Kokie temperatūros valdikliui tinkami jutikliai?

Termoparos: aukštos temperatūros matavimų darbo žirgas

Įeikite į bet kurį pramoninį objektą – ir pamatysite termoporas, išsisklaidžiusias per krosnis, džiovykles, krosnis ir išmetamųjų dujų srautus. Jos yra nebrangios, patikimos ir gali veikti esant temperatūroms, kurios kitus jutiklius tiesiog suvirintų. Standartinis temperatūros valdiklis, priimantis termoporų signalus, paprastai palaiko kelias raidėmis pažymėtas termoporų rūšis – dažniausiai K, J, T, E, N, R, S ir B. K tipo (chromelio–aliumelio) termoporos veikia nuo –270 °C iki 1372 °C ir sudaro didžiąją dalį visų bendrojo naudojimo pramoninių šildymo sistemų termoporų įrengimų. J tipo termoporos gerai veikia vakuumo ar redukuojančioje aplinkoje, tačiau jų maksimali darbinė temperatūra yra apie 1200 °C. Aukštos temperatūros procesams, pvz., stiklo gamybai ar šiluminiam apdorojimui, S ir R tipo termoporos gali veikti iki 1450 °C, o B tipo – net iki 1700 °C.

Šiuo atveju suderinamumo klausimas nėra dvejetainis – valdiklis arba palaiko tam tikro tipo termoporą, arba ne. Tačiau tikrasis spąstai slepiasi šaltinio jungties kompensavime. Termoporos matuoja temperatūros skirtumą tarp jutiklio jungties ir nuorodos jungties. Jei valdiklio vidinė kompensacija neatitinka termoporo tipo arba aplinkos temperatūra prie terminalų kinta, parodymas pasislenka. Blogai kompensuotas K tipo įėjimas gali pasislinkti net 5 °C ar daugiau esant tipiškam aplinkos temperatūros svyravimui 40 °C. Toks nuokrypis pakankamas, kad būtų atmestas visų šiluminio apdorojimo komponentų partijos.

Varžos temperatūros keitikliai (RTD): tikslumas ten, kur tai svarbu

Kai tikslumas ir pakartotinumas svarbesni už matavimo diapazoną, varžos temperatūros detektoriai užima pirminę poziciją. PT100 RTD dominuoja šioje kategorijoje, turėdami matavimo diapazoną nuo –200 °C iki 850 °C ir A klasės tikslumą ±0,15 °C esant 0 °C. Kai kurie valdikliai taip pat palaiko PT1000 arba vario pagrindu sukurtus RTD, pvz., Cu50. PT100 veikia paprastu principu – varža kinta prognozuojamai priklausomai nuo temperatūros, laikydamasi IEC 60751 standarto kreivės.

Standartinis temperatūros valdiklis su RTD įėjimu paprastai naudoja trijų ar keturių laidų jungtį, kad kompensuotų laidų varžą. Dviejų laidų RTD tinka trumpiems laidams, tačiau ilgesniuose laiduose sukelia paklaidą – apytiksliai 0,4 °C už kiekvieną omą laidų varžos. Tai reiškia, kad 10 metrų ilgio 24 AWG laidų ruošinys gali sukelti beveik 2 °C paklaidą, jei valdiklis nesukonfigūruotas trijų laidų matavimui. Daugelis technikų tai praleidžia ir vėliau stengiasi išspręsti neegzistuojančias procesų svyravimus.

Viena įmonė pietų Kinijoje, atnaujindama senėjantį injekcinio formavimo įrenginį, pakeitė nusidėvėjusius termoporas PT100 varžos temperatūros jutikliais (RTD) cilindro zonose. Inžinieriai manė, kad naujieji jutikliai bus įdiegti be jokių problemų. Tačiau esamieji temperatūros reguliatoriai buvo sukonfigūruoti Type K jutikliams ir neturėjo RTD įėjimo įrangos. Visų aštuonių reguliatorių pakeitimas kainuotų beveik dvylika tūkstančių dolerių ir sustabdytų gamybos liniją trims dienoms. Laikinoji sprendimo priemonė buvo įdiegti RTD signalo perduotuvus, kurie konvertavo PT100 signalą į 4–20 mA srovės kontūrą, kurį reguliatoriai galėjo perskaityti. Sprendimas veikė, tačiau kiekvienai zonei pridėjo beveik du šimtus dolerių perduotuvų sąnaudų ir įvedė papildomą galimą verslo nutraukimo vietą. Pamoka: prieš pasirenkant jutiklio tipą būtina patikrinti reguliatoriaus įėjimo įrangą.

