. 6. Использование четырехпроводной термопары для проверки электрических помех в цепи.

Два медных удлинительных провода не должны создавать ЭДС независимо от уровня температуры. Это можно подтвердить, запустив систему вначале с переключающим звеном через два медных провода внутри блока локальной зоны. «Местная калибровка» (микровольт / градус на уровне измеренной температуры) должна использоваться для интерпретации разности напряжений. При использовании проволоки прецизионного класса точность измерения составляет +/- 3/8% от разницы, при условии, что температура в поле локальной зоны близка к одной из двух измеренных точек.

Проверка электрических наводок : 4-проводная термопара может использоваться как для измерения температуры, так и для проверки электрических наводок. Все четыре провода спаяны вместе, образуя измерительный переход. Считывание любой пары как термопары дает температуру соединения. Считывание через любую пару одинаковых проводов проверяет наличие электрического наводки: два одинаковых провода не могут генерировать термоэлектрический сигнал, поэтому наличие напряжения на двух железных проводах является явным свидетельством электрического шума.

Измерение температуры поверхности

При измерении температуры поверхности возникают три основные проблемы: (1) решить, что необходимо знать о температуре поверхности, (2) выбрать место для ее измерения и (3) обеспечить хороший тепловой контакт термопары в выбранном месте.

Два наиболее часто задаваемых вопроса:

(1) Какая максимальная температура?

(2) Какова средняя температура поверхности?

Температура поверхности компонентов в пластиковом корпусе может сильно различаться.Горячее пятно может быть небольшим, всего 1/4 дюйма в диаметре, и иметь резкий пик, а измеренная температура будет сильно зависеть от расположения термопары. Лучше всего сначала использовать технику визуализации (жидкокристаллический, или инфракрасный), а затем поместить термопару в горячую точку.

Для обеспечения точного измерения температуры поверхности, длина, равная диаметру примерно 20 проводов (включая изоляцию), должна проходить по изотерме с использованием теплопроводящего цемента.Для точечного измерения заверните эту длину в плотную плоскую спиральную катушку. В качестве альтернативы, припаяйте переход к куску медной ленты для шин (компания 3M), возможно, квадрат 1/16 дюйма, и приклейте его к поверхности.

Всегда используйте самый маленький провод, с которым можно работать без слишком большого обрыва.

Измерение температуры газа

При измерении температуры воздуха существуют три основные проблемы:

(1) решая, что вы хотите знать о температуре воздуха,

(2) выбор репрезентативного места для измерения и (3) разрыв теплового соединения между спаем термопары и оборудованием, которое его поддерживает.

Температура охлаждающего воздуха сильно меняется в проточном канале, особенно вблизи нагретых поверхностей. Наиболее частые вопросы:

(1) Какова средняя температура ? и, (2) Какова эффективная температура охлаждающей жидкости в этом месте?

Средняя температура (средняя совокупная температура) — это фиктивная температура, определяемая в терминах полной тепловой энергии, переносимой потоком. Для ее измерения нет подходящего места.Единственный практический подход — это оценить расход и тепловыделение и вычислить среднюю температуру.

Эффективная температура хладагента — это температура, которой может достичь изолированный пассивный компонент: адиабатическая температура компонента в термодинамическом смысле. Для прохода, обогреваемого преимущественно с одной стороны, эффективная температура хладагента у обогреваемой стенки всегда выше среднего значения из-за температурного расслоения в хладагенте.

Термопара, расположенная немного выше по потоку от компонента и немного выше его верхней поверхности, вероятно, будет показывать значения, близкие к эффективной температуре для этого компонента. Эффективная температура различается для каждого компонента, так как она зависит от линий тока, попадающих на него.

При измерении температуры воздуха изолируйте спай термопары от оборудования, которое его поддерживает. Вообще говоря, потоку между местом соединения и точкой присоединения должно быть около 20 диаметров.Установите соединение «смотря вверх по потоку» с проводами, тянущимися вниз по потоку.

Следует использовать самый маленький провод, с которым можно работать без повреждений.

Два способа измерения температуры с помощью термопар: простота, точность и гибкость

Введение

Термопара — это простой и широко используемый компонент для измерения температуры. В этой статье представлен базовый обзор термопар, описаны общие проблемы, возникающие при их проектировании, и предложены два решения по преобразованию сигналов.Первое решение сочетает в себе компенсацию холодного спая и преобразование сигнала в единой аналоговой ИС для удобства и простоты использования; Второе решение отделяет компенсацию холодного спая от преобразования сигнала, чтобы обеспечить измерение температуры на цифровом выходе с большей гибкостью и точностью.

Теория термопар

Термопара, показанная на Рисунке 1, состоит из двух проводов из разнородных металлов, соединенных вместе на одном конце, называемых измеряемым («горячим») спаем.Другой конец, где провода не соединены, подключается к дорожкам схемы преобразования сигнала, обычно сделанным из меди. Этот спай между металлами термопары и медными дорожками называется эталонным спаем («холодный»). *

Рисунок 1. Термопара.

* Мы используем термины «измерительный спай» и «эталонный спай», а не более традиционные «горячий спай» и «холодный спай». Традиционная система именования может сбивать с толку, потому что во многих приложениях измерительный спай может быть холоднее эталонного спая.

Напряжение, создаваемое на холодном спине, зависит от температуры как на измерительном, так и на холодном спайах. Поскольку термопара является дифференциальным устройством, а не устройством для измерения абсолютной температуры, для получения точных абсолютных показаний температуры необходимо знать температуру эталонного спая. Этот процесс известен как компенсация холодного спая (компенсация холодного спая).

Термопары

стали отраслевым стандартом для экономичного измерения широкого диапазона температур с разумной точностью.Они используются в различных областях применения при температурах до + 2500 ° C в котлах, водонагревателях, духовках и авиационных двигателях — и это лишь некоторые из них. Самой популярной термопарой является термопара типа K , состоящая из Chromel ® и Alumel ® (никелевые сплавы товарных знаков, содержащие хром и алюминий , марганец и кремний, соответственно), с диапазоном измерения — От 200 ° C до + 1250 ° C.

Зачем нужна термопара?

Преимущества
  • Температурный диапазон: Большинство практических температурных диапазонов, от криогенных до выхлопа реактивных двигателей, можно обслуживать с помощью термопар.В зависимости от используемой металлической проволоки термопара может измерять температуру в диапазоне от –200 ° C до + 2500 ° C.
  • Надежность: термопары — это надежные устройства, невосприимчивые к ударам и вибрации и пригодные для использования во взрывоопасных средах.
  • Быстрый отклик. Поскольку термопары маленькие и обладают низкой теплоемкостью, они быстро реагируют на изменения температуры, особенно если чувствительный спай обнажен. Они могут реагировать на быстро меняющиеся температуры в течение нескольких сотен миллисекунд.
  • Без самонагрева: поскольку термопарам не требуется мощность возбуждения, они не склонны к самонагреву и искробезопасны.
Недостатки
  • Комплексное преобразование сигнала: требуется существенное преобразование сигнала для преобразования напряжения термопары в пригодное для использования значение температуры. Традиционно преобразование сигнала требовало больших затрат времени на разработку, чтобы избежать ошибок, снижающих точность.
  • Точность: в дополнение к присущей термопарам неточности из-за их металлургических свойств, измерение термопары является настолько точным, насколько может быть измерена температура эталонного спая, обычно в пределах от 1 ° C до 2 ° C.
  • Восприимчивость к коррозии: поскольку термопары состоят из двух разнородных металлов, в некоторых средах коррозия со временем может привести к ухудшению точности. Следовательно, им может потребоваться защита; и уход и обслуживание имеют важное значение.
  • Восприимчивость к шуму: при измерении изменений сигнала микровольтного уровня могут возникнуть проблемы с шумом от паразитных электрических и магнитных полей. Скручивание пары проводов термопары может значительно уменьшить наводку магнитного поля. Использование экранированного кабеля или прокладки проводов в металлическом кабелепроводе и ограждении может уменьшить наводку электрического поля.Измерительный прибор должен обеспечивать фильтрацию сигнала аппаратно или программно с сильным подавлением частоты сети (50 Гц / 60 Гц) и ее гармоник.

