Как подключить термопару: Ошибка 404 | Техком-Автоматика

Как подключить термопару к Arduino

Часто возникает необходимость заменить приборы контроля и регулировки температур на термопластавтоматах. Здесь можно сделать многоканальный прибор на базе Arduino.

Для подключения термопары к Arduino нужен усилитель. В интернете нашел схему усилителя для термопар на микросхеме LM358, собрал и настроил для работы с термопарой ТХК от — 40 до 400 градусов. В схему добавил датчик температуры DS18B20 для компенсации температуры холодного спая. Этот датчик должен находится поблизости холодного спая.

Программировал Arduino при помощи программы FLProg. C выхода усилителя сигнал поступает на аналоговый вход Arduino. При 100 градусах напряжение на выходе усилителя получается 0,35 вольта (получил при помощи регулировок подстроичным резистром), если температура холодного спая 24 градуса. Чтобы получить константу на каждый градус, я сделал так: 100-24=76 — это разница температуры между холодным спаем и температурой кипения воды. Напряжение 0,35 разделил на 76 и получил 0,0046.

То есть на каждый градус на выходе усилителя напряжение увеличивается на 0,0046 вольта. Разрешение Arduino на входе — 1023. То есть, если разделить входное напряжение 5 вольт на 1023, получим константу 0,00488. Программировал следующим образом: входное число умножаем на 0,00488, получаем напряжение на входе, которое делим на константу 0,0046 и получаем температуру между горячим концом термопары и холодным спаем. Затем плюсуем температуру холодного спая и получаем истинную температуру. Опыты проводил кипяченой водой. Температура пара ровно 100 градусов.

На выходе термопары напряжение почти линейное. Точное значение около 100 градусов. На конце диапазона температур может быть расхождение в несколько градусов.

При повторе схемы надо учитывать, что эталонное напряжение взято от питания Arduino. Если значение различается от пять вольт, то для получении константы надо делить истинное напряжение питания на 1023.

DS18B20 имеет свой уникальный адрес в скетче, которые нужно заменить на ваш.

Скачать скетч Arduino file

Скачать скетч (файл расширения flp устанавливается на Arduino при помощи Flprog)

Схема усилителя термопары.

Эффект Зеебека.

Готовая плата усилителя термопары.

Оставьте комментарий:

Установка и подключение Термодат-10М5

Установка и подключение Термодат-10М5

Программа КИП и А

Монтаж прибора

Прибор предназначен для щитового монтажа. Прибор крепится к щиту с помощью двух крепежных скоб, входящих в комплект поставки. Размеры выреза в щите для монтажа 92х92 мм.

Следует обратить внимание на рабочую температуру в шкафу, она не должна превышать 50°С.

При подключении прибора к сети рекомендуем установить предохранитель и внешний тумблер для включения прибора.

Подключение датчиков температуры

Для обеспечения надежной работы прибора, следует обратить особое внимание на монтаж проводов от датчиков температуры.

1. Провода от датчиков температуры должны иметь хорошую электрическую изоляцию и ни в коем случае не допускать электрических утечек между проводами и на землю и, тем более, попадания фазы на вход прибора.
2. Провода от датчиков должны быть проложены на максимальном удалении от мощных силовых кабелей, во всяком случае, они не должны крепиться к силовым кабелям и не должны быть проложены в одном коробе с силовыми кабелями.
3. Провода от датчиков должны иметь минимально возможную длину.

Подключение термопары. Термопару следует подключать к прибору с помощью удлинительных термопарных проводов. Удлинительные термопарные провода должны быть изготовлены из тех же материалов, что и термопара. Например, одна жила из хромеля, вторая из алюмеля для термопары ХА. Подключать удлинительные провода к термопаре следует с учѐтом полярности (хромель к хромелю, алюмель к алюмелю для ХА). Подключать термопару или термопарные провода к прибору следует также с учѐтом полярности.

Температура «холодных спаев» в приборе Термодат измеряется на клеммной колодке и автоматически учитывается при вычислении температуры.

Если у Вас возникли сомнения в правильности работы прибора или исправности термопары мы рекомендуем для проверки погрузить термопару в кипящую воду. Показания прибора не должны отличаться от 100 градусов более чем на 1…2 градуса.

Приборы Термодат имеют высокое входное сопротивление, поэтому сопротивление термопарных проводов и их длина не влияют на точность измерения. Однако, чем короче термопарные провода, тем меньше на них электрические наводки.

Во избежание использования неподходящих термопарных проводов или неправильного их подключения рекомендуем использовать термопары с неразъемными проводами нашего производства. Вы можете заказать термопару с любой длиной провода.

Подключение термосопротивления. К прибору может быть подключено платиновое, медное или никелевое термосопротивление. Термосопротивление подключается по трехпроводной схеме. Все три провода должны находиться в одном кабеле. Провода должны быть медные, сечение не менее 0,5 мм2 (допускается 0,35 мм2 для коротких линий). Провода должны иметь одинаковую длину и сопротивление. Максимальное сопротивление каждого провода должно быть не более 20 Ом. При соблюдении этих условий сопротивление проводов автоматически учитывается и не влияет на точность измерения температуры.

Подключение датчиков с токовым выходом. Для подключения датчиков с токовым выходом 0…20 мА или 4…20 мА необходимо установить шунт 2 Ома. Рекомендуем использовать Шунт Ш2 нашего производства.

Подключение исполнительных устройств

Реле, установленное в приборе, может коммутировать нагрузку до 7 А при ~ 220 В. Следует помнить, что ресурс работы контактов Выход зависит от тока и типа нагрузки. Чем выше индуктивность нагрузки и чем выше ток, тем быстрее изнашиваются контакты Выход. Для защиты контактов реле параллельно индуктивной нагрузке следует устанавливать RC-цепочки (типовые значения 0,1 мкФ и 100 Ом).

Реле можно использовать для включения нагрузки с малой индуктивностью (ТЭН, лампа накаливания) мощностью до 1,5 кВт.

Для включения мощной нагрузки обычно используются электромагнитные пускатели. Пускателями следует управлять с помощью реле прибора. Не рекомендуем устанавливать вторичные реле между пускателем и реле прибора. Индуктивность катушки промежуточных реле велика, эти реле разрушают контакты реле прибора значительно быстрее, чем пускатели.

Параллельно катушке пускателя рекомендуем устанавливать RC-цепочку. Для защиты реле при аварии рекомендуем устанавливать плавкие предохранители.

Меры безопасности

При эксплуатации прибора должны быть соблюдены «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей». К монтажу и обслуживанию прибора допускаются лица, имеющие группу допуска по электробезопасности не ниже III.

Контактные колодки должны быть защищены от случайных прикосновений к ним во время работы. Контакт «Земля» на задней стенке прибора должен быть заземлен.

Условия хранения, транспортирования и утилизации

Прибор в упаковочной таре должен храниться в закрытых помещениях при температуре от -30 до 50 °С и значениях относительной влажности не более 90 % при 25 °С.

Прибор может транспортироваться всеми видами крытого наземного транспорта без ограничения расстояний и скорости движения.

Прибор не содержит вредных веществ, драгоценных металлов и иных веществ, требующих специальных мер по утилизации.

