ตัวอย่างเช่น ที่ 0°C จะมีค่าประมาณ 100Ω และที่ 100°C จะมีค่าประมาณ 138.5Ω
ดังนั้น เมื่อทำการตัดสินที่ไซต์งานเกี่ยวกับอุณหภูมิของ Pt100 จริงๆ แล้วจะต้องวัดค่าความต้านทานปัจจุบันก่อน จากนั้นจึงแปลงเป็นอุณหภูมิที่สอดคล้องกันในหน่วยองศาเซลเซียส โดยอิงตามความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทานและอุณหภูมิ
เมื่อเครื่องส่งสัญญาณวัดค่า Pt100 จะทำให้เซ็นเซอร์มีกระแสการวัดที่ค่อนข้างเล็กและเสถียร จากนั้นจึงวัดแรงดันไฟฟ้าที่ปลายทั้งสองข้าง โดยการใช้แรงดันและกระแสจะคำนวณค่าความต้านทาน
R = คุณ / ฉัน
หลังจากได้รับค่าความต้านทานแล้ว เครื่องส่งสัญญาณจะแปลงเป็นอุณหภูมิจริงตามสเกลมาตรฐาน Pt100
กระบวนการนี้สามารถเข้าใจได้เป็น: อุณหภูมิ → ความต้านทาน → ค่าอุณหภูมิ → สัญญาณมาตรฐาน
III. สายไฟซีรีส์ Pt100
ค่าความต้านทานของ Pt100 ไม่สูง ดังนั้นความต้านทานของสายเชื่อมต่อจะส่งผลต่อผลการวัด
ตัวอย่างเช่น หากปัจจุบัน Pt100 อยู่ที่ 110Ω แต่สายไฟทั้งสองเส้นมีความต้านทานรวม 2Ω เมื่อวัดในระบบสองสาย เครื่องมือจะเห็น 112Ω และ 2Ω เพิ่มเติมนี้จะถูกคำนวณเป็นความต้านทานของ Pt100 ด้วย และอุณหภูมิที่แสดงสุดท้ายจะสูงขึ้น
ดังนั้นข้อดีของระบบสองสายคือการเดินสายไฟนั้นเรียบง่ายแต่ข้อเสียก็ชัดเจนเช่นกัน ความต้านทานของสายเคเบิลในสนามจะถูกนำมารวมไว้ในผลการวัด
ระบบสามสายจะชดเชยความต้านทานของสายเชื่อมต่อผ่านวงจรการวัด และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านอุตสาหกรรม
ระบบสี่สายแยกสายวัดปัจจุบันและสายตรวจจับแรงดันไฟฟ้า ซึ่งสามารถลดข้อผิดพลาดที่เกิดจากความต้านทานของสายเชื่อมต่อได้อีก และเหมาะสำหรับโอกาสที่ต้องการความแม่นยำสูงกว่า
เมื่อเผชิญกับอุณหภูมิ Pt100 ที่สูงหรือต่ำอย่างต่อเนื่องในภาคสนาม อย่าสรุปทันทีว่าโพรบเสียหาย วิธีการเดินสายไฟ ความต้านทานของสายเคเบิล ขั้วต่อการเชื่อมต่อหลวมหรือไม่ และมีการเกิดออกซิเดชันหรือไม่ ทั้งหมดนี้จำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบร่วมกัน
IV. การวัดอุณหภูมิเทอร์โมคัปเปิล
วิธีการวัดของเทอร์โมคัปเปิ้ลแตกต่างจาก Pt100
เทอร์โมคัปเปิลและ Pt100 ไม่ได้อยู่บนหลักการเดียวกัน ประกอบด้วยตัวนำโลหะสองตัวที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น เทอร์โมคัปเปิลชนิด K ที่ใช้กันทั่วไปในภาคสนามมักจะเป็นนิกเกิล-โครเมียม - นิกเกิล-ซิลิคอน
โลหะทั้งสองนี้เชื่อมเข้าด้วยกันที่ส่วนหน้าเพื่อสร้างจุดสิ้นสุดการวัด ตราบใดที่มีความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างปลายการวัดและปลายอ้างอิง จะทำให้เกิดศักย์เทอร์โมอิเล็กทริก