Трудности измерения с помощью термопар

Преобразовать напряжение, генерируемое термопарой, в точные показания температуры непросто по многим причинам: сигнал напряжения мал, зависимость температуры от напряжения нелинейная, требуется компенсация холодного спая, а термопары могут создавать проблемы с заземлением.Давайте рассмотрим эти вопросы по порядку.

Сигнал напряжения мал: Наиболее распространенными типами термопар являются J, K и T. При комнатной температуре их напряжение изменяется на 52 мкВ / ° C, 41 мкВ / ° C и 41 мкВ / ° C соответственно. Другие, менее распространенные типы имеют еще меньшее изменение напряжения с температурой. Для этого слабого сигнала перед аналого-цифровым преобразованием требуется каскад с высоким коэффициентом усиления. В таблице 1 сравниваются чувствительности различных типов термопар.

Таблица 1. Изменение напряжения в зависимости отПовышение температуры
(коэффициент Зеебека) для различных типов термопар при 25 ° C.

Термопара
Тип
Коэффициент Зеебека
(мкВ / ° C)
E 61
Дж 52
К 41
27
R 9
S 6
т 41

Поскольку сигнал напряжения невелик, схема преобразования сигнала обычно требует усиления около 100 или около того — довольно простое преобразование сигнала.Что может быть труднее, так это отличить реальный сигнал от шума, улавливаемого выводами термопары. Провода термопары длинные и часто проходят в среде с электрическими помехами. Шум, улавливаемый проводами, может легко подавить крошечный сигнал термопары.

Для выделения сигнала из шума обычно комбинируются два подхода. Первый заключается в использовании усилителя с дифференциальным входом, такого как инструментальный усилитель, для усиления сигнала. Поскольку большая часть шума возникает на обоих проводах (, ​​синфазный, ), дифференциальное измерение устраняет его.Второй — это фильтрация нижних частот, которая удаляет внеполосный шум. Фильтр нижних частот должен устранять как радиочастотные помехи (выше 1 МГц), которые могут вызвать выпрямление в усилителе, так и 50 Гц / 60 Гц (источник питания) фон . Важно установить фильтр радиопомех перед усилителем (или использовать усилитель с фильтрами на входах). Расположение фильтра 50/60 Гц часто не критично — его можно комбинировать с фильтром RFI, помещать между усилителем и АЦП, включать как часть сигма-дельта АЦП, или его можно запрограммировать в программном обеспечении. как усредняющий фильтр.

Компенсация холодного спая: Температура холодного спая термопары должна быть известна для получения точных показаний абсолютной температуры. Когда термопары были впервые использованы, это было сделано путем выдерживания холодного спая в ледяной бане. На рис. 2 изображена схема термопары с одним концом при неизвестной температуре, а другим концом в ледяной бане (0 ° C). Этот метод использовался для исчерпывающей характеристики различных типов термопар, поэтому почти во всех таблицах термопар используется 0 ° C в качестве эталонной температуры.

Рис. 2. Базовая схема железо-константановой термопары.

Но держать эталонный спай термопары в ледяной бане нецелесообразно для большинства измерительных систем. Вместо этого в большинстве систем используется метод, называемый компенсацией холодного спая (также известный как компенсация холодного спая ). Температура эталонного спая измеряется другим термочувствительным устройством — обычно ИС, термистором, диодом или RTD (резистивным датчиком температуры). Затем значение напряжения термопары компенсируется, чтобы отразить температуру холодного спая.Важно, чтобы эталонный спай считывался как можно точнее — с помощью точного датчика температуры, поддерживающего ту же температуру, что и эталонный спай. Любая ошибка в считывании температуры холодного спая будет отображаться непосредственно в окончательном показании термопары.

Для измерения эталонной температуры доступны различные датчики:

  1. Термисторы: они имеют быстрый отклик и небольшой размер; но они требуют линеаризации и имеют ограниченную точность, особенно в широком диапазоне температур.Им также требуется ток для возбуждения, который может вызвать саморазогрев, что приведет к дрейфу. Общая точность системы в сочетании с формированием сигнала может быть низкой.
  2. Резистивные датчики температуры (RTD)
  3. : RTD являются точными, стабильными и достаточно линейными, однако размер корпуса и стоимость ограничивают их использование для приложений управления технологическим процессом.
  4. Выносные термодиоды: диод используется для измерения температуры рядом с разъемом термопары. Микросхема кондиционирования преобразует напряжение на диоде, пропорциональное температуре, в аналоговый или цифровой выходной сигнал.Его точность ограничена примерно ± 1 ° C.
  5. Встроенный датчик температуры: Встроенный датчик температуры, автономная ИС, которая измеряет температуру локально, должна быть осторожно установлена ​​рядом с эталонным спаем и может сочетать компенсацию холодного спая и формирование сигнала. Может быть достигнута точность с точностью до малых долей в 1 ° C.

Сигнал напряжения нелинейный: Наклон кривой отклика термопары изменяется в зависимости от температуры.Например, при 0 ° C выходной сигнал термопары типа T изменяется на 39 мкВ / ° C, но при 100 ° C крутизна увеличивается до 47 мкВ / ° C.

Существует три распространенных способа компенсации нелинейности термопары.

Выберите относительно плоский участок кривой и аппроксимируйте наклон как линейный в этой области — подход, который особенно хорошо работает для измерений в ограниченном диапазоне температур. Никаких сложных вычислений не требуется. Одна из причин популярности термопар K- и J-типа заключается в том, что они обе имеют большие диапазоны температур, для которых наклон приращения чувствительности (коэффициент Зеебека) остается довольно постоянным (см. Рисунок 3).

Рис. 3. Изменение чувствительности термопары в зависимости от температуры. Обратите внимание, что коэффициент Зеебека K-типа примерно постоянен и составляет около 41 мкВ / ° C от 0 ° C до 1000 ° C.

Другой подход состоит в том, чтобы сохранить в памяти справочную таблицу, которая сопоставляет каждый из набора напряжений термопары с соответствующей температурой. Затем используйте линейную интерполяцию между двумя ближайшими точками в таблице, чтобы получить другие значения температуры.

Третий подход заключается в использовании уравнений более высокого порядка, которые моделируют поведение термопары.Хотя этот метод является наиболее точным, он также требует больших вычислительных ресурсов. Для каждой термопары существует две системы уравнений. Один набор преобразует температуру в напряжение термопары (полезно для компенсации холодного спая). Другой набор преобразует напряжение термопары в температуру. Таблицы термопар и уравнения термопар более высокого порядка можно найти на http://srdata.nist.gov/its90/main/. Все таблицы и уравнения основаны на температуре холодного спая 0 ° C. Компенсацию холодного спая необходимо использовать, если он имеет любую другую температуру.

Требования к заземлению: Производители термопар делают термопары как с изолированными, так и с заземленными наконечниками для измерительного спая (рисунок 4).

Рисунок 4. Типы измерительных спай термопар.

