اتصال سرد ترموکوپل: چرا واقعا مهم است و CJC چگونه کار می کند

اگر تا به حال دو ترموکوپل را روی یک لوله مقایسه کرده باشید و اختلاف چند درجه ای آنها را مشاهده کرده باشید، احتمالاً نوک سنسور مشکلی نبوده است. اغلب، پاسخ در انتهای دیگر حلقه، در بلوک ترمینال، جایی که سیم‌های ترموکوپل با ابزار برخورد می‌کنند، قرار می‌گیرد. آن نقطه اتصال، محل اتصال سرد است، و هنگامی که متوجه شدید که چه کاری انجام می دهد، اندازه گیری ترموکوپل دیگر شبیه حدس و گمان نیست.

این مقاله به این موضوع می پردازد که اتصال سرد چیست، چرا یک ترموکوپل نمی تواند دمای مطلق را بدون آن گزارش کند، چگونه جبران اتصال سرد در ابزارهای مدرن کار می کند، و کدام عادات باعث می شود که اتصال مرجع به آرامی داده های شما را خراب نکند.

چگونه ترموکوپل ولتاژ تولید می کند

ترموکوپل دو سیم از فلزات غیر مشابه است که در یک انتها به هم وصل شده اند. آن مفصل، اندازه‌گیری یا اتصال داغ، همان چیزی است که در این فرآیند قرار می‌دهید. هنگامی که دو فلز بین انتهای متصل و آزاد تفاوت دما مشاهده می کنند، اثر Seebeck یک ولتاژ کوچک ایجاد می کند که معمولاً ده ها میکروولت در درجه سانتیگراد است.

جزئیاتی که مردم را جلب می کند این است: ولتاژ به تنهایی با دمای اتصال اندازه گیری مطابقت ندارد. این مربوط به تفاوت بین اتصال اندازه گیری و نقطه ای است که سیم ها در آن خاتمه می یابند. ترموکوپل نوع K تقریباً 41 میکروولت در درجه سانتیگراد تولید می کند، بنابراین تغییر 5 درجه سانتیگراد در پایانه ها به عنوان تغییر 5 درجه سانتیگراد در قرائت نشان داده می شود، حتی اگر فرآیند هرگز حرکت نکند.

اتصال سرد دقیقاً چیست؟

اتصال سرد، که پیوند مرجع نیز نامیده می‌شود، در جایی تشکیل می‌شود که ترموکوپل یا سیم‌های گسترش آن به ابزار خواندن متصل می‌شوند: بلوک ترمینال فرستنده، ورودی کنترل‌کننده، دیتالاگر یا فرستنده دما.

دو چیز در مورد آن معمولاً اشتباه گرفته می شود:

• فقط دمای اتاق نیست. این دمای واقعی آن پایانه ها در آن لحظه است، تحت هر پیش نویس، گرمای محفظه و بارگذاری کابل.
• همیشه یک نقطه مناسب نیست. هر اتصال میانی که با سیم اشتباه ایجاد می‌شود، یک اتصال اضافی ایجاد می‌کند و هر یک ولتاژ خود را ایجاد می‌کند.

اگر پیچ‌های مسی یا مسیرهای تخته مدار سیم‌های ترموکوپل را لمس کنند، آن نقاط تماس بخشی از مدار ترموالکتریک می‌شوند. همدما نگه داشتن ناحیه پایانه، به این معنی که همه اتصالات در یک دما قرار دارند، اساس فیزیکی طراحی مناسب اتصال سرد است.

از حمام یخ تا جبران الکترونیکی

در بیشتر قرن گذشته، محل اتصال مرجع در دمای 0 درجه سانتیگراد شناخته شده در فلاسکی از یخ در حال ذوب قرار داشت. سپس می توان ولتاژ اندازه گیری شده را مستقیماً با جداول منتشر شده بر اساس آن مرجع مقایسه کرد. دقیق بود، و هنوز هم ایده پشت میزهای ترموکوپل استاندارد است که امروزه استفاده می شود، اما به سختی در یک واحد پتروشیمی یا در کنار یک کوره عملیات حرارتی عملی است.

ابزارهای مدرن مشکل را به صورت الکترونیکی حل می کنند. آنها به جای وادار کردن اتصال سرد به 0 درجه سانتیگراد، دمای واقعی آن را اندازه گیری می کنند و ولتاژی را که ترموکوپل تولید می کرد اگر مرجع آن 0 درجه سانتیگراد بود، اضافه می کنند. این مقدار اضافه شده ولتاژ جبرانی اتصال سرد است.