Габаритные размеры прибора

Контактная информация

Приборостроительное предприятие

«Системы контроля»

Россия, 614031, г. Пермь, ул. Докучаева, 31А
многоканальный телефон, факс: (342) 213-99-49

http://www.termodat.ru  E-mail: [email protected]

 

Как подключается термопара?

Ваш вопрос:

Как подключается термопара?

Ответ мастера:

Термопары часто используют при измерениях температуры разных объектов и автоматизированных систем контроля и управления. Именно простота и надёжность конструкции датчика стали причиной широкой популярности измерения температуры термопарами. Они могут работать в большом температурном диапазоне. А также совсем не дороги по своей цене. Каким образом термопара подключается к объекту, и как измеряется его температура?

Прежде всего вам необходимо подключить термопару к приборам, используя для этого специальные термоэлектродные (или же компенсационные) провода. Материал проводов должен быть таким же, из какого создана термопара. Возможно и использование металлических проводов с термоэлектрическими характеристиками, аналогичными характеристикам электродов самой термопары. Необходимо соблюсти полярность в процессе подсоединения к ней компенсационных проводов.

Линию связи датчика с прибором нужно экранировать, чтобы предотвратить негативное влияние помех на измерительную часть термопары. Роль экрана может сыграть заземлённая стальная труба. И если это условие не соблюсти, то в измерениях будут значительные погрешности.

Если нужно измерить температуру процессора компьютера, то следует просверлить радиатор точно в центре и именно туда установить датчик. Не забудьте прижать прибор любыми подручными средствами. Это может быть даже клей. Однако, при закреплении датчика таким способом могут возникнуть определённые сложности. Есть и вероятность появления проблем с теплопроводностью радиатора. Поэтому данный метод лучше использовать только в самом крайнем случае.

К концам термоэлектродов или в разрыв одного из них следует подключить электронную измерительную систему или измерительный прибор. В сочетании с электрическим измерительным прибором термопара образует термоэлектрический термометр. А в местах подключения проводников термопары создаются термоЭДС. Действуют они на вход измерительной системы, а сумма сигналов поступает и из работающей термопары и из тех «термопар, что образовались в точках подключения.

Чтобы такой эффект не возник, вам необходимо поддерживать постоянную температуру холодного спая.

Её следует измерять уже другим датчиком, а затем вычитать величину термоЭДС из сигнала термопары.

Подключение термопары к микроконтроллеру

Подробности

Категория: Микроконтроллеры

Опубликовано 25.06.2016 14:25

Автор: Admin

Просмотров: 2093

В данной статье речь пойдет о подключении термопары к микроконтроллеру Atmega8. Термопара представляет собой два проводника из разных металлов спаянных в одной точке. В этой точке при разных температурах возникает термоэдс. Метталлы берутся такими чтобы зависимость термоэдс от температуры была наиболее линейна. Это снижает погрешность измерений и облегчает расчет температуры.

Термопары испольщуются там где нам нужно измерить высокую температуру до 2000 градусов. При таких температурах цифровые датчики сразу бы вышли из строя. Есть много разных видов теромопар, но наибольшей популярностью пользуются термопары типа K (хромель-алюминий), это связано с их практически линейным графиком изменения теромоэдс. Такие термопары устанавливаются в различные виды водонагревателей, паяльных станций, их используют в установках по плавке металла.

 График зависимости термоэдс от температуры для термопар типа K практически линейный на всем диапазоне температуры.

 

 Измеренно значение термоэдс нужно преобразовать в температуру. Преобразование осуществляется при помощи коэффициента который постояннен для всего диапазано измерения температуры.

 Для измерения термоэдс будем использовать АЦП (аналого-цифровой преобразователь). Для того чтобы подлючить термопару к микрокнтроллеру используется ОУ (операционный усилитель) который включается по неинвертирующей схеме. Дело в том что значение эдс очень мало и его необходимо усилить при помощи ОУ.\

 Для того чтобы найти отношение входного и выходного напряжения нужно воспользоваться формулой:

 Vout/Vin=1+(R2/R1)

От номинала сопротилений R1 и R2 которые выполняют функцию обратной связи, зависит отношение входного и выходного напряжения. Уселение сигнала должно выбирать исходя из выбранного ИОН — источника опорного напряжения. Например если в качестве ИОН выбрано напряжения в 5 В, а максимальный предел измеряемой температуры 1000 градусов, при такой температуре термоэдм состовит 41.3 мВ. Это напряжение необходимо будет преобразовать в 5 В на входе в АЦП. Т.е нам нужно чтобы при такой температуре на входе в АЦП было напряжение в 5 В. Коэффициент усиления получился равным 120.

Подключение термопары к микроконтроллеру

В результате получилась такой модуль:

Схема подключения двухстрочного дисплея к микрокнтроллеру

А так выглядит теомапара которая шла в комплекте с мультиметром

 

Код программы 

$regfile  = "m8def.dat"
$crystal = 8000000
Dim W As Integer

'подключение двухстрочного дисплея

Config Lcdpin=Pin,Rs=Portb.0,E=Portd.7,Db4=Portd.6,Db5=Portd. 5,Db6=Portb.7,Db7=Portb.6
Config Lcd = 16 * 2
Cursor Off
Cls

'считывание значения с АЦП по прерыванию от таймера

Config Timer1 = Timer , Prescale = 64
On Timer1 Acp
'конфигурация АЦП

Config Adc = Single , Prescaler = Auto , Reference = Avcc

Enable Interrupts
Enable Timer1

Do

Cls
Rem Температура:
Lcd "Teјѕepaїypa:"
Lowerline
Lcd W

Waitms 200
Loop

'работа с АЦП

Acp:

Start Adc                                  'запуск АЦП
W = Getadc(1)
W = W / 1.28                               'подгоняем замеры под действ. температуру
Return

End

 Число 1.28 бы подогнато опытным путем. В качестве эталонной температуры была температура кипения воды 100 градусов. Зная температуру и подгоняя коэффициент добиваемся аналогичных показаний на дисплее.

 

После того как выставил показания, измерил температуру в пламени зажигалки, прибор показал значение в 700 градусов. При комнатной температуре 25 градусов прибор почему то показывал 50.

Печатная плата для ОУ

Оригинал статьи

• < Назад
• Вперёд >

Добавить комментарий

Подключаем термопару к микроконтроллеру — Как подключить — AVR project.ru

 Термопары широко применяются там где необходимо точно померить высокие температуры, температуры вплоть до 2500°C. То есть там, где цифровые датчики бы сразу сдохли от перегрева, применяются термопары. Разновидностей термопар существует достаточно много, но самое большое распространение получили хромель-алюмелевые (тип К) термопары, из-за своей дешевизны и практически линейному изменению термоэдс. Этот вид термопар ставятся в водонагреватели и другие бытовые приборы с контролем температуры, их повсеместно используют для контроля температуры при плавке металла, с помощью этих термопар контролируется нагрев жала в паяльной станции. Поэтому будет весьма полезно познакомиться с ними поближе.
 

 Термопара это два проводника из разных металлов и имеющих общую точку контакта (спай). В точке этого контакта возникает разность потенциалов. Эта разность потенциалов зовется термоэдс и напрямую зависит от температуры, в которой находится спай. Металлы подбираются таким образом, чтобы зависимость термоэдс от температуры нагрева была наиболее линейна. Это упрощает расчет температуры и сокращает погрешность измерений. 