Устройство преобразования сигнала термопары должно быть спроектировано таким образом, чтобы исключить контуры заземления при измерении заземленной термопары, но также иметь путь для входных токов смещения усилителя при измерении изолированной термопары. Кроме того, если наконечник термопары заземлен, диапазон входного сигнала усилителя должен быть рассчитан на обработку любых разностей потенциалов земли между наконечником термопары и землей измерительной системы (рисунок 5).

Рисунок 5. Варианты заземления при использовании разных типов наконечников.

Для неизолированных систем система формирования сигнала с двумя источниками питания обычно будет более надежной для типов заземленных и открытых наконечников. Благодаря широкому входному диапазону синфазного сигнала усилитель с двумя источниками питания может справиться с большим перепадом напряжения между землей печатной платы и землей на наконечнике термопары. Системы с однополярным питанием могут удовлетворительно работать во всех трех случаях, если синфазный диапазон усилителя имеет некоторую способность измерять под землей в конфигурации с однополярным питанием.Чтобы справиться с ограничением синфазного сигнала в некоторых системах с однополярным питанием, полезно смещение термопары до среднего напряжения. Это хорошо работает для изолированных наконечников термопар или если вся измерительная система изолирована. Однако это не рекомендуется для неизолированных систем, которые предназначены для измерения заземленных или открытых термопар.

Практические решения с термопарами: Преобразование сигнала термопары сложнее, чем в других системах измерения температуры.Время, необходимое для разработки и отладки системы формирования сигнала, может увеличить время вывода продукта на рынок. Ошибки в формировании сигнала, особенно в секции компенсации холодного спая, могут привести к снижению точности. Следующие два решения устраняют эти проблемы.

В первом описывается простое аналоговое интегрированное аппаратное решение, сочетающее прямое измерение термопарой с компенсацией холодного спая с использованием одной ИС. Второе решение представляет собой программную схему компенсации холодного спая, обеспечивающую повышенную точность измерения термопар и гибкость в использовании многих типов термопар.

Измерительное решение 1: оптимизировано для простоты

На рисунке 6 показана схема измерения термопары К-типа. Он основан на использовании усилителя термопары AD8495, который разработан специально для измерения термопар типа K. Это аналоговое решение оптимизировано для минимального времени разработки: оно имеет прямую сигнальную цепочку и не требует программного кодирования.

Рис. 6. Измерительное решение 1: оптимизировано для простоты.

Как эта простая сигнальная цепочка удовлетворяет требованиям к формированию сигнала для термопар K-типа?

Масштабный коэффициент усиления и выхода: Сигнал небольшой термопары усиливается коэффициентом усиления AD8495, равным 122, в результате чего чувствительность выходного сигнала составляет 5 мВ / ° C (200 ° C / В).

Подавление шума: Высокочастотный синфазный и дифференциальный шум удаляется внешним фильтром радиопомех. Низкочастотный синфазный шум подавляется инструментальным усилителем AD8495. Любой оставшийся шум устраняется внешним постфильтром.

Компенсация холодного спая: AD8495, который включает датчик температуры для компенсации изменений температуры окружающей среды, должен быть размещен рядом с холодным спаем, чтобы поддерживать одинаковую температуру для точной компенсации холодного спая.

Коррекция нелинейности: AD8495 откалиброван для выдачи выходного сигнала 5 мВ / ° C на линейном участке кривой термопары типа K с погрешностью линейности менее 2 ° C в диапазоне от –25 ° C до + 400 ° Температурный диапазон C. Если требуются температуры за пределами этого диапазона, в примечании к применению AN-1087 компании Analog Devices описывается, как можно использовать справочную таблицу или уравнение в микропроцессоре для расширения диапазона температур.

Работа с изолированными, заземленными и незащищенными термопарами: На рисунке 5 показан резистор сопротивлением 1 МОм, подключенный к земле, что позволяет использовать все типы наконечников термопар.AD8495 был специально разработан, чтобы иметь возможность измерять несколько сотен милливольт под землей при использовании с одним источником питания, как показано. Если ожидается больший перепад заземления, AD8495 также может работать с двумя источниками питания.

Подробнее об AD8495: На рисунке 7 показана блок-схема усилителя термопары AD8495. Усилители A1, A2 и A3 — и показанные резисторы — образуют инструментальный усилитель, который усиливает выходной сигнал термопары K-типа с коэффициентом усиления, подходящим для создания выходного напряжения 5 мВ / ° C.Внутри коробки с надписью «Компенсация реф. Перехода» находится датчик температуры окружающей среды. Если температура измерительного спая остается постоянной, дифференциальное напряжение на термопаре будет уменьшаться, если температура опорного спая повысится по какой-либо причине. Если крошечный (3,2 мм × 3,2 мм × 1,2 мм) AD8495 находится в непосредственной близости от опорного спая, схема компенсации опорного спая подает дополнительное напряжение в усилитель, так что выходное напряжение остается постоянным, таким образом компенсируя опорное напряжение. изменение температуры.

Рисунок 7. Функциональная блок-схема AD8495.

Таблица 2 обобщает производительность интегрированного аппаратного решения с использованием AD8495:

Таблица 2. Решение 1 (Рисунок 6) Сводная информация о производительности

Термопара Тип Диапазон измерения температуры спая Диапазон температур холодного спая Точность
при 25 ° C
Потребляемая мощность
К от –25 ° C до + 400 ° C

от 0 ° C до 50 ° C

± 3 ° C (класс А)

± 1 ° C (класс C)

1.25 мВт

Измерительное решение 2: оптимизировано для обеспечения точности и гибкости

На рисунке 8 показана схема измерения термопары J-, K- или T-типа с высокой степенью точности. Эта схема включает в себя высокоточный АЦП для измерения напряжения малосигнальной термопары и высокоточный датчик температуры для измерения температуры холодного спая. Оба устройства управляются через интерфейс SPI от внешнего микроконтроллера.

Рис. 8. Измерительное решение 2: оптимизировано для обеспечения точности и гибкости.

Как эта конфигурация удовлетворяет упомянутым ранее требованиям к формированию сигнала?

Удаление шума и усиление напряжения: AD7793, подробно показанный на Рисунке 9 — высокоточный маломощный аналоговый входной каскад, — используется для измерения напряжения термопары. Выход термопары фильтруется извне и подключается к набору дифференциальных входов AIN1 (+) и AIN1 (-). Затем сигнал направляется через мультиплексор, буфер и инструментальный усилитель, который усиливает небольшой сигнал термопары, и на АЦП, который преобразует сигнал в цифровой.

Рисунок 9. Функциональная блок-схема AD7793.

Компенсация температуры холодного спая: ADT7320 (подробно показан на Рисунке 10), при размещении достаточно близко к опорному спайу, может точно измерять температуру холодного спая с точностью до ± 0,2 ° C, от –10 ° C до +85 ° C. Встроенный датчик температуры генерирует напряжение, пропорциональное абсолютной температуре, которое сравнивается с внутренним опорным напряжением и подается на прецизионный цифровой модулятор. Оцифрованный результат модулятора обновляет 16-битный регистр значения температуры.Затем регистр значения температуры может быть считан с микроконтроллера с использованием интерфейса SPI и объединен со считыванием температуры с АЦП для осуществления компенсации.

Рисунок 10. Функциональная блок-схема ADT7320.

Правильная нелинейность: ADT7320 обеспечивает отличную линейность во всем номинальном температурном диапазоне (от –40 ° C до + 125 ° C), не требуя корректировки или калибровки пользователем. Таким образом, его цифровой выход можно считать точным представлением состояния холодного спая.