جبران اتصال سرد چگونه کار می کند

در داخل یک فرستنده، کنترل کننده یا کارت جمع آوری داده، فرآیند به سه مرحله تقسیم می شود.

1. دمای ترمینال را اندازه گیری کنید. یک سنسور RTD، ترمیستور یا سیلیکون کوچک در کنار بلوک ترمینال قرار دارد، تا جایی که چیدمان اجازه می دهد به محل اتصال واقعی نزدیک شود.
2. آن دما را به یک ترموکوپل EMF معادل تبدیل کنید. با استفاده از جداول استاندارد برای نوع ترموکوپل در حال استفاده، دستگاه ولتاژی را که اگر نقطه اتصال اندازه‌گیری در آن دمای پایانه بود در حالی که مرجع در دمای صفر درجه سانتی‌گراد باقی می‌ماند، ظاهر می‌شود، تعیین می‌کند.
3. اضافه کنید و خطی کنید. ولتاژ جبرانی به سیگنال اندازه گیری شده اضافه می شود و کل از طریق چند جمله ای ها یا جداول جستجو به یک مقدار دمای نهایی تبدیل می شود.

از آنجایی که تصحیح به نوع ترموکوپل بستگی دارد، جبران فقط زمانی معتبر است که ورودی ابزار، سنسور و سیم کشی داخلی همه با هم مطابقت داشته باشند. یک سنسور نوع K که یک فرستنده پیکربندی شده برای نوع J را تغذیه می کند، یک افست سیستماتیک می دهد که هیچ مقدار کالیبراسیون مجدد حذف نخواهد شد. جبران مبتنی بر نرم‌افزار در یک سیستم جمع‌آوری داده‌ها از همان منطق پیروی می‌کند، اما سنسور مرجع اغلب دورتر از پایانه‌ها قرار می‌گیرد و این فاصله جایی است که دقت به راحتی از بین می‌رود.

دام های متداول اتصال سرد

اکثر مشکلات اتصال سرد که در مورد آنها می شنویم در تعداد انگشت شماری از الگوها قرار می گیرند. جدول زیر به طور خلاصه مواردی را که معمولاً اشتباه پیش می‌آید و مواردی که تمایل به رفع آن دارند، نشان می‌دهد.

سیم کشش و جبران سزاوار ذکر ویژه است، زیرا بخشی از حلقه است که اغلب با هر چیزی که در اتاق فروشگاه بود جایگزین می شود. کابل مسی برای حمل یک سیگنال 4-20 میلی آمپر مناسب است، اما نمی تواند سیگنال ترموکوپل را بدون ایجاد یک اتصال جدید در هر انتها حمل کند. سیم جبرانی از آلیاژهای منطبق با نوع ترموکوپل ساخته شده است و درجه حرارت آن باید گرمترین نقطه عبور را پوشش دهد، از جمله هر قسمتی که در یک ظرف داغ یا محفظه کوره قرار دارد.

سیم جبرانی ترموکوپل بافته شده از جنس استنلس استیل الیاف شیشه با درجه حرارت بالا برای حلقه‌های ترموکوپل، این سیم جبرانی بافته شده از جنس استنلس استیل عایق‌شده با فایبرگلاس از 50- تا 1600 درجه سانتیگراد باز می‌شود و از درخواست‌های نقل قول یا PDF پشتیبانی می‌کند. مشاهده محصول →

سخت افزاری که اتصال سرد را برای شما مدیریت می کند

محل زندگی موثر اتصال سرد بستگی به مکانی دارد که شما تصمیم دارید سیگنال را دیجیتالی کنید. سه ترتیب بیشتر تاسیسات صنعتی را پوشش می دهد:

• سیم کشی مستقیم به یک کنترلر یا کارت ورودی، با سنسور مرجع در داخل دستگاه.
• یک هد یا فرستنده میدانی در سنسور نصب شده است که جبران را به صورت محلی انجام می دهد و یک سیگنال دیجیتال 4-20 میلی آمپر یا سیگنال دیجیتال را به اتاق کنترل ارسال می کند.
• یک فرستنده ریلی در کابینت، برای سنسورهایی که دستیابی به آنها سخت است.

انتقال فرستنده به سمت سنسور اغلب تنها بزرگترین پیشرفت موجود است. ترموکوپل و سیم کشی گسترش آن کوتاه تر می شوند، اتصالات میانی ناپدید می شوند و سیگنال بیشتر مسافت را به عنوان یک حلقه جریان قوی به جای EMF سطح میکروولت طی می کند. فرستنده‌های دمای یکپارچه ما دقیقاً برای این ترتیب ساخته شده‌اند، با اتصال مرجع در داخل محفظه و نه در انتهای یک کابل طولانی.