 
 Так широко применяемые хромель-алюмелевые термопары имеют достаточно высокую линейность и стабильность показаний на всем диапазоне измеряемых температур. 
Ниже приведен график для хромель-алюмелевых термопар (тип К) показывающий, зависимость возникающей термоэдс от температуры спая (в конце статьи будет ссылка на график с большим разряшением):

 Таким образом значение термоэдс достаточно умножить на нужный коэффициент и получить температуру, не заморачиваясь с табличными значениями и аппроксимацией — один коэффициент на весь диапазон измерений. Очень просто и понятно. 
 Но встает вопрос о подключении термопары к микроконтроллеру. Понятно что если на выходе термопары напряжение, тогда задействуем АЦП, но разность потенциалов на выходе термопары слишком мала, чтобы уловить хоть что-то. Поэтому прежде его нужно увеличить, например, применив операционный усилитель.

 Берём стандартную схему неинвертирующего включения операционного усилителя:

Отношение входного и выходного напряжений описывается простой формулой:

Vout/Vin = 1 + (R2/R1)

 От значений резисторов обратной связи R1 и R2 зависит коэффициент усиления сигнала. Величину усиления сигнала нужно подбирать с учетом того, что будет использоваться в качестве опорного напряжения. 

 Допустим опорным будет напряжение питания микроконтроллера 5V. Теперь необходимо определится с диапазоном температур, которые собираемся измерять. Я взял пределом измерения 1000 °C. При этом значении температуры на выходе термопары будет потенциал примерно 41,3мВ. Это значение должно соответствовать напряжению в 5 вольт на входе АЦП. Поэтому операционник должен иметь коэффициент усиления не менее 120. В итоге родилась такая схема:

 В загашнике у меня нашлась давно собранная плата с этим операционником, собирал как предусилитель для микрофона, ее я и применил:

 Собрал на бредборде такую схему подключения двухстрочного дисплея к микроконтроллеру:

 

 Термопара тоже валялась без дела долгое время — она шла в комплекте с моим мультиметром. Спай закрыт в металлическую гильзу. 

Код  Bascom-AVR для работы с термопарой:

$regfile = «m8def.dat»
$crystal = 8000000

Dim W As Integer

‘подключение двухстрочного дисплея

Config Lcdpin=Pin,Rs=Portb.0,E=Portd.7,Db4=Portd.6,Db5=Portd.5,Db6=Portb.7,Db7=Portb.6
Config Lcd = 16 * 2
Cursor Off
Cls

‘считывание значения с АЦП по прерыванию от таймера

Config Timer1 = Timer , Prescale = 64
On Timer1 Acp

‘конфигурация АЦП

Config Adc = Single , Prescaler = Auto , Reference = Avcc

Enable Interrupts
Enable Timer1

Do

Cls
Rem Температура:
Lcd «Teјѕepaїypa:»
Lowerline
Lcd W
Waitms 200

Loop
‘работа с АЦП

Acp:

Start Adc                                  ‘запуск АЦП
W = Getadc(1)
W = W / 1. 28                               ‘подгоняем замеры под действ. температуру
Return

End

 Число 1,28 в знаменателе получил опытным путем, подгоняя значение считанное с АЦП в известное значение температуры.

 Коротко расскажу как это происходило у меня. В качестве эталона замера температуры выступил пар в кипящем чайнике. Для чистоты эксперимента сначала замерил температуру пара мультиметром, подсоединив к нему термопару. Удостоверившись в правильности показаний, замерил температуру уже новоиспеченным девайсом и подгоняя коэффициент деления, установил значение 100°C.

    

 После выставления первой контрольной точки, хорошо было бы повторить вышеописанное при другой известной температуре, но дальше экспериментировать не стал. В пламени зажигалки измерил ~700 °C (что похоже на правду), а вот при комнатной температуре девайс выдавал под 50°C, наверно дело в мусоре младших разрядов АЦП. Но думаю собрать, например, терморегулятор для паяльника вполне сгодится.

 

Компенсационные провода для термопар | Сиб Контролс

Провода удлинения термопары

В каждом контуре термопары должен быть и «горячий» спай (в месте измерения температуры) и «холодный» спай (в месте подключения измерительного прибора) — это неизбежное последствие формирования замкнутого контура измерений, использующего разнородные металлические провода. Мы уже знаем, что напряжение, полученное измерительным прибором от термопары, будет разницей между напряжениями «холодного» и «горячего» спаев. Так как цель большинства температурных инструментов состоит в том, чтобы точно измерить температуру в определенном местоположении, эффект «холодного» спая нужно компенсировать возможными средствами средствами: или в контур добавить некоторое напряжение компенсации или с помощью программного алгоритма. Для эффективной компенсации «холодного» спая механизм компенсации должен «знать» температуру его места нахождения. Этот факт настолько очевиден, что едва ли требует упоминания. Однако, что не настолько очевидно, эта проблема может быть решена просто применением проводов определенного типа в контуре термопары. Чтобы проиллюстрировать это, рассмотрим простой способ установки термопары тип K, когда она соединяется непосредственно с термометром с помощью собственных длинных проводов:   

 

Как и у всех современных приборов, при измерения температуры с помощью термопары, в изображенном приборе имеется термистор для измерения температуры терминала, к которому присоединяются провода термопары. Соответственно, прибор вырабатывает компенсирующее напряжение для того, чтобы на индикаторе отображалась температура именно той точки, в которой мы ее измеряем. Теперь рассмотрим подключение той же термопары длинным медным кабелем (состоящим из двух проводов) к терминалу индикатора: 

 

Даже при том, что ничего не изменилось в контуре термопары, за исключением типа соединительных проводов от термопары к индикатору, местоположение «холодного» спая полностью изменилось. «Холодный» спай переместился на терминал, установленный в поле совершенно при другой температуре, чем измеряется термистором индикатора. Это означает, что компенсации «холодного» спая не будет.

Единственный практический способ избежать этой проблемы состоит в том, чтобы держать «холодный» сплав там, где это положено. Если нам необходимо использовать удлинительные провода, чтобы присоединить термопару к расположенному на далеком расстоянии инструменту, то провода должны иметь тип, который не образуют дополнительного соединения разнородных металлов в «голове» термопары, а сформируют только одно такое соединение на терминале прибора.

Очевидный подход состоит в том, чтобы просто использовать удлинительный провод из того же самого металла, из которого изготовлены провода используемой термопары. Это означает, что для нашей гипотетической термопары типа K для соединения терминала «головы» термопары с терминалом индикатора должен применяться удлинительный кабель типа K:

Единственная проблема данного метода — потенциальный расход кабеля из материала термопары. Это особенно заметно с некоторыми типами термопар, где используемые металлы являются несколько экзотическими. Более экономичная альтернатива состоит в применении провода более дешевого, но имеющего такие же термоэлектрические характеристики в более узком диапазоне температур, в которых используется удлинительный кабель. Это дает более широкий выбор металлических сплавов для применения, некоторые из которых существенно дешевле, чем применяемые в термопарах.

