Cold Junction-kompensation för temperatursändare
Människor som arbetar mycket med termoelement kanske inte heller vet exakt hur termoelementets (referens) kalla korsning fungerar. För att kunna diskutera den kalla korsningen behöver vi först en kort förståelse av termoelementteori och hur termoelement fungerar.
Cold Junction eller Reference Junction
Termoelementet"kall korsning"kallas ofta för"referenskorsning", men enligt vår mening använder folk termen"kall korsning"oftare .
Vanliga termoelement
Termoelement är vanliga temperatursensorer inom industrin. Flera fördelar med termoelement gör att de används ofta. De kan användas för att mäta mycket höga temperaturer, mycket högre än resistiva temperatursensorer (RTD). Ett termoelement är också mycket stark sensor, så det går inte sönder lätt. Även om termoelement inte är lika exakta som resistiva temperatursensorer, är de tillräckligt noggranna i många applikationer.
Hur termoelement fungerar
Termoelementet består av två ledningar gjorda av olika elektriska ledare sammanfogade i ena änden (den"varm"end), vilket är slutet som används för att mäta temperatur. Som Thomas Johann Seebeck upptäckte 1821, när anslutningspunkterna för dessa ledningar utsätts för olika temperaturer, genereras termisk ström, vilket skapar ett litet gap mellan ledningarna vid de öppna ändarna. Spänning. Spänningen beror på temperaturen och materialet i tråden som används. Denna effekt kallas"Seebeck effekt".
Förenklat schema över termoelement
"Termoelementmaterial 1 och 2"i figuren ovan representerar två olika material som används för termoelement."T1"är termoelementets heta kopplingspunkt, punkten där temperaturen mäts. De två"TCJ"är temperaturen på den kalla korsningen. På grund av temperaturgradienten i termoelementtråden genereras alltid termospänning mellan"varm"och"kall"slutar. Så det är inte korsningen som skapar spänningen, det är temperaturgradienten längs ledningen som skapar spänningen. Men förklaringen att termisk spänning genereras mellan de varma och kalla terminalerna är lättare att förstå.
Termoelementtyper och material
Det finns många typer av termoelement tillverkade av olika material och legeringar. Olika material ger olika känslighet, producerar olika termiska spänningar vid samma temperatur och kan påverka andra egenskaper. Flera olika termoelementtyper har standardiserats och beteckningar ges för de angivna materialen som används. Namnet är vanligtvis mycket kort, vanligtvis bara en bokstav, såsom K, R, S, J, K, etc. typ.
De vanligaste termoelementen och deras material
Eftersom olika termoelement är gjorda av olika material är de termoelektriska spänningarna också olika, som visas i figuren nedan. Vid samma temperatur varierar spänningen som genereras mellan olika typer mycket.
Termisk spänning för termoelementet
Seebeck-koefficient för termoelement
Vill man mäta lägre temperaturer är de känsligare typerna självklart bättre då de ger högre spänningar och är lättare att mäta. Men om du behöver mäta höga temperaturer kanske du vill välja några mindre känsliga typer som kan användas i extrem värme. Seebeck-koefficienten anger hur mycket termoelementets spänning förändras med avseende på temperatur. Grafen ovan illustrerar de olika känsligheterna mellan olika termoelement, och förklarar också varför termoelementkalibratorer ofta har olika noggrannhetsklasser för olika typer av termoelement.
kallt slut
Vi presenterar ett förenklat termoelementschema som visar två olika ledare sammankopplade och skapar termospänning i "varm korsning"förbindelse. Vid det här laget borde den stora frågan du kommer att ställa vara"var är den andra änden av tråden?"När du mäter spänningen från termoelementet ansluter du ledningarna från termoelementet till voltmetern. Voltmeterns anslutningsmaterial är vanligtvis koppar eller guldpläterad koppar, så det är inte samma sak som termoelementmaterialet, vilket innebär att du skapar två nya termoelement i voltmeteranslutningen!