Чтобы определить фактическую температуру термопары, это эталонное измерение температуры должно быть преобразовано в эквивалентное термоэлектрическое напряжение с помощью уравнений, предоставленных Национальным институтом стандартов и технологий (NIST). Затем это напряжение добавляется к напряжению термопары, измеренному AD7793; и суммирование затем переводится обратно в температуру термопары, снова с использованием уравнений NIST.

Ручка с изолированными и заземленными термопарами: На рисунке 8 показана термопара с оголенным наконечником.Это обеспечивает лучшее время отклика, но такая же конфигурация может использоваться и с термопарой с изолированным наконечником.

В таблице 3 приведены характеристики программного решения для измерения холодного спая с использованием данных NIST:

Таблица 3. Решение 2 (Рисунок 8) Сводная информация о производительности

Термопара Тип Диапазон измерения температуры спая Диапазон температур холодного спая Точность
Потребляемая мощность
Дж, К, Т Полный диапазон

от –10 ° C до + 85 ° C

от –20 ° C до + 105 ° C

± 0.2 ° С

± 0,25 ° С

3 мВт

3 мВт

Заключение

Термопары обеспечивают надежное измерение температуры в довольно широком диапазоне температур, но они часто не являются первым выбором для измерения температуры из-за необходимого компромисса между расчетным временем и точностью. В этой статье предлагаются рентабельные способы решения этих проблем.

Первое решение концентрируется на уменьшении сложности измерения с помощью аппаратного метода компенсации аналогового эталонного спая. В результате получается прямая сигнальная цепочка без необходимости программирования программного обеспечения, основанная на интеграции, обеспечиваемой усилителем термопары AD8495, который выдает выходной сигнал 5 мВ / ° C, который может подаваться на аналоговый вход большого количества микроконтроллеров.

Второе решение обеспечивает высочайшую точность измерений, а также позволяет использовать различные типы термопар.Программный метод компенсации эталонного спая основан на высокоточном цифровом датчике температуры ADT7320, который обеспечивает гораздо более точное измерение компенсации эталонного спая, чем это было возможно до сих пор. ADT7320 поставляется полностью откалиброванным и рассчитанным на диапазон температур от –40 ° C до + 125 ° C. Полностью прозрачный, в отличие от традиционного измерения термистора или датчика RTD, он не требует дорогостоящего этапа калибровки после сборки платы, а также не потребляет ресурсы процессора или памяти с коэффициентами калибровки или процедурами линеаризации.Потребляя только микроватты энергии, он позволяет избежать проблем с саморазогревом, которые снижают точность традиционных резистивных датчиков.

Приложение

Использование уравнения NIST для преобразования температуры ADT7320 в напряжение

Компенсация холодного спая термопары основана на соотношении:

(1)

где:

Δ В = выходное напряжение термопары

В @ Дж 1 = напряжение, генерируемое на спайе термопары

В @ Дж 2 = напряжение, генерируемое на опорном спайе

Для того чтобы это соотношение компенсации было действительным, обе клеммы холодного спая должны поддерживаться при одинаковой температуре.Выравнивание температуры достигается с помощью изотермической клеммной колодки, которая позволяет выравнивать температуру обоих клемм при сохранении гальванической развязки.

После измерения температуры холодного спая ее необходимо преобразовать в эквивалентное термоэлектрическое напряжение, которое будет генерироваться переходом при измеренной температуре. В одном методе используется многочлен степенного ряда. Рассчитано термоэлектрическое напряжение:

(2)

где:

E = термоэлектрическое напряжение (микровольты)

a n = коэффициенты полинома, зависящие от типа термопары

T = температура (° C)

n = порядок полинома

NIST публикует таблицы полиномиальных коэффициентов для каждого типа термопар.В этих таблицах приведены списки коэффициентов, порядок (количество членов в полиноме), допустимые диапазоны температур для каждого списка коэффициентов и диапазон ошибок. Для некоторых типов термопар требуется более одной таблицы коэффициентов, чтобы охватить весь рабочий температурный диапазон. Таблицы полиномов степенного ряда перечислены в основном тексте.

4-проводный RTD — Подключение 4-проводного RTD

Зачем нужен 4-проводный RTD?

4-проводная конфигурация устраняет проблемы, связанные с длиной удлинительного провода и дисбалансом сопротивления между выводами.Из-за этого коррозия и условия окружающей среды не вызывают беспокойства.

Поскольку нет проблем с сопротивлением выводов, для 4-проводных RTD можно использовать провод меньшего сечения. По этим причинам существует множество приложений, в которых можно получить выгоду от использования 4-проводного RTD. Это приложения, требующие высокой точности, когда датчик и приемное устройство находятся на некотором расстоянии друг от друга и в агрессивных условиях.

Цепи 4-проводных резистивных датчиков температуры

не только исключают подводящие провода, но и устраняют влияние несовпадающих сопротивлений, таких как точки контакта. Распространенной версией является схема постоянного тока, показанная здесь. Is управляет током точного измерения через L1 и L4; L2 и L3 измеряют падение напряжения на элементе RTD. Eo должен иметь высокий импеданс для предотвращения протекания тока в потенциальных выводах.4-проводные схемы могут использоваться на большем расстоянии, чем 3-проводные, но вам следует рассмотреть возможность использования передатчика в электрически зашумленной среде.

Цветовой код 4-проводного RTD

Цвета выводных проводов определены в стандарте IEC 60751-2008, где все цвета проводов показаны на следующем рисунке.

  • Прецизионная калибровка RTD с помощью ITS-90, IPTS-68, Calandar Van Dusan или полиномиальной диаграммы
  • Калибровка промышленных RTD
  • с данными и отклонениями от IEC-751
  • Измерители, передатчики и калибровка переключателей
  • Термистор и биметаллическая калибровка
  • Схема подключения 4-х проводного термометра сопротивления


    В этой схеме от термометра сопротивления отходят три провода вместо двух.L1 и L3 несут измерительный ток, а L2 действует только как потенциальный провод. Пока мост находится в балансе, через него не течет ток. Поскольку L1 и L3 находятся в разных плечах моста, сопротивление отменяется. Эта схема предполагает высокий импеданс на Eo и близкое соответствие сопротивления между проводами L2 и L3.

    Проводка датчика RTD

    | TC Inc

    Подробная информация о конфигурациях проводки RTD для 2-проводных, 3-проводных и 4-проводных датчиков RTD

    Способы применения и оборудование — RTD
    Как и в случае с термопарами, выходы RTD, измеряющие изменение температуры, невелики — мы смотрим на значение менее 0.5 Ом на ° C для стандартного устройства IEC. Однако результирующие сигналы не такие минутные — ток включения 1 мА при номинальном сопротивлении датчика RTD 100 Ом дает выходное напряжение 5 мВ при изменении на 10 ° C. Увеличьте ток до 5 мА, и на выходе будет 25 мВ при изменении температуры на 10 ° C — по крайней мере, на порядок лучше, чем у термопар. Однако мостовые усилители (или аналогичные) по-прежнему необходимы для обеспечения уровней сигнала, подходящих для большинства целей.

    Существует два основных инструмента для определения сопротивления датчика RTD — измерительные мосты (нулевой баланс или прямое отклонение с фиксированным мостом), в которых ток питания может изменяться, и потенциометры, где ток должен быть известным и постоянным.Оба могут использовать переменный или постоянный ток, хотя нормой является бесперебойное, стабильное низковольтное питание.