Принцип действия термопар (термоэлектрический преобразователь)

     Термопара (термоэлектрический преобразователь) — устройство, применяемое для измерения температуры в промышленности, научных исследованиях, медицине, в системах автоматики.

 

     Международный стандарт на термопары МЭК 60584 (п.2.2) дает следующее определение термопары: Термопара — пара проводников из различных материалов, соединенных на одном конце и формирующих часть устройства, использующего термоэлектрический эффект для измерения температуры.

 

     Для измерения разности температур зон, ни в одной из которых не находится вторичный преобразователь (измеритель термо-ЭДС), удобно использовать дифференциальную термопару: две одинаковые термопары, соединенные навстречу друг другу. Каждая из них измеряет перепад температур между своим рабочим спаем и условным спаем, образованным концами термопар, подключёнными к клеммам вторичного преобразователя, но вторичный преобразователь измеряет разность их сигналов, таким образом, две термопары вместе измеряют перепад температур между своими рабочими спаями.

 

 

Схема термопары типа К. При температуре спая проволок из хромеля и алюмеля равной 300 °C и температуре свободных концов 0 °C развивает термо-ЭДС 12,2 мВ.

 

Фотография термопары

 

Принцип действия

 

     Принцип действия основан на эффекте Зеебека или, иначе, термоэлектрическом эффекте. Между соединёнными проводниками имеется контактная разность потенциалов; если стыки связанных в кольцо проводников находятся при одинаковой температуре, сумма таких разностей потенциалов равна нулю. Когда же стыки находятся при разных температурах, разность потенциалов между ними зависит от разности температур. Коэффициент пропорциональности в этой зависимости называют коэффициентом термо-ЭДС. У разных металлов коэффициент термо-ЭДС разный и, соответственно, разность потенциалов, возникающая между концами разных проводников, будет различная. Помещая спай из металлов с отличными от нуля коэффициентами термо-ЭДС в среду с температурой Т1, мы получим напряжение между противоположными контактами, находящимися при другой температуре Т2, которое будет пропорционально разности температур Т1 и Т2.

 

Способ подключения (Схема подключения)

 

    Наиболее распространены два способа подключения термопары к измерительным преобразователям: простой и дифференциальный. В первом случае измерительный преобразователь подключается напрямую к двум термоэлектродам. Во втором случае используются два проводника с разными коэффициентами термо-ЭДС, спаянные в двух концах, а измерительный преобразователь включается в разрыв одного из проводников.

 

    Для дистанционного подключения термопар используются удлинительные или компенсационные провода. Удлинительные провода изготавливаются из того же материала, что и термоэлектроды, но могут иметь другой диаметр. Компенсационные провода используются в основном с термопарами из благородных металлов и имеют состав, отличный от состава термоэлектродов. Требования к проводам для подключения термопар установлены в стандарте МЭК 60584-3.

 

Следующие основные рекомендации позволяют повысить точность измерительной системы, включающей термопарный датчик:

 

• Миниатюрную термопару из очень тонкой проволоки следует подключать только с использованием удлинительных проводов большего диаметра;
• Не допускать по возможности механических натяжений и вибраций термопарной проволоки;
• При использовании длинных удлинительных проводов, во избежание наводок, следует соединить экран провода с экраном вольтметра и тщательно перекручивать провода;
• По возможности избегать резких температурных градиентов по длине термопары;
• Материал защитного чехла не должен загрязнять электроды термопары во всем рабочем диапазоне температур и должен обеспечить надежную защиту термопарной проволоки при работе во вредных условиях;
• Использовать удлинительные провода в их рабочем диапазоне и при минимальных градиентах температур;
• Для дополнительного контроля и диагностики измерений температуры применяют специальные термопары с четырьмя термоэлектродами, которые позволяют проводить дополнительные измерения сопротивления цепи для контроля целостности и надежности термопар.

 

Применение термопар

 

     Для измерения температуры различных типов объектов и сред, а также в автоматизированных системах управления и контроля. Термопары из вольфрам-рениевого сплава являются самыми высокотемпературными контактными датчиками температуры. Такие термопары незаменимы в металлургии для контроля температуры расплавленных металлов.

 

     В 1920-х — 1930-х годах термопары использовались для питания простейших радиоприемников и других слаботочных приборов. Вполне возможно использование термогенераторов для подзарядки АКБ современных слаботочных приборов (телефоны, камеры и т. п.) с использованием открытого огня.

 

Преимущества термопар

 

• Высокая точность измерения значений температуры (вплоть до ±0,01 °С).
• Большой температурный диапазон измерения: от −250 °C до +2500 °C.
• Простота.
• Дешевизна.
• Надёжность.

 

Недостатки

 

• Для получения высокой точности измерения температуры (до ±0,01 °С) требуется индивидуальная градуировка термопары.
• На показания влияет температура свободных концов, на которую необходимо вносить поправку. В современных конструкциях измерителей на основе термопар используется измерение температуры блока холодных спаев с помощью встроенного термистора или полупроводникового датчика и автоматическое введение поправки к измеренной ТЭДС.
• Эффект Пельтье (в момент снятия показаний необходимо исключить протекание тока через термопару, так как ток, протекающий через неё, охлаждает горячий спай и разогревает холодный).
• Зависимость ТЭДС от температуры существенно нелинейна. Это создает трудности при разработке вторичных преобразователей сигнала.
• Возникновение термоэлектрической неоднородности в результате резких перепадов температур, механических напряжений, коррозии и химических процессов в проводниках приводит к изменению градуировочной характеристики и погрешностям до 5 К.
• На большой длине термопарных и удлинительных проводов может возникать эффект «антенны» для существующих электромагнитных полей.

 

Типы термопар

 

     Технические требования к термопарам определяются ГОСТ 6616-94.Стандартные таблицы для термоэлектрических термометров (НСХ), классы допуска и диапазоны измерений приведены в стандарте МЭК 60584-1,2 и в ГОСТ Р 8.585-2001.

 

• платинородий-платиновые
• платинородий-платиновые
• платинородий-платинородиевые
• железо-константановые (железо-медьникелевые)
• медь-константановые (медь-медьникелевые)
• нихросил-нисиловые (никельхромникель-никелькремниевые)
• хромель-алюмелевые
• хромель-константановые
• хромель-копелевые
• медь-копелевые
• сильх-силиновые
• вольфрам и рений — вольфрамрениевые

 

     Точный состав сплава термоэлектродов для термопар из неблагородных металлов в МЭК 60584-1 не приводится. НСХ для хромель-копелевых термопар ТХК и вольфрам-рениевых термопар определены только в ГОСТ Р 8.585-2001. В стандарте МЭК данные термопары отсутствуют. По этой причине характеристики импортных датчиков из этих металлов могут существенно отличаться от отечественных, например импортный Тип L и отечественный ТХК не взаимозаменяемы. При этом, как правило, импортное оборудование не рассчитано на отечественный стандарт.

 

     В настоящее время стандарт МЭК 60584 пересматривается. Планируется введение в стандарт вольфрам-рениевых термопар типа А-1, НСХ для которых будет соответствовать российскому стандарту, и типа С по стандарту АСТМ.

