جبران اتصال سرد برای فرستنده های دما
افرادی که زیاد با ترموکوپل کار می کنند ممکن است دقیقاً ندانند اتصال سرد ترموکوپل (مرجع) چگونه کار می کند. برای اینکه بتوانیم در مورد اتصال سرد بحث کنیم، ابتدا به درک مختصری از نظریه ترموکوپل و نحوه کار ترموکوپل ها نیاز داریم.
اتصال سرد یا محل اتصال مرجع
ترموکوپل"اتصال سرد"اغلب به عنوان"اتصال مرجع"، اما به نظر ما مردم از این اصطلاح استفاده می کنند"اتصال سرد"بیشتر اوقات .
ترموکوپل های معمولی
ترموکوپل ها سنسورهای معمول دما در صنعت هستند. چندین مزیت ترموکوپل باعث استفاده گسترده از آنها شده است. آنها می توانند برای اندازه گیری دماهای بسیار بالا، بسیار بالاتر از سنسورهای دمای مقاومتی (RTD) استفاده شوند. یک ترموکوپل نیز حسگر بسیار قوی است، بنابراین به راحتی نمی شکند. اگرچه ترموکوپل ها به اندازه سنسورهای دمای مقاومتی دقیق نیستند، اما در بسیاری از کاربردها به اندازه کافی دقیق هستند.
ترموکوپل ها چگونه کار می کنند
ترموکوپل از دو سیم ساخته شده از هادی های الکتریکی مختلف تشکیل شده است که در یک انتها به هم متصل شده اند"داغ"پایان) که انتهایی است که برای اندازه گیری دما استفاده می شود. همانطور که توماس یوهان سیبک در سال 1821 کشف کرد، هنگامی که نقاط اتصال این سیم ها در معرض دماهای مختلف قرار می گیرند، جریان حرارتی ایجاد می شود که شکاف کوچکی بین سیم ها در انتهای باز ایجاد می کند. ولتاژ. ولتاژ به دما و مواد سیم مورد استفاده بستگی دارد. این اثر نامیده می شود"اثر Seebeck".
شماتیک ساده ترموکوپل
"مواد ترموکوپل 1 و 2"در شکل بالا دو ماده متفاوت مورد استفاده برای ترموکوپل ها را نشان می دهد."T1"محل اتصال گرم ترموکوپل است، نقطه ای که دما در آن اندازه گیری می شود. این دو"TCJ"دمای محل اتصال سرد هستند. به دلیل گرادیان دما در سیم ترموکوپل، ترموولتاژ همیشه بین"داغ"و"سرد"به پایان می رسد. بنابراین، این محل اتصال نیست که ولتاژ را ایجاد می کند، بلکه گرادیان دما در امتداد سیم است که ولتاژ را ایجاد می کند. اما درک این توضیح که ولتاژ حرارتی بین پایانه های سرد و گرم تولید می شود آسان تر است.
انواع ترموکوپل و مواد
انواع مختلفی از ترموکوپل ها از مواد و آلیاژهای مختلف تولید می شوند. مواد مختلف منجر به حساسیت‌های متفاوتی می‌شوند، ولتاژهای حرارتی متفاوتی را در یک دما تولید می‌کنند و می‌توانند بر خواص دیگر تأثیر بگذارند. چندین نوع مختلف ترموکوپل استاندارد شده اند و برای مواد مشخص مورد استفاده مشخص شده است. نام معمولاً بسیار کوتاه است، معمولاً فقط یک حرف، مانند K، R، S، J، K و غیره تایپ می شود.
رایج ترین ترموکوپل ها و مواد آنها
از آنجایی که ترموکوپل های مختلف از مواد مختلفی ساخته می شوند، ولتاژهای ترموالکتریک نیز متفاوت است، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است. در همان دما، ولتاژ تولید شده بین انواع مختلف بسیار متفاوت است.
ولتاژ حرارتی ترموکوپل
ضریب Seebeck ترموکوپل
اگر می‌خواهید دماهای پایین‌تر را اندازه‌گیری کنید، انواع حساس‌تر بدیهی است که بهتر هستند، زیرا ولتاژ بالاتری ارائه می‌کنند و اندازه‌گیری آسان‌تر است. اما اگر نیاز به اندازه گیری دماهای بالا دارید، ممکن است بخواهید انواع کمتر حساسی را انتخاب کنید که می توانند در گرمای شدید استفاده شوند. ضریب Seebeck نشان می دهد که ولتاژ ترموکوپل چقدر نسبت به دما تغییر می کند. نمودار بالا حساسیت های مختلف بین ترموکوپل های مختلف را نشان می دهد و همچنین توضیح می دهد که چرا کالیبراتورهای ترموکوپل اغلب کلاس های دقت متفاوتی برای انواع مختلف ترموکوپل دارند.
پایان سرد
ما شماتیک ترموکوپل ساده شده‌ای را ارائه می‌کنیم که دو هادی غیرمشابه را نشان می‌دهد که به هم متصل شده‌اند و ایجاد ولتاژ حرارتی در "اتصال گرم"ارتباط. در این مرحله، سوال بزرگی که می‌پرسید باید باشد"سر دیگر سیم کجاست؟"هنگامی که ولتاژ ترموکوپل را اندازه گیری می کنید، سیم های ترموکوپل را به ولت متر وصل می کنید. مواد اتصال ولت متر معمولا مس یا مس با روکش طلا است، بنابراین با مواد ترموکوپل یکسان نیست، یعنی شما دو ترموکوپل جدید در اتصال ولت متر ایجاد می کنید!