แรงดันไฟฟ้านี้มีน้อยมาก โดยทั่วไปจะอยู่ที่ระดับมิลลิโวลต์
หลังจากที่อุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ศักย์เทอร์โมอิเล็กทริกก็จะเปลี่ยนไปเช่นกัน
กระบวนการแปลงสัญญาณสามารถเข้าใจได้ดังนี้: ความแตกต่างของอุณหภูมิในตอนแรกจะกลายเป็นสัญญาณมิลลิโวลต์ที่มีขนาดเล็กมาก จากนั้นเครื่องมือจะแปลงสัญญาณมิลลิโวลต์นี้เป็นอุณหภูมิ
หลังจากที่เชื่อมต่อเครื่องส่งสัญญาณอุณหภูมิเข้ากับเทอร์โมคัปเปิลแล้ว ภารกิจหลักคือการวัดสัญญาณเอาท์พุตมิลลิโวลต์จากเทอร์โมคัปเปิล จากนั้นคำนวณอุณหภูมิตามคุณลักษณะที่สอดคล้องกับหมายเลขสเกลต่างๆ เช่น ประเภท K, ประเภท J, ประเภท S และประเภท T
วัสดุที่ใช้สำหรับเทอร์โมคัปเปิลชนิด K, ชนิด J, ชนิด S และชนิด T นั้นแตกต่างกัน และความสัมพันธ์ที่สอดคล้องกันระหว่างอุณหภูมิและศักย์เทอร์โมอิเล็กทริกก็แตกต่างกันเช่นกัน ดังนั้นพารามิเตอร์ของเครื่องส่งสัญญาณจะต้องสอดคล้องกับประเภทของเทอร์โมคัปเปิลในภาคสนาม
V. การชดเชยทางแยกเย็น
เทอร์โมคัปเปิลสะท้อนถึงความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างปลายการวัดและปลายอ้างอิง
สมมติว่าปลายการวัดวางอยู่ในเตาเผาที่มีอุณหภูมิ 500°C และปลายอีกด้านเชื่อมต่อกับเครื่องส่งสัญญาณอุณหภูมิ ในเวลานี้ ศักย์เทอร์โมอิเล็กทริกที่สร้างโดยเทอร์โมคัปเปิลไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิในเตาเผาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอุณหภูมิใกล้กับขั้วเชื่อมต่อของเครื่องส่งสัญญาณด้วย
หากอุณหภูมิสิ่งแวดล้อมที่ขั้วต่อการเชื่อมต่อเปลี่ยนแปลง ศักย์เทอร์โมอิเล็กทริกที่สอดคล้องกันก็จะเปลี่ยนไปสำหรับอุณหภูมิเตาเผาเดียวกันด้วย
ดังนั้น เครื่องส่งสัญญาณอุณหภูมิชนิดอินพุตเทอร์โมคัปเปิลจะตรวจจับอุณหภูมิใกล้กับขั้วต่อการเชื่อมต่อ และคำนวณอิทธิพลนี้ ซึ่งก็คือค่าชดเชยจุดเชื่อมต่อความเย็น
หากอุณหภูมิเทอร์โมคัปเปิลผันผวนแบบสุ่ม เคลื่อนไปอย่างช้าๆ หรือไม่ตรงกับสถานการณ์จริงในไซต์งาน โดยทั่วไป ให้ตรวจสอบว่าขั้วบวกและขั้วลบเชื่อมต่อแบบย้อนกลับหรือไม่ ใช้สายชดเชยอย่างถูกต้องหรือไม่ อุณหภูมิใกล้ขั้วต่อมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญหรือไม่ จากนั้นตรวจสอบว่ามีปัญหากับการชดเชยจุดเชื่อมต่อเย็นหรือไม่
วี. เหตุใดจึงต้องส่ง
Pt100 ส่งสัญญาณการเปลี่ยนแปลงความต้านทาน ในขณะที่เทอร์โมคัปเปิลส่งสัญญาณมิลลิโวลต์ สัญญาณทั้งสองนี้เหมาะสำหรับการตรวจวัดนอกสถานที่และไม่เหมาะสำหรับการส่งไปยังห้องควบคุมไกลมาก