 

     В 2008 г. МЭК ввел два новых типа термопар: золото-платиновые и платино-палладиевые. Новый стандарт МЭК 62460 устанавливает стандартные таблицы для этих термопар из чистых металлов. Аналогичный Российский стандарт пока отсутствует.

 

Сравнение термопар

 

     Таблица ниже описывает свойства нескольких различных типов термопары. В пределах колонок точности, T представляет температуру горячего спая, в градусах Цельсия. Например, термопара с точностью В±0.0025Г—T имела бы точность В±2.5 В°C в 1000 В°C.

 

Тип термопары	Темп. коэффициент, μV/°C	Температурный диапазон °C (длительно)	Температурный диапазон °C (кратковременно)	Класс точности 1 (°C)	Класс точности 2 (°C)
K	41	0 до +1100	−180 до +1300	±1.5 от −40 °C до 375 °C ±0.004×T от 375 °C до 1000 °C	±2.5 от −40 °C до 333 °C ±0.0075×T от 333 °C до 1200 °C
J	55.2	0 до +700	−180 to +800	±1.5 от −40 °C до 375 °C ±0.004×T от 375 °C до 750 °C	±2.5 от −40 °C до 333 °C ±0.0075×T от 333 °C до 750 °C
N		0 до +1100	−270 to +1300	±1.5 от −40 °C до 375 °C ±0.004×T от 375 °C до 1000 °C	±2.5 от −40 °C до 333 °C ±0.0075×T от 333 °C до 1200 °C
R		0 до +1600	−50 to +1700	±1.0 от 0 °C до 1100 °C ±[1 + 0.003×(T − 1100)] от 1100 °C до 1600 °C	±1.5 от 0 °C до 600 °C ±0.0025×T от 600 °C до 1600 °C
S		0 до 1600	−50 до +1750	±1.0 от 0 °C до 1100 °C ±[1 + 0.003×(T − 1100)] от 1100 °C до 1600 °C	±1.5 от 0 °C до 600 °C ±0.0025×T от 600 °C до 1600 °C
B		+200 до +1700	0 до +1820		±0.0025×T от 600 °C до 1700 °C
T		−185 до +300	−250 до +400	±0.5 от −40 °C до 125 °C ±0.004×T от 125 °C до 350 °C	±1.0 от −40 °C до 133 °C ±0.0075×T от 133 °C до 350 °C
E	68	0 до +800	−40 до +900	±1.5 от −40 °C до 375 °C ±0.004×T от 375 °C до 800 °C	±2.5 от −40 °C до 333 °C ±0.0075×T от 333 °C до 900 °C

 

Источник: wikipedia

 

Как правильно установить термопары? Советы по установке термопар

Опубликовано 6 января 2020 г.

Термопары бывают разных типов: от прямого погружения до защитной гильзы, портативных, поверхностного монтажа и многих других. У каждого есть свой способ реализации датчика, но следует помнить о нескольких вещах:

• Помните, что единственная температура, которую измеряет термопара, — это ее собственная температура.Следовательно, цель состоит в том, чтобы довести измерительный спай термопары до той же температуры, что и объект или процесс, который вы хотите измерить.
• Тепло всегда течет от горячего к холодному, а металлические провода, оболочки и корпуса проводят тепло. Поэтому для получения точных измерений при погружении в воду важно, чтобы датчик был достаточно погружен, чтобы исключить передачу тепла вверх или вниз по проводам и корпусу. Это называется «проводимостью стержня» и зависит от процесса и условий окружающей среды.
• Для поверхностных датчиков многие имеют монтажные отверстия для крепежа или клейкие поверхности для установки.
• Некоторые термопары имеют монтажную резьбу или другие очевидные способы установки. С другой стороны, существует большой выбор компрессионных фитингов, вводов, кронштейнов и других принадлежностей для их монтажа в вашем технологическом процессе.

Электромонтажные термопары

У термопар есть положительный и отрицательный провода, поэтому при установке важно соблюдать полярность.Для термопар с цветовыми кодами ANSI / ASTM отрицательный провод всегда красный. В термопарах с цветовой кодировкой IEC отрицательный провод всегда белый.

При использовании удлинительного провода или соединителей необходимо использовать термопары того же типа, чтобы не создавать ошибки. Разъемы для термопар имеют полярность, указанную на корпусе разъема, и уникальные размеры контактов, обеспечивающие правильное соединение разъемов.

Если какое-либо соединение поменять местами, это приведет к ошибке измерения.

Подключение термопар к другим устройствам

При подключении термопар к другим устройствам необходимо соблюдать осторожность, чтобы обеспечить соблюдение правильной полярности. Термопары, изготовленные в соответствии с цветовыми кодами ANSI / ASTM, всегда имеют отрицательный провод как красный провод. Это противоположно нормальному электрическому стандарту положительного провода красного цвета. Кроме того, когда требуется удлинительный провод, для обеспечения точности необходимо использовать провод термопары.

Пересечение полярности и использование не термопарного провода в качестве удлинительного провода — две из наиболее распространенных причин ошибок при установке термопар.

Как использовать одну термопару для питания двух устройств

Если требуется более одного измерения, следует использовать двойные или несколько термопар. В сдвоенных термопарах в датчике содержатся отдельные измерительные цепи, поэтому каждый сигнал термопары не зависит от другого. Это гарантирует, что один измерительный сигнал не окажет отрицательного влияния на другой.

Передача сигнала

Сигналы термопар — это сигналы низкого напряжения, на которые легко влияет электромагнитный шум.Устройства высокого напряжения и электромагнитные излучатели, такие как двигатели и радиоприемники, могут попасть в сигнал термопары и подавить его. В случаях, когда необходимы длинные кабели или ожидаются электромагнитные помехи, можно использовать экранированный кабель для защиты сигнала термопары от этих источников.

Для многих лучшим вариантом является использование преобразователей температуры или кондиционеров сигнала. Эти устройства могут быть расположены рядом с датчиком и не только преобразуют сигнал низкого напряжения в сигнал 4-20 мА или другой более надежный сигнал, но также будут обеспечивать опорный переход.

Вопрос о том, какой длины может быть кабель термопары, больше зависит от возможностей измерительного прибора.

Диагностика ошибок считывания температуры с помощью термопар

При исследовании ошибок чтения есть несколько способов начать:

• Термопары имеют положительный и отрицательный провода, поэтому при их подключении необходимо убедиться, что полярность подключений правильная. Это также верно при добавлении удлинительных проводов в схему.Помните, что красный провод является отрицательным при использовании термопар с цветовой кодировкой ANSI / STM (белый для термопар с цветовой кодировкой IEC).
• Если для подключения термопары к ее измерительному прибору используется удлинительный провод, необходимо использовать провод того же типа, иначе возникнут ошибки.
Для термопар
• требуется так называемый эталон холодного спая на приборной стороне цепи. Большинство термопар включают это, но если вы используете милливольтметр, это необходимо учитывать.
• Электрический шум может вызвать ошибки измерения, особенно при использовании заземленных термопар.

Техническое обучение Техническое обучение

Электромонтаж промышленных термопар: основные советы и предложения

Одна вещь, которую я узнал в этой отрасли: несмотря на то, что существуют стандарты для цветовых кодов и типов термопар, самое основное правило для установки (в США, когда вы подключаете термопару, КРАСНЫЙ всегда отрицательный) — это не интуитивно понятный для всех, кто когда-либо делал электропроводку.