    Ранние измерительные приборы основывались на мостах нулевого баланса (резистивных, емкостных или индуктивных). Фактически, сбалансированные измерительные мосты до сих пор широко используются в лабораториях, где элементы моста могут иметь декады сопротивления или ответвленные индуктивности в версиях переменного тока. Сегодня более распространены фиксированные мостовые системы, в которых сам дисбаланс является прямой мерой изменения сопротивления срабатывания.

    Однако высокая точность также может быть достигнута с помощью современных прецизионных потенциометров, цифровых вольтметров и т.п. для измерения падения напряжения непосредственно на датчике. Доступны стабильные цепи с постоянным питающим током, и они, как правило, отдают предпочтение потенциометрическим приборам, особенно для промышленного использования. В частности, они подходят для приложений сканирования высокоточных и высокоскоростных датчиков RTD.

    Кроме того, в настоящее время существует множество оборудования для прямого считывания, охватывающего оба типа приборов, с интерполяцией квадратичного сопротивления (и, следовательно, напряжения, если ток постоянный) в зависимости от температуры для получения прямого вывода температуры.Ниже приводится некоторое представление о доступных методах и оборудовании.

    Мостовые измерительные системы — RTD
    Коммерчески доступные промышленные мостовые измерительные системы используют одну из нескольких схем, основанных в основном на двух версиях моста Уитстона — симметричный или фиксированный мост, оба резистивные. Между прочим, стоит просто отметить, что также могут использоваться мосты с индуктивным отношением, в которых прецизионные трансформаторы с обмоткой используются для плеч передаточного отношения моста.Они могут предложить несколько преимуществ с точки зрения надежности, портативности и стабильности.

    Для просмотра упрощенных схем подключения щелкните здесь.

    Возвращаясь к резистивным мостам, независимо от выбранного формата схемы, все мосты могут быть самоуравновешены с помощью сервомеханизмов, управляемых детектором баланса. В промышленных приложениях мост обычно не сбалансирован (путем изменения переменных сопротивлений). Вместо этого, как указано выше, напряжение дисбаланса в мосте с фиксированными элементами имеет тенденцию использоваться в качестве меры сопротивления датчика — и, следовательно, температуры.

    Независимо от типа моста, все резисторы моста, за исключением, конечно, датчика, настроены так, чтобы показывать незначительное изменение сопротивления при изменении температуры, а в мостах переменного тока они разработаны как неиндуктивные. Кроме того, ошибки сопротивления плеча моста из-за скользящих контактов на переменных резисторах (где это применимо) обычно предотвращаются путем введения их в саму линию подачи тока или схему детектора баланса, где они явно не могут повлиять на баланс моста.

    Чувствительный резистор, который может находиться на некотором расстоянии от моста в промышленных приложениях, затем присоединяется к мосту с помощью медного кабеля, сопротивление которого мало по сравнению с сопротивлением моста, но которое, очевидно, будет меняться в зависимости от температуры, особенно ближе к точке измерения. Когда проводники длинные или с малым поперечным сечением, эти изменения сопротивления могут быть достаточно большими, чтобы вызвать значительные ошибки в показаниях температуры. Существует несколько конфигураций проводки, позволяющих компенсировать эту потенциальную проблему.

    Конфигурация двухпроводного датчика RTD

    Простое двухпроводное соединение, показанное на рисунке 3.1, используется только там, где не требуется высокая точность — сопротивление соединительных проводов всегда совпадает с сопротивлением датчика, что приводит к ошибкам в сигнале. Фактически, стандартным ограничением для такой схемы является максимальное сопротивление 1-2 Ом на проводник, что обычно составляет около 300 футов кабеля. Это в равной степени относится к сбалансированным мостовым и фиксированным мостовым системам.Значения сопротивления проводов можно определить только при отдельном измерении (без датчика RTD), поэтому постоянная коррекция во время измерения температуры невозможна.

    Конфигурация трехпроводного термометра сопротивления

    Лучшая конфигурация проводки показана на Рисунке 3.2. Здесь два вывода датчика находятся на соседних ножках. Несмотря на то, что в каждой ветви моста присутствует сопротивление выводов, сопротивление выводов не учитывается при измерении. Предполагается, что сопротивление двух проводов одинаково, поэтому необходимы соединительные кабели высокого качества.Это позволяет увеличить сопротивление до 10 Ом, что обычно позволяет проложить кабель длиной около 1500 футов или более, если необходимо, хотя и с оговорками, указанными в Части 1, Разделе 7 и Части 2, Разделе 10 относительно проблем с передачей сигнала.

    Кроме того, с этой конфигурацией проводки, если выполняется измерение фиксированного моста, компенсация явно хороша только в точке баланса моста. Помимо этого, ошибки будут расти по мере увеличения дисбаланса. Это, однако, можно свести к минимуму, используя большие значения сопротивления в противоположных мостовых схемах, чтобы уменьшить изменения тока моста.

    Конфигурации моста четырехпроводного датчика RTD

    Однако этот подход немного дороже для медной проводки. Альтернативная, лучшая версия четырехпроводной конфигурации использует полные четырехпроводные терморезисторы сопротивления, как показано на рисунке 3.4. Это обеспечивает полное устранение паразитных эффектов с помощью метода измерения мостового типа. С этим устройством можно справиться с сопротивлением кабеля до 15 Ом, при этом длина кабеля может составлять около 3000 футов. Между прочим, то же ограничение, что и для трехпроводных соединений, применяется, если используется метод прямого считывания с фиксированным мостом (см. Раздел 3.3).

    Дифференциальная температура — RTD

    Для измерения разности температур с использованием мостовой схемы второй RTD просто вводится в мостовую схему рядом с первым датчиком. Для этой цели подходит сдвоенная двухпроводная схема, если оба используемых кабеля имеют одинаковое сопротивление (см. Рисунок 3.5).

    Если, однако, требуется высокая точность и две длины сенсорного кабеля или сопротивления не совпадают, то предпочтительнее использовать четырехпроводной эквивалент (см. Рисунок 3.6), в котором оба датчика оснащены компенсирующими парами (по одной на каждую чувствительную часть моста).

    Потенциометрические измерительные системы — RTD

    Как описано выше, термометр сопротивления может быть запитан от источника постоянного тока, а разность потенциалов, возникающая на нем, измеряется непосредственно с помощью какого-либо потенциометра. Непосредственным преимуществом является то, что здесь не важны такие случайные факторы, как сопротивление проводника и сопротивление контакта селекторного переключателя. Основными элементами этого метода на основе напряжения являются просто стабилизированный и точно известный источник тока для датчика RTD (дающий прямую зависимость напряжения от сопротивления и, следовательно, от температуры) и вольтметр с высоким импедансом (DVM или что-то еще) для измерения напряжения. развивается с незначительным током.

    При таком подходе можно получить абсолютную температуру, если известен ток. Даже если неизвестно, стабильно ли оно, обеспечивается дифференциальное сопротивление (и, следовательно, температура). Кроме того, несколько RTD могут быть подключены последовательно, используя один и тот же источник тока. Сигналы напряжения от каждого из них затем можно сканировать с помощью измерительных приборов с высоким сопротивлением.

    Четырехпроводные потенциометрические системы — RTD
    Опять же, четырехпроводная конфигурация подходит, хотя явно несколько отличается от той, что используется в мостовых системах.При использовании конфигурации, показанной на рис. 3.7, сопротивление выводов оказывает незначительное влияние на точность измерения.

    Приборы прямого считывания — RTD

    Подробно рассмотрев схему и методы измерения, пора взглянуть на саму измерительную аппаратуру — обнаружение нуля или измерение дисбаланса в мостовых системах, или определение падения напряжения в потенциометрических системах. Детектор, конечно, может иметь форму простого гальванометра — это подходит для уравновешенных и фиксированных мостовых схем.Отклонение будет указывать на сопротивление (прямо или косвенно через напряжение, как описано), и шкала может быть настроена для прямого считывания температуры, если это потребуется.