Pt100 ไวต่ออิทธิพลของความต้านทานของเส้น
แอมพลิจูดของสัญญาณของเทอร์โมคัปเปิลมีขนาดเล็กมาก การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากมอเตอร์ ตัวแปลงความถี่ และสายไฟกำลังสูงในภาคสนามอาจส่งผลต่อความเสถียรในการวัดได้อย่างง่ายดาย
ดังนั้นจะมีการเพิ่มเครื่องส่งสัญญาณอุณหภูมิที่ไซต์งาน ขั้นแรก สัญญาณดิบเหล่านี้จะถูกรวบรวม จากนั้นขยาย กรอง ชดเชย และเชิงเส้น และสุดท้ายจะรวมเป็นสัญญาณมาตรฐานที่ PLC และ DCS จะได้รับได้ง่ายขึ้น
รูปแบบเอาต์พุตทั่วไป ได้แก่ 4-20mA, 0-10V, HART, RS485, Modbus เป็นต้น
ในหมู่พวกเขา 4-20mA ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสนาม
เซเว่น. เอาต์พุต 4-20mA
ตัวอย่างเช่น หากเครื่องส่งสัญญาณอุณหภูมิมีช่วง 0-200°C และเอาต์พุตเป็น 4-20mA ดังนั้น 0° จะสอดคล้องกับ 4mA และ 200°C จะสอดคล้องกับ 20mA โดยทั่วไปค่าที่อยู่ระหว่างนั้นจะเป็นสัดส่วนกับช่วง 0°C สอดคล้องกับ 4mA, 100°C สอดคล้องกับ 12mA และ 200°C สอดคล้องกับ 20mA
หากวัดกระแสในวงจรสนามเป็น 16mA ก็สามารถแปลงอุณหภูมิได้โดยใช้วิธี "ลบ 4mA จากกระแสจริง หารด้วย 16mA คูณด้วยช่วง แล้วบวกขีดจำกัดล่างของช่วง" การแทนที่ช่วง 0-200°C: (16-4) ۞ 16 × 200 = 150°C
ดังนั้น 16mA จึงสอดคล้องกับ 150°C
4mA ยังมีฟังก์ชันที่ใช้งานได้จริงเป็นจุดเริ่มต้นของช่วงอีกด้วย
ภายใต้สถานการณ์ปกติ แม้ว่าอุณหภูมิจริงจะอยู่ที่ขีดจำกัดล่างของช่วงอย่างแน่นอน แต่ควรมีกระแสไฟฟ้าในวงจรประมาณ 4mA หากลดลงจนใกล้ 0mA ก็มักจะไม่ใช่สัญญาณอุณหภูมิปกติ และจำเป็นต้องตรวจสอบแหล่งจ่ายไฟ สายไฟ ขั้วต่อ และวงจรกระแสทั้งหมดอย่างระมัดระวัง
4-20mA มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในภาคสนาม และเหตุผลสำคัญประการหนึ่งก็คือ ง่ายต่อการจัดการสำหรับการส่งสัญญาณทางไกล จะมีแรงดันไฟฟ้าตกบนเส้นหรือการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าในสนาม และการจัดการค่อนข้างง่ายกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีอื่นๆ
8. การประมวลผลภายใน
หลังจากรับสัญญาณจากเซ็นเซอร์แล้ว เครื่องส่งสัญญาณอุณหภูมิยังต้องผ่านขั้นตอนการประมวลผลหลายขั้นตอนด้วย
1. การได้มาซึ่งสัญญาณ
เครื่องส่งสัญญาณเชื่อมต่อกับ Pt100 ที่ด้านหน้า ซึ่งใช้วัดการเปลี่ยนแปลงความต้านทาน เชื่อมต่อกับเทอร์โมคัปเปิลที่ใช้วัดสัญญาณมิลลิโวลต์ ดังนั้นการตั้งค่าพารามิเตอร์จะต้องสอดคล้องกับประเภทเซ็นเซอร์จริงในภาคสนาม
2. การขยายและการกรอง