Очень легко определить, когда вы сделали что-то неправильно: вы подключаете термопару непосредственно к прибору, и по мере того, как процесс становится более горячим, показания говорят о том, что она остывает. По мере того, как ваш процесс остывает, показания показывают повышение температуры. Если вы перевернете проводку в распределительной коробке, она будет читать в правильном направлении, но у вас будут ошибки из-за ложных стыков.

Вот несколько основных схем подключения из справочного раздела каталога Lesman с правилами, которым необходимо следовать, и некоторыми предложениями по выбору правильного провода термопары.

Перечислены три основные схемы подключения термопар:

1. Как подключить одну термопару к одному прибору
2. Как подключить одну термопару к двум разным приемным приборам
3. Как подключить несколько термопар к одному прибору через переключатель

Как видите, ни одна из диаграмм не является действительно сложной, но есть некоторые правила, которым нужно следовать, чтобы сделать это правильно.

• В Соединенных Штатах, когда вы подключаете провода термопары к приборам, КРАСНЫЙ всегда отрицательный . Другой провод с цветовой кодировкой всегда положительный.
• Подберите провод термопары к типу термопары, которую вы используете.
• Используйте провод термопары для изготовления элементов термопар или для подключения термопар к приборам. Удлинительный провод термопары должен использоваться ТОЛЬКО для подключения термопар к приборам , а медный провод никогда не должен использоваться.
• Если вы подключаете термопару к переключателю или распределительной коробке, контакты НЕ должны быть такими же, как материалы термопары.Просто знайте, что любая разница температур между положительным и отрицательным контактами станет ошибкой в ​​сигнале.
• Не прокладывайте провода термопары в кабелепроводах, по которым проходит силовая проводка. И не прокладывайте кабелепровод с выводами термопары параллельно шинам электрических шин или тяжелым силовым трубопроводам. Скрестите их под прямым углом.

Есть также несколько советов, которые следует учитывать при покупке провода для термопары. Он начинается с подбора типа провода к типу термопары, но для достижения наилучших характеристик также учитывайте следующее:

• При покупке провода для термопары выберите изоляцию провода, совместимую с окружающей средой вашего применения.Для применений, требующих влагостойкости, используйте тефлон, ПВХ, каптон или тефзель. Для высокотемпературных применений используйте стекловолокно, стекловидный кремнезем и керамическое волокно.
• Если выводной провод будет часто изгибаться, используйте многожильный провод для подключения термопар.
• Чтобы обеспечить защиту проводки от физического воздействия, используйте металлические оплетки и провода в гибкой броне.
• Для подключения датчиков к компьютерам и защиты от паразитных сигналов ЭМП используйте провода с алюминиевыми пластинами из майлара и заземляющие провода.

Статьи по теме

Сопутствующие товары

Нравится:

Нравится Загрузка …

Связанные

промышленные термопары, проводка tc, проводка датчика температуры, температура, входы температуры, измерение температуры, датчики температуры, термопара, удлинительный провод термопары, провод термопары, схема подключения, подключение термопар

Эта запись была опубликована 30 мая 2012 г., 10:10 и находится в разделах «Конфигурация», «Установка», «Измерение», «Температура», «Термопары», «Устранение неполадок».Вы можете следить за любыми ответами на эту запись через RSS 2.0. Вы можете оставить отзыв или откликнуться со своего сайта.

wiring — Пайка тонких выводов термопары

Какой тип термопары? J? К?

Похоже, вам нужен удлинительный кабель, чтобы проложить между датчиком термопары и печатной платой. У Omega.com есть провод, уменьшающийся до размера # 40ga, ищите на их сайте провод «TT», это тефлоновый тип (например, их TT-K-24 — это провод термопары 24-го калибра K-типа, оба провода в тефлоновой оболочке.)

Обычный метод заключается в том, чтобы прикрутить крошечные выводы внутрь более крупного штекерного разъема термопары, например, от Omega, они стоят около 3 долларов каждый. Затем подключите этот разъем к розетке того же типа TC (желтый пластик — код для типа K).

Если градиент температуры на этом разъеме минимален, просто используйте медный провод для соединения между гнездовой стороной и выводами вашей печатной платы. У них действительно есть гнездо для крепления на панели, ищите «RMJ», так что корпус вашего проекта может иметь разъем для термопары, а не постоянную проводку.

Обратите внимание, что некоторые сплавы термопар не паяются припоем для электроники, не смачивают. (Вот почему мы используем клеммы с винтовыми зажимами.) Кроме того, если есть значительный температурный градиент в месте подключения (например, на печатной плате рядом с нагретой микросхемой процессора), тогда провод термопары и медь станут новой термопарой. , и неравномерно нагретая печатная плата испортит ваши измерения. Винтовые зажимы внутри пластиковых разъемов TC изготовлены из металлов термопар, хромель-алюмеля типа K и т. Д., поэтому можно подключать удлинители в местах с большим уклоном, не нарушая работу основной термопары.

Наконец, одна уловка — сделать свои собственные разъемы: возьмите несколько крошечных золотых обжимных штифтов типа «папа» и «мама», как те, что используются в старых разъемах DB. Обожмите каждый из них на непаяемых проводах термопары. Обожмите противоположный пол на медные провода. Затем соедините их вместе и, возможно, усадите отдельные стороны, чтобы они не соприкасались. Я получил эти золотые зажимы от Digikey: A1008-nd и A1009-nd

IIRC, с TC типа K, Chromel паяется, а Alumel — нет.Оба сплава в основном состоят из никеля. У термопар типа K и T обе стороны паяются.

И, наконец, при изготовлении термопар из проводов, если вы не можете приваривать сплавы, и они не смачиваются припоем, вместо этого используйте один из тех же золотых обжимов, описанных выше. Просто вставьте хромель-алюмелевые провода в ту же обжимную клемму и отрежьте оставшуюся часть золотой клеммы. Кажется, работает лучше, чем просто скручивать их, но не так хорошо, как настоящая точечная сварка. Кроме того, подходящие обжимы TC — это маленькие никелевые втулки, продаваемые Leeds & Northup «Quiktip» TC соединители под давлением № 128543.Procinst все еще продавал их несколько лет назад вместе с инструментом для обжима http://procinst.com/legacy-product-support/leeds-northrup/quiktip/

Разъем

— Присоединение термопары типа K к макетной плате / прототипу

При подключении нужно знать больше, чем просто «установить соединение»:

Я прочитал полезный пост, в котором описаны некоторые методы соединения, такие как высокотемпературная пайка, клеи и постоянное механическое усилие, но ни один из них мне не нравится.

Это полезная статья, которую стоит прочитать всем, кто хочет использовать термопары для измерения небольших источников температуры с малой массой. НО принципиально не направлен на электрическое подключение термопары к измерительной системе — в основном речь идет о термическом подключении термопары к целевому теплу. Источник. Две задачи предъявляют совершенно разные требования.