    Можно добавить изощренность с детекторами пределов, установленными для включения / выключения или сигнализации.

    Усилители — RTD
    Однако, как правило, используются маломощные электронные усилители, преобразователи сигналов или передатчики. Благодаря фиксированным мостовым и потенциометрическим системам они обеспечивают как высокое входное сопротивление, так и достаточную мощность для управления более надежными локальными или удаленными индикаторами, регистраторами или регистраторами / контроллерами.Для мостов с нулевой балансировкой они используются для управления сервосистемой для балансировки моста, которая часто является частью индикатора, самописца или контроллера.

    Они обычно располагаются рядом с RTD и дают дополнительное преимущество, сводя к минимуму сопротивление кабеля датчика и обеспечивая большой, относительно устойчивый к радиопомехам сигнал для передачи на приборы для считывания сигналов. Источник питания усилителя удаленный, и мы снова вернулись в царство стандартных передатчиков и сигналов 4–20 мА.

    Потенциометрические измерительные приборы — RTD
    Кроме того, самобалансирующиеся потенциометрические индикаторы и самописцы прямого действия могут также использоваться для измерения либо напряжения дисбаланса моста, либо прямого падения напряжения датчика. Источник постоянного тока, мостовые резисторы и т. Д. В этих устройствах являются автономными.

    Цифровые приборы — RTD
    Другая более современная альтернатива включает в себя либо дисбаланс напряжения моста, либо падение потенциала RTD, измеряемое с помощью цифрового вольтметра.Это явно дает возможность применять методы цифровой линеаризации для прямого считывания температуры. Фактически, сегодня существует ряд приборов прямого считывания, которые более чем адекватно подходят для измерения температуры с промышленной точностью в диапазоне от -200 до + 850 ° C.

    Оборудование

    является самобалансирующимся, и наиболее простым является технология цифрового мультиметра с высоким разрешением, при котором сигналы сопротивления или напряжения преобразуются в прямые показания температуры.В устройствах используются методы линеаризации в соответствии с соотношением RTD (часть 1, раздел 4), например, до двух или трех порядков. Линеаризация обычно обобщается на RTD (согласно стандартному квадратичному выражению IEC 60751) или специфична для датчика с учетом данных эмпирической калибровки.

    В первом случае спецификации и допуски будут соответствовать IEC 60751, а точность будет в пределах нескольких сотых градуса. При индивидуальной калибровке доступна точность до 10 мК или выше.Калибровочные характеристики могут быть предоставлены в EEPROM, который подключается к системе линеаризации и индикации вместе с датчиком, или данные могут быть запрограммированы в прибор, либо непосредственно с клавиатуры на передней панели, либо удаленно, при этом конфигурация обычно выполняется на ПК и затем загружаются через последовательный порт в прибор.

    Руководство пользователя датчика Rosemount

    EMERSON

    Краткое руководство пользователя

    00825-0600-2654, ред. AD

    март 2021 г.
    Датчик Rosemount ™ 214A2A

    ROSEMOUNT

    36 Руководство по безопасности 914 март 9024

    УВЕДОМЛЕНИЕ

    В этом руководстве представлены основные рекомендации для моделей сенсоров Rosemount ™ 214A2A.
    Сложности могут возникнуть, если датчики собираются с преобразователями с разными, но совместимыми кодами допуска. Помните о следующих ситуациях:

    • Если I.S. одобренный датчик заказывается с корпусом, преобразователь, заключенный в этот корпус, может иметь другое искробезопасное состояние. Рейтинг одобрения. Обратитесь к сертификату искробезопасности передатчика, если применимо.
    • Если сенсор и преобразователь имеют разные сертификаты или один из них имеет больше сертификатов, чем другой, установка должна соответствовать самым строгим требованиям, предъявляемым к любому компоненту.Это особенно важно (но не исключительно), когда комбинированные сертификаты заказываются либо на сенсор, либо на трансмиттер. Изучите сертификаты сенсора и трансмиттера на предмет требований к установке и убедитесь, что установка сенсора / трансмиттера в сборе соответствует единой сертификации, которая используется обоими этими компонентами и соответствует требованиям приложения.

    ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
    Взрывы

    Взрывы могут привести к смерти или серьезным травмам.

    Установка датчика во взрывоопасной среде должна производиться в соответствии с соответствующими местными, национальными и международными стандартами, правилами и практиками.

    Кабельные вводы / кабельные вводы
    Если не указано иное, кабельные вводы / кабельные вводы в корпусе имеют форму резьбы ½14 NPT. Вводы с пометкой «M20» имеют форму резьбы M20 × 1,5. На устройствах с несколькими вводами кабелепровода все записи будут иметь одинаковую форму резьбы. При закрытии этих вводов используйте только заглушки, переходники, сальники или кабелепровод с резьбой совместимой формы.
    При установке в опасной зоне используйте только соответствующие перечисленные или взрывозащищенные заглушки, сальники или переходники в кабельных вводах / кабельных вводах.
    При закрытии этих вводов используйте только заглушки, переходники, сальники или кабелепровод с подходящей формой резьбы.

    Физический доступ
    Неуполномоченный персонал может потенциально нанести значительный ущерб и / или неправильно настроить оборудование конечных пользователей. Это может быть преднамеренным или непреднамеренным, и от него необходимо защитить себя.

    Физическая безопасность — важная часть любой программы безопасности и основа защиты вашей системы.Ограничьте физический доступ посторонних лиц для защиты активов конечных пользователей. Это верно для всех систем, используемых на объекте.



    Содержание
    Схема подключения RTD ………………………………… 3
    Схема подключения термопар …………………… 4
    Сертификация продукции …………… ………………………… .. 5
    Декларация соответствия ………………………………. 12

    2 Emerson.com/Rosemount

    Март 2021 г. Краткое руководство по началу работы


    1 Схема соединений для RTD

    Рисунок 1-1: Конфигурация выводов RTD согласно IEC 60751 — одиночный элемент

    2-проводное 3-проводное 4-проводной



    Примечание
    Чтобы настроить одноэлементный 4-проводной RTD как 3-проводную систему, подключите только один белый провод.Изолируйте неиспользованный белый провод или заделайте его терминированием таким образом, чтобы предотвратить замыкание на землю. Чтобы сконфигурировать одиночный элемент, 4-проводной RTD, как 2-проводную систему, сначала подключите провода соответствующего цвета, а затем подключите парные провода к клемме.



    Рисунок 1-2: Конфигурация выводов RTD в соответствии с IEC 60751 — двухэлементный

    2-проводный 3-проводный 4-проводный


    Краткое руководство 3

    Краткое руководство март 2021 г.


    2 Схема подключения термопар
    Рисунок 2-1: Конфигурация выводов термопары

    Одинарная термопара, 2-проводная

    Двойная термопара, 4-проводная

    3 914 : Цвет провода термопары

    Белый

    IEC 60584 Термопара

    Термопара ASTM E230

    Тип NOS POS — (+ POS) (+) NEG (-)
    E Фиолетовый Белый Фиолетовый Красный
    J Черный Белый Белый Красный Белый Белый Зеленый Белый Желтый Красный
    N Розовый Белый Оранжевый Красный
    T Коричневый Синий Коричневый Белый Эмерсон.com / Rosemount

    Март 2021 г. Краткое руководство по началу работы


    3 Сертификация продукции

    Ред. 1.0

    Информация о европейских директивах

    Копию декларации соответствия ЕС можно найти в конце краткого руководства. Самую последнюю редакцию Декларации соответствия ЕС можно найти на Emerson.com/Rosemount.