เอาต์พุตของเทอร์โมคัปเปิลคือหลายมิลลิโวลต์ถึงหลายสิบมิลลิโวลต์ สัญญาณมีขนาดค่อนข้างเล็ก ดังนั้นส่วนหน้าของเครื่องส่งสัญญาณมักจะต้องได้รับการขยาย และสัญญาณรบกวนและการรบกวนที่นำเข้ามาจากสนามควรถูกกรองให้มากที่สุด
3. การทำให้เป็นเส้นตรง
ไม่ว่าจะเป็น Pt100 หรือเทอร์โมคัปเปิล สัญญาณและอุณหภูมิดั้งเดิมของสัญญาณและอุณหภูมิไม่สามารถคำนวณได้ง่ายๆ จากจุดเริ่มต้นไปยังจุดสิ้นสุดโดยใช้สัดส่วนง่ายๆ ดังนั้นการแปลงภายในของเครื่องมือจะต้องเป็นไปตามคุณลักษณะมาตราส่วนมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง
4. การชดเชยและการแก้ไข
สำหรับเทอร์โมคัปเปิล นอกเหนือจากการแปลงขนาดแล้ว ยังต้องทำการชดเชยจุดต่อความเย็นด้วย เครื่องส่งสัญญาณอุณหภูมิอัจฉริยะบางตัวจะแก้ไขการเบี่ยงเบนของอุณหภูมิ จุดศูนย์ หรือการเบี่ยงเบนของเซ็นเซอร์ของวงจรภายในเพิ่มเติม
หลังจากขั้นตอนการประมวลผลสัญญาณเหล่านี้ เครื่องส่งจะแปลงอุณหภูมิสุดท้ายเป็น 4-20mA หรือส่งไปยัง PLC, DCS, มิเตอร์แสดงผล หรือระบบการรับข้อมูลผ่านวิธีการสื่อสารดิจิทัล HART หรือฟิลด์บัส
ทรงเครื่อง ระบบสองสาย
เครื่องส่งสัญญาณอุณหภูมิ 4-20mA จำนวนมากใช้วิธีการเชื่อมต่อแบบสองสาย
สายไฟทั้งสองนี้มีหน้าที่ในการจ่ายไฟและการส่งสัญญาณการวัด
เครื่องส่ง แหล่งจ่ายไฟ และโมดูลอินพุตแบบอะนาล็อกของระบบควบคุมเชื่อมต่อแบบอนุกรมในวงจรกระแสเดียวกัน เครื่องส่งสัญญาณได้รับพลังงานที่จำเป็นสำหรับการทำงานจากวงจรและแปลงข้อมูลอุณหภูมิเป็น 4-20mA โดยการปรับกระแสวงจร
เครื่องส่งสัญญาณอุณหภูมิแบบสองสายทั่วไปในภาคสนาม โดยที่แหล่งจ่ายไฟและสัญญาณ 4-20mA ใช้สายไฟคู่เดียวกัน โดยทั้งจ่ายพลังงานให้กับเครื่องส่งสัญญาณและส่งสัญญาณการวัดกลับไปยังระบบควบคุม
X. สรุป
หากการแสดงอุณหภูมิที่ไซต์งานไม่ถูกต้อง ก็ไม่ได้หมายความว่าเครื่องส่งสัญญาณอุณหภูมิมีข้อผิดพลาดเสมอไป
วงจรวัดอุณหภูมิคือ: เซ็นเซอร์อุณหภูมิ → สายเชื่อมต่อ → แผงขั้วต่อ → เครื่องส่งสัญญาณอุณหภูมิ → วงจร 4-20mA → โมดูลอินพุตแบบอะนาล็อก → PLC หรือ DCS
ไม่ว่าส่วนใดของโซ่นี้จะชำรุด อุณหภูมิที่แสดงบนตัวควบคุมส่วนกลางอาจผิดปกติ ดังนั้น เมื่อแก้ไขปัญหา ไม่ควรมุ่งความสนใจไปที่เซ็นเซอร์หรือตัวส่งสัญญาณเท่านั้น
ดังนั้นในการดำเนินการตรวจสอบแนวทางที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นคือดำเนินการตรวจสอบทีละขั้นตอนตามทิศทางการส่งสัญญาณ
เครื่องส่งสัญญาณอุณหภูมิไม่ได้ "วัดอุณหภูมิ" โดยตรง แต่แปลงและส่งสัญญาณอุณหภูมิระหว่างเซ็นเซอร์ในสถานที่และระบบควบคุมได้อย่างแม่นยำ
- ตัดตอนมาจากบัญชีทางการของเพื่อน
Yuyao Huangong automation instruments factory