Я читал, что можно припаять термопару типа T, но для этого потребуется довольно дорогая термопара (я нашел их примерно за 70 долларов),

Термопары

типа T изготовлены из медно-константанового сплава.Вы можете сделать свою собственную из двух проволок соответствующего сорта, приваренных к концу точечной сваркой. Цена может быть меньше доллара за настоящую термопару. Добавьте рукав, ручку и украшение, чтобы увеличить цену по желанию. Можно использовать только рулоны провода термопары, в котором используются подходящие материалы и которые предназначены для удлинения соединительного провода термопары. Часть этой проволоки может быть отрезана, конец сварен точечной сваркой, а термопара изготовлена ​​по очень низкой цене.

НО пайка этого материала МОЖЕТ вызвать проблемы, если они не предусмотрены — см. Ниже.

Проблемы с холодным спаем:

Очень важно понимать (и вы, вероятно, понимаете), что проводящие материалы, используемые в разъеме для термопары, будут влиять на результат, поскольку они образуют вторую термопару при температуре окружающей среды.

Зная температуру окружающей среды в точке подключения и , используемые материалы необходимы для «компенсации холодного спая». Если вы просто припаяете провода, например, к печатной плате или к другим проводам (медь или луженая медь или…) вы будете вводить различные соединения металл-металл в каждом случае, и сформированные низкотемпературные термопары будут разными и, вероятно, неизвестными с какой-либо точностью.

Это одна из причин, по которой наконечник термопары в месте соединения двух проводов обычно приваривается более плотно, чем пайкой или пайкой. Помимо проблем с температурой плавления, введение другого или нескольких других металлов в припой или паяную смесь приведет к созданию новой термопары с неизвестными характеристиками.

Может кто подскажет другие варианты? Я бы просто купил интерфейс для одиночной термопары Райана Маклафлина, так как это именно то, что мне нужно

Интерфейс Райана «более реален», чем может показаться очевидным.Как он мимоходом отмечает, «… при использовании соответствующих металлов в соединителе, необходимом для подключения термопары …» — то есть он знает свое дело. Кроме того, задействованная ИС преобразователя расположена на той же печатной плате, что и гнездо термопары, поэтому любые дополнительные переходы, образованные переходами от дорожки к контакту ИС, (приблизительно) сбалансированы в обоих выводах, и поэтому любые генерируемые потенциалы невидимы для системы.

На рынке имеется ряд разъемов, которые могут вам подойти, но независимо от того, какие материалы используются, необходимо учитывать «правильные материалы разъема» и «одинаковые материалы для обоих путей».

Разъем RS, о ​​котором вы упомянули, может быть отправлен вам издалека — и RS отправит его по всему миру, если будет соответствующая поддержка.

У

Omega есть ряд потенциально подходящих продуктов, и здесь, и здесь, и этот их соединитель провод-провод выглядит адаптируемым к вашим целям и, кажется, доступен в единицах.

Вот полезное обсуждение проблем низкотемпературного перехода, о которых я упоминал выше.

комментарий по тем же вопросам

НО независимо от того, что вы используете — что-то сверху или где-то еще,
вам нужно быть уверенным, чтобы не вводить лишних «стыков» в путь подключения
ИЛИ ввести те же самые в обе ветви
ИЛИ знать, что лишние стыки и как их учесть И имейте в виду, что пайка может вызвать различия.

При пайке любой соединитель, который вы используете, в идеале будет использовать тот же материал ножек для печатной платы.

Как определить красный и желтый провода на термопаре K … с помощью магнита!

Если вы не хотите читать весь этот рассказ, я перейду к делу со спойлером:

Красный провод на термопаре типа K не будет прилипать к магниту, а желтый провод будет прилипать к магниту!

Коротко и мило.Сохраните это в своем мозгу, потому что когда-нибудь оно вам понадобится.

Хорошо, а теперь история этого открытия:

Один из моих текущих проектов — создание цифрового контроллера для старой печи для обжига керамики Cress, которую я нашел на CraigsList. В старой печи Cress были аналоговые шкалы и регуляторы старой школы для скорости нагрева и времени нагрева, а также небольшое механическое устройство, которое отключает печь, когда она достигает определенной температуры. Я действительно просто хотел иметь возможность выбрать определенную температуру и не возиться с циферблатами и конусами и гадать.

Итак, я, конечно, использовал Arduino, как и все мои проекты.

Эта система, которую я построил для печи, состоит из Arduino Pro Mini 8 МГц 3,3 В (они стоят 2,50 доллара на eBay, я покупаю их дюжиной), трансформатора драйвера светодиода, который потребляет от 115 до 240 В переменного тока и выдает 12 В постоянного тока при 1 А (это 1 доллар на eBay и отлично подходит для проектов с питанием от сети), регулируемый понижающий преобразователь, который принимает 12 В постоянного тока и понижает его до 3,3 В постоянного тока для питания Arduino, платы 31855, ЖК-дисплея 5110 и твердотельные реле (эти понижающие преобразователи тоже стоят около 1 доллара), коммутационная плата усилителя термопары 31855 от Adafruit, ЖК-дисплей Nokia 5110 (на eBay это менее 1 доллара) и термопара типа K.Ах да, есть две кнопки мгновенного действия и светодиод, 2 твердотельных реле и 2-полюсный настенный выключатель на 30 ампер от Lowe’s. Чтобы использовать его, вы просто вводите желаемую температуру с помощью кнопок вверх и вниз, и печь нагревается до этой температуры и остается на ней. Отлично работает!

Следующая итерация проекта будет заключаться в добавлении регуляторов времени нарастания и выдержки, чтобы вы могли указать печи нагреться, скажем, до 1000 градусов по Фаренгейту в течение 5 часов, затем выдержать температуру 1000 градусов по Фаренгейту в течение 2 часов, а затем нагреть до 2000 градусов по Фаренгейту и держите 30 минут, затем вернитесь к комнатной температуре в течение 6 часов.Я планирую подключить веб-сервер и подключать его через телефон или планшет. Сейчас на Amazon есть 7-дюймовые планшеты Android за 34 доллара, и я думаю, что это станет отличным выделенным цветным сенсорным интерфейсом для любого проекта Arduino! напишите в другой раз

Назад к термопарам:

Термопара — это соединение двух разнородных металлов, которые при нагревании вырабатывают некоторую мощность, которую затем можно измерить в милливольтах.Затем вы (или ваш микроконтроллер) проверяете температуру для этого количества милливольт и знаете, насколько горячая ваша термопара.

Самым распространенным типом является термопара типа K, в которой используются металлические сплавы хромель и алюмель для двух типов металлов. Что ж, оказывается, что большинство марок хромеля используется в термопарах. в частности, хромель «C» (также известный американским производителям как «нихромовая проволока») обычно содержит 24% железа и поэтому обладает магнитными свойствами. Вот ссылка на статью в Википедии о термопарах типа K.

Проблема, с которой я продолжал сталкиваться в моем проекте, заключалась в том, что я не мог сказать, какой провод, выходящий из термопары, был красным, а какой — желтым. Это важно, потому что термопары работают по постоянному току, поэтому существует полярность. На термопарах, которые у меня были, некоторые были отмечены красным, но когда я подключал их к своему мультиметру или усилителю термопары, сигнал напряжения иногда менялся (значение уменьшалось при нагревании термопары), и я бы перевернуть.Я выяснил, что хромелевый провод, который используется для желтого или некрасного соединения, является магнитным, а алюмелевый провод, используемый для красного соединения, не магнитный! Задача решена.