Termistorai: ekonomiški, bet jautrūs kreivėms

Termistorai – tiek NTC (neigiamo temperatūros koeficiento), tiek PTC (teigiamo temperatūros koeficiento) – naudojami taikymuose, kur kaina ir jautrumas svarbesni už absoliučią tikslumą. NTC termistorai dažniausiai pasirenkami temperatūros matavimams, nes jie siūlo aukštą jautrumą siauroje temperatūrų srityje, paprastai nuo -50 °C iki 150 °C. 10 K NTC termistorius 25 °C temperatūroje keičia savo varžą maždaug 4 % kiekvienam laipsniui Celsijaus, todėl jis yra žymiai reaktyvesnis nei PT100 toje pačioje temperatūroje.

Tačiau čia kyla sudėtingumų dėl suderinamumo. Du termistoriai, abu pažymėti kaip „10 K tipo II“, gali turėti vienodą varžą 25 °C temperatūroje, tačiau vis tiek labai smarkiai skirtis viso veikimo diapazone. valdiklis interpretuoja varžą remdamasis iš anksto nustatyta varžos–temperatūros kreive. Jei valdiklyje įrašyta kreivė neatitinka faktinės įdiegto termistoriaus kreivės, kiekvienas temperatūros rodmenys turi sisteminę paklaidą. netikslus matavimas, kuris atrodo tinkamas kambario temperatūroje, 80 °C temperatūroje gali sukelti 3 °C–5 °C nuokrypį – būtent šiame diapazone dažnai veikia daugelis oro kondicionavimo sistemų ir aplinkos kamerų.

Kai kurie standartiniai temperatūros reguliatoriai leidžia vartotojui pasirinkti iš termistorių charakteristikų bibliotekos (II tipo, III tipo ir įvairių gamintojų specifinių lentelių). Kiti palaiko tik vieną charakteristiką. Keičiant termistorius rekomenduojama juos pirkti iš to paties tiekėjo, kaip ir pradinis reguliatorius, kad sumažinti riziką, tačiau net šiuo atveju gamintojai kartais peržada jutiklių sudėtis, nepakeisdami detalės numerio. Saugiausias požiūris – tiesiogiai patikrinti charakteristikos specifikaciją tiek su reguliatoriaus, tiek su jutiklio gamintoju.

Tiesiniai įėjimai: analoginiai signalai iš perdavimo įrenginių

Daugelis šiuolaikinių temperatūros reguliatorių priima tiesinius analoginius įėjimus – 4–20 mA, 0–10 V arba 0–5 V – be tiesioginių jutiklių įėjimų tai svarbu, nes vis daugėja įrengimų, kuriuose naudojami temperatūros perdavikliai, keičiantys jutiklių signalus į standartizuotus pramoninius kontūrus. Prie išmaniojo perdaviklio prijungtas PT100 jutiklis išveda 4–20 mA signalą, proporcingą temperatūrai, kurį gali skaityti bet kuris reguliatorius su mA įėjimu. Reguliatoriui nesvarbu, ar šaltinis yra termoparos, varžos temperatūros jutiklis (RTD) arba termistorius – jis mato tik srovės kontūrą.

Šis požiūris vienu metu išsprendžia suderinamumo problemą, tačiau įveda kalibravimo papildomą naštą. Siųstuvas turi būti tinkamai mastelio pertvarkytas, kad atitiktų valdiklio įėjimo diapazoną. Dažna klaida: siųstuvui nustatyti 0–200 °C diapazoną, tuo tarpu valdiklis tikisi 0–100 °C diapazono. Rezultatas – rodmenys, kurie tiksliai dvigubai viršija faktinę temperatūrą. Kai kurie valdikliai siūlo vartotojo konfigūruojamą įėjimo mastelio pertvarkymą; kiti reikalauja, kad siųstuvas atitiktų fiksuotą diapazoną. Šio parametro patikrinimas paleidimo metu sutaupo daug laiko vėlesnėje trikčių šalinimo eigoje.

Pagal IEC 60730-2-9 standartą automatiniai elektriniai temperatūros jutikliai turi turėti priemones jutiklio gedimo aptikimui – dažnai vadinamas „jutiklio pertrūkio aptikimu“ . Linijinius įėjimus turintys valdikliai vis tiek turėtų įgyvendinti šią funkciją, tačiau įgyvendinimo būdai skiriasi. Kai kurie aptinka sugenda sensorių, stebėdami signalą už nustatyto diapazono ribų (žemesnį nei 4 mA arba aukštesnį nei 20 mA). Kitiems reikia atskiro diagnostinio kanalo. Pasirinkdami valdiklį siuntėjo pagrindu veikiančiai sistemai, patikrinkite, kaip valdiklis tvarko sensorių gedimus. Valdiklis, kuris nepajėgia aptikti sugenda siuntėjo, gali toliau veikti remdamasis pasenusiu rodmeniu, dėl ko gali būti pažeista įranga.