در نمودار بالا، ماده 1 و ماده 2 دو ماده ترموکوپل هستند که ترموکوپل را تشکیل می دهند. این"پایان داغ"نقطه ای است که آنها به یکدیگر لحیم می شوند، این نقطه ای است که دمای فرآیند اندازه گیری می شود و نقطه ای است که ولتاژ U1 تولید می شود. این U1 همان چیزی است که می خواهیم اندازه گیری کنیم. در"اتصال سرد"نقطه، ترموکوپل به ولت متر متصل است که اتصال آن از مواد مختلف ساخته شده است (ماده 3). تا زمانی که این مواد مختلف در دمای محیط یکسان هستند، ولتاژهای اضافی U2، U3 که تولید می‌کنند هیچ تاثیری بر ولتاژ حرارتی کلی ندارند. ولتاژ حرارتی در جدول شاخص مجموعه ولتاژی است که توسط گرادیان حرارتی از انتهای گرم به انتهای سرد هنگامی که انتهای سرد در دمای 0 درجه سانتیگراد است ایجاد می شود. با این حال، در کاربردهای عملی، دمای محیط فرستنده دما و محل اتصال سرد ترموکوپل در اکثر موارد صفر درجه سانتیگراد نیست. بنابراین، هنگام محاسبه دمای اتصال گرم با استفاده از جدول شاخص، که به آن جبران اتصال سرد نیز می گویند، باید تأثیر دمای اتصال سرد حذف شود.
روش جبران اتصال سرد
1. روش حمام نقطه انجماد
اتصالات ترموکوپل به دلیل ماهیت خود هیچ ولتاژ حرارتی در 0 درجه سانتیگراد (32 درجه فارنهایت) ایجاد نمی کنند. بنابراین، می توانید اتصالات سرد را در آن دما، به عنوان مثال در یک حمام نقطه انجماد یا در یک کوره کالیبراسیون دمای دقیق، وصل کنید. سیم های ترموکوپل را در حمام نقطه انجماد بدون ایجاد ولتاژ حرارتی به سیم های مسی وصل کنید. پس لازم نیست نگران پایان سرد باشید. اتصالات باید از نظر الکتریکی از آب در حمام یخ جدا شوند تا از هرگونه جریان نشتی که می تواند باعث خطا یا خوردگی احتمالی شود جلوگیری شود. این روش بسیار دقیق است و معمولاً توسط آزمایشگاه های کالیبراسیون انجام می شود. در کارخانه ها این کار چندان کاربردی نیست، بنابراین معمولاً در کارخانه ها از آن استفاده نمی شود.
2. اتصال سرد در دمای ثابت
از آنجایی که سینک های یخ غیرعملی هستند، می توانید اتصال سرد را در دمای مشخص و ثابت انجام دهید. می توان از یک جعبه اتصال کوچک استفاده کرد که دارای یک دستگاه کنترل دما است تا جعبه اتصال را همیشه در دمای مشخصی نگه دارد. به طور معمول، دما بالاتر از محیط است، بنابراین جعبه فقط باید گرم شود، نه خنک.
وقتی دمای محل اتصال سرد و نوع ترموکوپل را می دانید، می توانید ولتاژ حرارتی را در اتصال سرد محاسبه و جبران کنید. بسیاری از دستگاه های اندازه گیری یا کالیبراتورهای دما قابلیت ورود به دمای اتصال سرد را دارند و دستگاه تمامی محاسبات و جبران خسارت را برای شما انجام خواهد داد.
3. جبران خودکار برای اندازه گیری دمای محل اتصال سرد
برای محاسبه خودکار آن را به تجهیزات اندازه گیری بسپارید. دستگاه اندازه گیری (فرستنده، کارت ورودی DCS) می تواند دمای اتصال سرد را در هر زمان اندازه گیری کند و به طور خودکار خطای اتصال سرد را به صورت آنلاین جبران کند. از آنجایی که دستگاه اندازه گیری نوع ترموکوپل را نیز می شناسد، جبران را می توان به صورت خودکار و پیوسته انجام داد.
این لزوما ساده‌ترین و کاربردی‌ترین راه برای جبران اتصالات سرد در اندازه‌گیری‌ها و کالیبراسیون‌های معمولی است، زیرا لازم نیست نگران اتصال سرد باشید، اما اجازه دهید تجهیزات آن را مدیریت کنند.
جبران اتصال سرد برای NCS-TT106
محصولات فرستنده دما مدولار میکروسایبر شرکت شامل سه قرارداد هارت، PROFIBUS PA، FF H1 است.
تمام روش های جبران اتصال سرد که در بالا ذکر شد را پشتیبانی کنید و دو روش جبران خودکار برای اندازه گیری دمای اتصال سرد وجود دارد. می‌توانید از سنسور دمای داخلی نزدیک به ترمینال NCS-TT106 استفاده کنید، یا می‌توانید یک سنسور دمای مقاومت پلاتین خارجی را انتخاب کنید. دقت اندازه گیری دما سنسور دمای داخلی 0.5 ± ℃ است و هنگامی که سنسور دمای مقاومت پلاتین خارجی PT100 متصل است، دقت اندازه گیری دما 0.15 ± ℃ است.