فرستنده دما یکپارچه با خروجی دو سیمه SBWR/SBWZ 4-20 میلی آمپر ماژول های SBWR/SBWZ در جعبه های اتصال ترموکوپل یا RTD نصب می شوند، سیم کشی سنسور را کوتاه می کنند و خطی 4-20 میلی آمپر را برای اندازه گیری و کنترل خروجی می دهند. مشاهده محصول →

اگر آنالوگ را در برابر فرستنده های هوشمند وزن می کنید، راهنمای ما در این زمینه است ترانسمیترهای دما چگونه کار می کنند کلاس های دقت، رانش و معیارهای انتخاب را با جزئیات بیشتری پوشش می دهد.

عادات عملی برای یک اتصال سرد قابل اعتماد

در حین نصب

• هر اتصال ترمینال یک ترموکوپل را به جای تقسیم آن در دو بلوک در داخل یک منطقه همدما نگه دارید.
• بلوک های ترمینال یا فرستنده ها را مستقیماً بالای کنتاکتورها، درایوها یا منابع تغذیه نصب نکنید.
• از سیم ترموکوپل استفاده کنید، درجه حرارت آن را رعایت کنید و قبل از سفت کردن، قطبیت را بررسی کنید.
• ترمینال ها را از جریان مستقیم هوا و نور خورشید، به ویژه در محوطه های بیرونی محافظت کنید.

در خدمت

• حلقه را در برابر یک مرجع شناخته شده، مانند کالیبراتور بلوک خشک یا ورودی میلی ولت شبیه سازی شده، بررسی کنید.
• پایانه ها را از نظر اکسیداسیون بازرسی کنید و پس از اولین چرخه های حرارتی یک نصب جدید، آنها را مجدداً گشتاور کنید.
• ثبت دمای کابینت در کنار خوانش فرآیند. رانش فصلی در یک فرآیند پایدار معمولاً به محفظه اشاره می کند، نه حسگر.

در سمت کنترل، یک کنترلر با کنترل اتصال مرجع صدا، این کار را از دست اپراتور می گیرد. کنترل‌کننده‌های دما PID دیجیتال جمع‌وجور ما ورودی‌های ترموکوپل را مستقیماً می‌پذیرند و اتصال سرد را به صورت داخلی مدیریت می‌کنند، که باعث می‌شود لغزنده‌های کوچک، انکوباتورها و اجاق‌ها برای ساخت و نگهداری ساده نگه داشته شوند.

کنترل کننده دما PID دیجیتال فشرده xmtg1001 با اتصال سرد داخلی برای اسکیدهای کوچک، انکوباتورها یا اجاق‌ها، این کنترل‌کننده 48×48 میلی‌متری ورودی‌های ترموکوپل را می‌پذیرد و اتصال مرجع را به صورت داخلی با خروجی رله مدیریت می‌کند. مشاهده محصول →

برخورد با حلقه به عنوان یک سیستم

رفتار اتصال سرد بخشی از یک حلقه اندازه گیری است و بقیه حلقه نیز مستحق همین توجه است. نوع سنسور، مواد غلاف، لوله حفاظتی، روش نصب و مسیر کابل همگی با هم تعامل دارند و یک فرستنده کاملاً جبران شده نمی تواند ترموکوپل نصب شده در جایی که زنده نمی ماند را نجات دهد. در کارخانه‌های پتروشیمی، ترموکوپل ضد آب و مقاوم در برابر سایش همراه با سیم جبرانی با درجه‌بندی صحیح، معمولاً بیش از یک تفاوت کوچک در دقت کاتالوگ اهمیت دارد. در فرآیندهای دمای بالا، حسگرهای پلاتین-رودیوم و تنگستن-رنیم محل اتصال اندازه گیری را در جایی که انواع فلزات پایه دوام ندارند قابل اعتماد نگه می دارند. شما می توانید ببینید که چگونه این ترکیبات در سراسر ما با هم جمع می شوند صفحات نرم افزار صنعتی .

هیچ کدام از اینها نباید پیچیده باشد. بپذیرید که یک ترموکوپل به جای یک مقدار مطلق، تفاوت را گزارش می‌کند، به محل اتصال مرجع یک خانه پایدار و همدما می‌دهد، از سیمی که با سنسور مطابقت دارد استفاده کنید، و اجازه دهید یک فرستنده یا کنترل‌کننده به خوبی مشخص شده، محاسبات را مدیریت کند. این چهار کار را انجام دهید و اتصال سرد دیگر منبع پنهان خطا نیست و تبدیل به چیزی می شود که باید باشد: بخشی آرام و قابل درک از حلقه اندازه گیری.