    3.1 E1 Взрывобезопасность ATEX

    Сертификат DEKRA 20ATEX0045X
    Стандарты EN 60079-0: 2012 + A11: 2013, EN 60079-1: 2014
    Маркировка II 2 G Ex db IIC T6… T1 Gb

    3.2 E7 Взрывобезопасный IECEx

    Сертификат IECEx DEK 20.0023X
    Стандарты IEC 60079-0: 2011, IEC 60079-1: 2014-06
    Маркировка Ex db IIC T6… T1 Gb

    Технологическая сторона Ответственность за сборку несет пользователь. Сборку всегда следует использовать в закрытой системе.

    Никаких изменений продукта не допускается.

    Взрывонепроницаемая оболочка «d»;
    Для типа взрывозащиты Ex d должны использоваться сертифицированные входные устройства, которые подходят для данной области применения и правильно установлены.

    Неиспользуемые отверстия должны быть закрыты подходящими заглушками. Следует использовать только подходящие резьбовые переходники. Резьбовые переходники не будут использоваться в сочетании с заглушками.

    Проверьте размер входа (M20, ½ дюйма ¾ дюйма и т. Д.).

    Степень защиты IP66 или IP67 согласно EN 60529 достигается только в том случае, если используются сертифицированные устройства ввода Ex d, которые подходят для данной области применения и правильно установлены.

    Используйте только утвержденные вставки.

    Для внешнего заземления или соединения соединительной головки необходимо использовать кабельный наконечник, чтобы провод был защищен от расшатывания и скручивания, а контактное давление постоянно сохранялось.

    Краткое руководство 5

    Краткое руководство Март 2021 г.


    3.2.1 Электрические характеристики

    Чувствительный элемент термопары 5 В постоянного тока, 10 мА
    Чувствительный элемент RTD 5 В постоянного тока, 10 мА
    Данные преобразователя макс. 45 В постоянного тока, макс. 50 мА, макс. 1,9 Вт

    Электрические характеристики сенсора в сочетании с трансмиттером см. В электрических характеристиках трансмиттера.

    Особые условия для безопасной эксплуатации:

    1. Диапазон температур окружающей среды для узла датчика с изоляцией кабеля из ПТФЭ: от -40 до +80 ° C, а для силиконовой изоляции кабеля: от -25 до +80 ° C.
    2. Провод рабочих температур: кремний -25 / + 160 ° C, PTFE -40 / + 180 ° C.
    3. Рабочие температуры соединительной коробки и головки: от -40 до +80 ° C, за исключением T6, максимальная температура составляет 70 ° C.
    4. Когда диапазон рабочих температур превышает диапазон рабочих температур соединительной головки, соединительной коробки и кабеля (максимальная температура окружающей среды (Tamax) составляет +80 ° C, за исключением T6 (Tamax) +70 ° C), он Должны быть проверены измерениями температуры на месте с учетом условий наихудшего случая, чтобы рабочая температура этих частей не превышала диапазона, указанного выше.
    5. Отчет об измерениях с выводами должен быть сдан вместе с сертификатом, подтверждающим выполнение этого условия.
    6. Для получения информации о размерах взрывозащищенных соединений обращайтесь к производителю.
    7. При использовании взрывонепроницаемого ниппеля (например, ISSeP06ATEX042 U) используйте резьбовой герметик для соединения с соединительной головкой или преобразователем.
    8. Вставки диаметром менее 3 мм и вставки с небронированной проволокой должны быть защищены от механических опасностей.
    9. При температуре окружающей среды, превышающей 70 ° C, следует использовать термостойкие кабели и кабельные вводы, рассчитанные на температуру не менее 90 ° C.
    10. Параметры см. Передатчик или клеммной колодкой U-max: 5 В, Imax: 10 мА на канал.
    11. Вставки всегда должны использоваться с механической защитой.
    12. Минимальная и максимальная температура проволоки: кремний -25 / + 160 ° C, PTFE -40 / + 180 ° C. Максимальная температура перехода: +80 ° C.

    6 Emerson.com / Rosemount

    Март 2021 г. Краткое руководство по началу работы


    3.2.2 Температурные характеристики

    Максимальная температура поверхности в зависимости от условий процесса (Tp) — это максимальная температура поверхности любой части узла, контактирующей с взрывоопасной атмосферой.

    Температурный класс и максимальная температура поверхности сборки зависят от Tp, как указано в таблице.

    Tp (° C) Температурный класс сборки Максимальная температура поверхности сборки (° C)

    80

    95

    T5

    100

    130

    T4

    135

    19512 200000 903 903

    T2

    300

    445

    T1

    450

    > 445

    Tp +3 I1 Сертификат искробезопасности ATEX

    DEKRA 20ATEX0047X
    Стандарты EN 60079-0: 2012 + A11: 2013, EN 60079-11: 2012
    Маркировка II 2 G Ex ia IIC T6… T1 Gb (СМОТРЕТЬ СЕРТИФИКАТ ДЛЯ ГРАФИКА)

    3.4 I7 Сертификат искробезопасности IECEx

    Сертификат IECEx DEK 20.0023X
    Стандарты IEC 60079-0: 2011, IEC 60079-11: 2011
    Маркировка Ex ia IIC T6… T1 Gb (см. ДЛЯ ГРАФИКА)

    Можно использовать любой тип соединительной головки, только во время установки следует использовать соответствующий сертифицированный кабель и кабельный ввод.Может использоваться любой тип удлинителя, обеспечивающий защиту соединительной головки минимум IP20. Может использоваться любой тип вставки, клеммная колодка должна иметь клеммы с сертификатом взрывозащиты. Можно использовать любой тип защитной гильзы. Ответственность за процесс сборки лежит на пользователе. Сборку всегда следует использовать в закрытой системе.

    • Вставки с чувствительными элементами RTD

    Краткое руководство 7

    Краткое руководство Март 2021 г.


    Выходные цепи с типом искробезопасности Ex ia IIC, подключаемые только к сертифицированной искробезопасной цепи с следующие максимальные значения для каждой вставки:
    Ui = 14 В, Ii = 1.2 А, Pi = 140 мВт, Ci 60 нФ, Li = 0 мГн.

    • Вставки с чувствительными элементами термопары
      Выходные цепи с типом взрывозащиты искробезопасности Ex ia IIC, только для подключения к сертифицированной искробезопасной цепи со следующими максимальными значениями для каждой вставки:
      Ui = 14 В, Ii = 1,2 мА, Pi = 140 мВт, Ci 60 нФ, Li = 0 мГн.
    • Данные преобразователя: Ui = 45 В постоянного тока макс., Ii = 50 мА макс., Pi = 2,25 Вт макс. При типе взрывозащиты «Искробезопасность» Ex ia IIC или Ex ib IIC только для подключения к сертифицированной искробезопасной цепи с максимальными значениями в соответствии с данными, указанными в сертификате преобразователя.Входные параметры датчика передатчика должны соответствовать параметрам вставок.
    3.4.1 Тепловые характеристики

    Максимальная температура поверхности в зависимости от условий процесса (Tp) — это максимальная температура поверхности любой части узла, контактирующей с взрывоопасной атмосферой.

    Температурный класс и максимальная температура поверхности сборки зависят от Tp и, при установке, от температурного класса встроенного преобразователя, как указано в таблице.