Sensorių pertrūkio aptikimas ir konfigūracijos „spąstai“

Jokio jutiklių suderinamumo aptarimo neįmanoma baigti, neaptarus konfigūracijos klaidų. Dažniausia suderinamumo problema praktikoje nėra įrangos nesuderinamumas – tai neteisinga konfigūracija. Valdiklis gali palaikyti tiek termoparų, tiek varžos temperatūros jutiklių (RTD) įėjimus, tačiau įėjimo tipo parametras turi būti teisingai nustatytas prijungtam jutikliui. Daugelis valdiklių numatytojo režimo pagal nutylėjimą naudoja K tipo termoparą. Jei prie jo prijungiate PT100 jutiklį, nepakeisdami šio nustatymo, ekrane rodoma temperatūra bus labai neteisinga.

Viena techninės priežiūros komanda maisto perdirbimo gamykloje dviem dienomis keitė „defektinį“ RTD jutiklį pieno sterilizavimo linijoje, kol galiausiai nustatė, kad valdiklio įėjimo tipo nustatymas buvo atsitiktinai pakeistas iš PT100 į K tipo termoparą atnaujinant programinę įrangą. Jutiklis buvo visiškai veikiantis. Valdiklis skaitė RTD jutiklį kaip termoparą, todėl kiekvieną rytą kilo 150 °C nuokrypis, kuris aktyvindavo aukštos temperatūros signalizaciją. Kai buvo nustatyta tikroji problema, sprendimas užtruko tik trisdešimt sekundžių.

Jutiklio gedimo aptikimas prideda dar vieną apsaugos sluoksnį. Kontroleris su šia funkcija įspėja operatorius, kai jutiklis atsijungia arba trumpuoja . Tačiau ši funkcija veikia tik tuo atveju, jei kontroleris sukonfigūruotas tinkamo tipo jutikliui. Atsijungus termoparai ir varžos temperatūros keitikliui (RTD) vyksta skirtingi procesai – termoparos reikšmės dažniausiai nukrypsta link aplinkos temperatūros, o RTD gali rodyti maksimalią skalės reikšmę. Kai kurie kontroleriai leidžia vartotojui nustatyti „jutiklio gedimo“ išėjimo reikšmę, kuri valdo procesą taip, kad jis būtų perkeltas į saugią būseną. Šis nustatymas dažnai praleidžiamas pradinėje sistemos konfigūracijoje.

Teisingas pasirinkimas jūsų taikomąją programinę įrangą

Tinkamo jutiklio pasirinkimas standartiniam temperatūros kontroleriui priklauso nuo trijų klausimų. Kokio temperatūros diapazono reikalauja procesas? Kokia tikslumo laipsnis iš tikrųjų reikalinga? Ir kokius jutiklius gali priimti esama kontrolerio įranga?

Procesams aukštesniems nei 600 °C termoporos yra efektyviausia galimybė. Žemesnėms temperatūroms varžos temperatūros keitikliai (RTD) užtikrina geresnį tikslumą ir stabilumą. Termistoriai puikiai tinka siaurų diapazonų, kainai jautriems taikymams, kai aukšta jautrumas vertinamas labiau nei absoliutus tikslumas. Tiesiniai įvesties signalai per perdavimo įrenginius suteikia didžiausią lankstumą, tačiau padidina sąnaudas ir kalibravimo sudėtingumą.

Daugelis šiandien rinkoje esančių valdiklių yra „universalios įvesties“ konstrukcijos, kurios priima kelias jutiklių rūšis per programinės įrangos konfigūraciją. Šie valdikliai suteikia didžiausią lankstumą, tačiau jų diegimo metu reikalauja ypatingo dėmesio. Universalios įvesties valdiklis automatiškai neatpažįsta prijungto jutiklio – operatorius turi parinkti tinkamą jutiklio tipą per konfigūracijos meniu .

B2B pirkėjams, kurie dideliais kiekiais įsigyja temperatūros reguliatorius, suderinamumo aspektas svarbus ne tik pradiniam įrengimui, bet ir ilgalaikiam techniniam aptarnavimui. Standartizuojant vieną ar dvi jutiklių rūšis visoje gamykloje sumažėja atsarginių dalių atsargos ir supaprastinama technikų mokymo procedūra. Įvairių jutiklių rūšių maišymas padidina konfigūracijos klaidų riziką skubios remonto metu.

Gamintojai, tokie kaip Suosite, gaminami įvairių temperatūros reguliatorių ir kietųjų būsenos relės serijų, skirtų pramoninės automatizacijos aplinkai, kurių įėjimų konfigūracijos leidžia priimti termoporas, varžos temperatūros jutiklius (RTD) ir tiesines signalus keliuose produktų modeliuose šios įmonės gamybos galimybės ir kokybės kontrolės procesai užtikrina nuoseklią našumą didelėse serijinėse gamybos partijose, todėl ji yra praktiškas pasirinkimas pirkimo komandoms, kurios vertina tiekimo grandinės patikimumą .