I diagrammet ovan är Material 1 och Material 2 de två termoelementmaterial som bildar termoelementet. De"heta slutet"är punkten där de är sammanlödda, detta är punkten där temperaturen i processen mäts och punkten där spänningen U1 genereras. Denna U1 är vad vi vill mäta. Vid"kall korsning"punkt, termoelementet är anslutet till voltmeter vars anslutning är gjord av annat material (Material 3). Så länge dessa olika material har samma omgivningstemperatur, har de extra spänningarna U2, U3 de genererar ingen effekt på den totala termiska spänningen. Den termiska spänningen i indextabellen är den spänningsuppsättning som genereras av den termiska gradienten från den varma änden till den kalla änden när den kalla änden är vid 0°C. I praktiska tillämpningar är dock omgivningstemperaturen för temperatursändaren och termoelementets kalla förbindelse inte 0°C i de flesta fall. Därför måste inverkan av den kalla korsningstemperaturen tas bort vid beräkning av varmövergångstemperaturen med hjälp av en indextabell, som också kallas kallövergångskompensation.
Cold Junction kompensationsmetod
1. Fryspunktsbadmetod
Till sin natur utvecklar termoelementövergångar ingen termisk spänning vid 0°C (32°F). Så du kan ansluta kalla korsningar vid den temperaturen, till exempel i ett fryspunktsbad eller i en ugn för exakt temperaturkalibrering. Anslut termoelementtrådar till koppartrådar i fryspunktsbad utan att generera termisk spänning under anslutningen. Då behöver du inte oroa dig för det kalla slutet. Anslutningarna måste vara elektriskt isolerade från vattnet i isbadet för att undvika eventuella läckströmmar som kan orsaka fel eller eventuell korrosion. Detta är en mycket exakt metod och görs vanligtvis av kalibreringslaboratorier. I fabriker är detta inte särskilt praktiskt, så det används vanligtvis inte i fabriker.
2. Cold Junction vid fast temperatur
Eftersom issänkor har visat sig vara opraktiska kan du också göra den kalla korsningen vid en känd, fast temperatur. En liten kopplingsdosa kan användas, som har en temperaturkontrollanordning för att hålla kopplingsdosan vid en viss temperatur hela tiden. Vanligtvis är temperaturen högre än omgivningen, så lådan behöver bara värmas upp, inte kylas.
När du känner till temperaturen vid den kalla korsningen och typen av termoelement kan du beräkna och kompensera för den termiska spänningen vid den kalla korsningen. Många mätenheter eller temperaturkalibratorer har förmågan att ange den kalla korsningstemperaturen och enheten kommer att göra alla beräkningar och kompensationer åt dig.
3. Automatisk kompensation för mätning av kalla korsningstemperatur
Lämna det till mätutrustningen att beräkna automatiskt. Mätenheten (sändare, DCS-ingångskort) kan mäta den kalla korsningstemperaturen när som helst och automatiskt kompensera för kallkorsningsfelet online. Eftersom mätanordningen även känner till typen av termoelement kan kompensering utföras automatiskt och kontinuerligt.
Detta är nödvändigtvis det enklaste och mest praktiska sättet att kompensera för kalla korsningar i normala mätningar och kalibreringar, eftersom du inte behöver oroa dig för den kalla korsningen, utan låter utrustningen hantera det.
Cold Junction-kompensation för NCS-TT106
De modulära temperatursändarprodukterna från Microcyber Corporation inkluderar HART, PROFIBUS PA, FF H1 tre avtal.
Stöd alla kompensationsmetoder för kall koppling som nämnts ovan, och det finns två metoder för automatisk kompensation för att mäta temperaturen i kalla kopplingspunkter. Du kan välja att använda den inbyggda temperatursensorn nära terminalen på NCS-TT106, eller så kan du välja en extern motståndstemperatursensor av platina. Temperaturmätningsnoggrannheten för den inbyggda temperatursensorn är ±0,5 ℃, och när den externa PT100 platinamotståndstemperatursensorn är ansluten är temperaturmätningsnoggrannheten ±0,15 ℃.