    901

    190

    Tp (° C)

    Температурный класс преобразователя Температурный класс сборки

    Максимальная температура поверхности сборки (° C) 04

    75

    T6 T6 85

    90

    T5 T5 100
    9013 9013

    135
    T3 T3

    200

    290 T2 T2

    300

    440 901 30 > 440 T1

    Tp + 10

    Установка Инструкции по установке

    Чтобы предотвратить добавление напряжения и / или тока, выходные цепи каждой вставки должны быть подключены отдельно в соответствии с EN 60079-11 и EN 60079-14.

    Если установлен датчик температуры, данные датчика должны быть взяты из инструкций датчика. Уровень защиты Ex ia

    8 Emerson.com/Rosemount

    Март 2021 Краткое руководство


    IIC или Ex ib IIC сборки определяется уровнем защиты преобразователя. Категория оборудования — 2 G.

    Во время установки следует использовать соответствующий кабель и кабельный ввод, установленный в кабелепроводе (M20, ½ дюйма., ¾-дюйм. И т. Д.).

    Особые условия для безопасного использования:
    1. Диапазон температур окружающей среды для узла датчика с изоляцией кабеля из ПТФЭ: от -40 до +75 ° C, а для силиконовой изоляции кабеля: от -25 до +75 ° C.
    2. Для версий с интегрированным сертифицированным искробезопасным преобразователем:
    • Самая высокая минимальная температура окружающей среды, указанная выше и указанная на преобразователе, является решающей. Максимальная температура окружающей среды (Tamax) +80 ° C.
    • Максимальная температура окружающей среды для сборки составляет +75 ° C или максимальная температура окружающей среды, указанная на преобразователе, -10 K, что может быть меньше.

    3. Когда диапазон рабочих температур превышает указанный диапазон температур окружающей среды, необходимо проверить, измеряя температуру на месте, с учетом наихудших условий, что рабочая температура соединительной головки и соединительной коробки не соответствует превышают диапазон температур окружающей среды. Отчет об измерениях с выводами должен быть подан вместе с сертификатом, подтверждающим выполнение этого условия.
    4. С точки зрения безопасности,

    • Вставки термопары с номинальным диаметром наконечника менее 3.0 мм,
    • Все вставки с заземленной термопарой и
    • Вставки RTD с номинальным диаметром наконечника менее 4,8 мм должны считаться заземленными.

    5. Минимальная и максимальная температура проволоки: кремний -25 / + 160 ° C, PTFE -40 / + 180 ° C.
    6. Максимальная температура перехода: +80 ° C.

    3,5 N1 Повышенная безопасность ATEX

    Сертификат DEKRA 20ATEX0046X
    Стандарты EN 60079-0: 2012, EN 60079-7: 2007
    Маркировка II 2 G Ex e IIC T6… T1 Gb

    Краткое руководство 9

    Краткое руководство март 2021 г.


    3.6 N7 IECEx Повышенная безопасность

    Сертификат IECEx DEK 20.0023X
    Стандарты IEC 60079-0: 2011, IEC 60079-7: 2006-07
    Маркировка Ex e IIC T6… T1 Gb

    Корпус повышенной безопасности “ е »;

    Для типа взрывозащиты Ex e степень защиты не ниже IP54 согласно EN 60529 достигается только в том случае, если используются сертифицированные кабельные вводы Ex e, которые подходят для данной области применения и правильно установлены.

    Степень защиты IP66 или IP67 согласно EN 60529 достигается только в том случае, если используются сертифицированные кабельные вводы Exe, которые подходят для данной области применения и правильно установлены.

    При использовании соединительной головки крышка фиксируется стопорным винтом.

    Особые условия для безопасной эксплуатации:
    1. Диапазон температур окружающей среды для узла датчика с изоляцией кабеля из ПТФЭ: от -40 до +80 ° C, а для силиконовой изоляции кабеля: от -25 до +80 ° C.
    2. Переход рабочих температур: от -25 до +80 ° C для кремниевой проволоки и от -40 до +80 ° C для проволоки из ПТФЭ.
    3. Провод рабочих температур: кремний -25 / + 160 ° C, PTFE -40 / + 180 ° C.
    4. Рабочие температуры соединительной коробки и головки: от -40 до +80 ° C.
    5. Если диапазон рабочих температур превышает диапазон рабочих температур переходной части, соединительной головки, соединительной коробки и кабеля (максимальная температура окружающей среды (Tamax) составляет +80 ° C), это должно быть проверено на месте. Измерения температуры с учетом наихудших условий, чтобы рабочая температура этих частей не превышала диапазон, указанный выше.
    6. Отчет об измерениях с выводами должен быть сдан вместе с сертификатом, подтверждающим выполнение этого условия.
    7. Узел датчика с соединительной головкой и удлинительной частью должен иметь степень защиты не менее IP54, предоставляемую пользователем с защитной гильзой или аналогичным компонентом на технологической стороне узла или непосредственно установленным датчиком.
    3.6.1 Электрические характеристики

    Чувствительный элемент термопары 5 В пост. Тока, 10 мА

    10 Emerson.com/Rosemount

    Март 2021 г. Краткое руководство по началу работы


    Чувствительный элемент RTD 5 В пост. Тока, 10 мA

    Инструкции по установке

    Степень защиты не ниже IP 54 согласно EN 60529 достигается только в том случае, если используются сертифицированные кабельные вводы Exe или устройства ввода кабелепровода, которые подходят для данной области применения и правильно установлены.

    Неиспользуемые отверстия должны быть закрыты подходящими заглушками.

    Вставки диаметром менее 3 мм и вставки с небронированной проволокой должны быть защищены от механических опасностей.

    При температуре окружающей среды, превышающей 80 ° C, следует использовать термостойкие кабели и кабельные вводы, рассчитанные на температуру не менее 90 ° C.

    Во время установки следует использовать соответствующий сертифицированный кабель и кабельный ввод, установленный в кабелепроводе (M20, ½ дюйма, ¾ дюйма и т. Д.).

    Параметры см. В клеммной колодке U-max: 5 В, I-max: 10 мА на канал.

    Значения крутящего момента и сечение провода

    Значения крутящего момента сечения концевого провода для клеммных колодок см. В Свидетельстве о проверке FTZU 04 ATEX 0003U и EN 60079-0: 2012 и EN 60079-7: 2007, для клемм на рейке см. IEC 60947 -1 / EN 60947-1.

    3.6.2 Тепловые характеристики

    Максимальная температура поверхности в зависимости от условий процесса (Tp) — это максимальная температура поверхности любой части узла, контактирующей с взрывоопасной атмосферой.

    Температурный класс и максимальная температура поверхности сборки зависят от Tp, как указано в таблице.

    9000
    Tp (° C) Температурный класс сборки Максимальная температура поверхности сборки (° C)

    80

    T6

    95

    T5

    100

    130

    T4

    135

    295

    T2

    300

    445

    T1

    450

    > 445

    — Старт 5 Guide 11

    Краткое руководство Март 2021 г.


    4 Декларация соответствия

    2 Emerson.com / Rosemount

    Март 2021 г. Краткое руководство по началу работы


    Краткое руководство по началу работы 13

    Краткое руководство по началу работы март 2021 г.


    000

    000

    0009000

    14 Emerson.com / Rosemount

    Март 2021 г. Краткое руководство по началу работы


    Краткое руководство по началу работы 15

    Краткое руководство по началу работы
    00825113 AD Март 2021 г.

    © 2021 Emerson. Все права защищены.

    Условия продажи Emerson доступны по запросу.Логотип Emerson является товарным знаком и знаком обслуживания Emerson Electric Co. Rosemount является товарным знаком одной из компаний семейства Emerson.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    2022 © Все права защищены.