Дополнительная информация об использовании и подключении термопар

Затем, когда я узнал больше о термопарах, мне стало ясно, что я действительно должен устранить все другие потенциальные спаи термопар. Из-за характера работы термопар ЛЮБОЕ соединение двух разнородных металлов будет давать небольшое напряжение.Все они! Существует как минимум одно руководство о том, как сделать термопару с нуля. Поскольку вы можете сделать термопару из любых двух разнородных металлов, это означает, что если вы используете какие-либо провода для соединения термопары с измерителем, микросхемой усилителя и т. Д., У вас будут спайки термопары на каждом соединении между проводами или разъемами! Даже гнезда, соединения, паяные соединения, заглушки, соединения зонда мультиметра с проводами и все соединения будут вырабатывать напряжение, поэтому вы не сможете определить, сколько милливольт на самом деле вырабатывает ваша настоящая термопара!

Ну что ж, хромой… Я думаю, что нет возможности использовать термопару, не так ли? Что ж, выход есть. Вы должны использовать тот же металл в своих проводах, чтобы соединить все пути от термопары до измерителя. Для термопары типа K это означает, что вы должны использовать удлинительный провод термопары типа K, который сделан из … как вы уже догадались, хромеля и алюмеля! Если вы используете этот тип провода, то одна сторона вашей термопары использует хромель на всем пути от соединения до вашего измерителя, платы усилителя или микросхемы, а другая сторона использует алюмель.Если вы подключите его таким образом, то в вашей проводке не будет соединений разнородных металлов, кроме самой термопары (которая является единственной, которая нам нужна), и, конечно, там, где хромелевые и алюмелевые провода в конечном итоге подключаются к вашему чипу, но это действительно неизбежно. К счастью, микросхема усилителя термопары 31855 считывает собственную внутреннюю температуру и может вычислить, сколько милливольт вырабатывается локальными соединениями между проводами и выводами микросхемы, которые действуют как термопары, и исключить эти напряжения из общего считывания.

(См. Изображение схемы проводки термопары.)

Термопара, которую я использую для своей печи, имеет керамическую клеммную колодку, но металлические цилиндрические соединители в ней сделаны из какого-то случайного металла. Поэтому я не использовал клеммную колодку для подключения проводов, потому что это создало бы еще 4 спая термопары! Вместо этого я намотал удлинительный провод термопары на ножки термопары и затянул его в один из соединителей цилиндра.

Так что насчет магнита?

Когда вы берете кусок удлинительного провода термопары, он может иметь или не иметь цветовую маркировку с красной и желтой изоляцией.Большинство моих не было. Кроме того, некоторые из имеющихся у меня термопар не имеют маркировки, указывающей на то, какой вывод является красным, а некоторые на самом деле отмечены неправильно! Итак, как узнать, A.) у вас есть провод термопары, и B.) какой провод необходимо подключить к каким проводам, выходящим из термопары? Легко … с магнитом. Если вы прикоснетесь магнитом к каждому проводу на удлинительном проводе термопары или термопары, вы обнаружите, что сторона хромеля прилипает к магниту, а сторона алюмеля — нет. Если у вас есть пара проводов, в которой один является магнитным, а другой — нет, то, скорее всего, это провод термопары.Чтобы подключить хромелевый провод к термопаре, просто найдите магнитный провод на удлинительном проводе и подключите его к магнитному проводу на термопаре, а затем подключите немагнитный провод к немагнитному проводу на термопаре, и все готово. хорошо пойти! Магнитный провод традиционно имеет желтый цвет. Немагнитный провод будет иметь красный цвет.

Мораль этой истории такова: не используйте только старый провод для подключения термопары к вашей цепи, иначе вы получите дополнительные напряжения, создаваемые дополнительными соединениями между различными типами металлов, и вам будет невозможно определить напряжение, создаваемое вашей первичной термопарой.

Как измерить температуру с помощью ПК: термопара, RTD, термистор

Получение данных » Информационные бюллетени »Monitor 5

Монитор

, выпуск 5: Как измерить температуру с помощью ПК

СОДЕРЖАНИЕ

Как использовать компьютер для измерения температуры: Выбор датчиков | Краткое сравнение термопар и RTD | Получение данных о температуре в ваш компьютер | Термопары | Термометры сопротивления, термисторы, ПТС, Pt100 | Глоссарий M-O

---

Как использовать компьютер для измерения температуры: выбор датчиков

Мониторинг температуры является центральным элементом большинства данных системы приобретения, будь то для экономии затрат на электроэнергию, повышения безопасности, сократить время тестирования.Какими бы ни были ваши причины, вам понадобится устройство для измерения температуры — датчик температуры. Термопары, терморезисторы (RTD), термисторы и инфракрасные термометры — это все типы датчиков температуры. Что вы выберете, зависит от таких факторов, как ожидаемый максимум и минимальные температуры, требуемая точность и условия окружающей среды условия.

Самыми популярными датчиками являются термопары и RTD. Мы покрыли они более подробно описаны ниже, концентрируясь на потенциальных проблемах. при использовании их в компьютеризированном измерении температуры.

---

Краткое сравнение термопар и RTD

 ПРЕИМУЩЕСТВА НЕДОСТАТКИ
                       Термопара
* Низкая стоимость | * Точность
* Широкий температурный диапазон, | (типичный готовый
  например, от -200 до 1200 oC | точность +/- 1-2 oC)
* Прочный | * Старение
 (можно приклеить к множеству | (Точность уменьшается с
  подложек и с- | возраст, как электро и
  выдерживают суровые условия окружающей среды) | химические свойства
* Быстрое время отклика благодаря | менять.Старение ускоряется
  до небольшого размера | в суровых условиях и
                            | когда термопара
                            | регулярно подогревается и
                            | охлаждается до степени
                            | его диапазон.
                            | * Шум
                            | (имеют тенденцию производить шумные
                            | сигналы в течение длительного времени
                            | расстояния)
                            |
               Температурное устройство сопротивления
* Стабильный | * Дорого
 (менее склонны к старению | * Больше и медленнее
  чем термопары) | отвечать
* Точность в стандартной комплектации | * Более узкая температура
  +/- 0.25 oC | От -200 до 650 oC
 

Таблицу точности термопар и PRTD см. На сайте Microlink.

---

Получение данных о температуре в компьютер

Хорошо, допустим, вы выбрали датчик — как получить данные с него на свой компьютер? Ответ — интерфейс сбора данных с подходящим программным обеспечением, например Windmill. Аппаратное обеспечение интерфейса может подключаться к порту на вашем ПК, например, к USB или Ethernet порт. Старые системы часто представляли собой карты, которые подключались к слот расширения вашего компьютера.Вы подключаете датчик к данным блок сбора данных и компьютер теперь могут контролировать температуру. (Обсуждались и другие способы подключения оборудования к ПК. в нашем втором информационном бюллетене.)

В следующих двух разделах более подробно рассказывается о термопарах и RTD — концентрация на вещах, о которых вам нужно знать, когда подключение их к компьютеризированной системе.

---

Термопары — прочные, универсальные и недорогие

Термопары

— популярные датчики температуры, потому что они дешевый, универсальный и прочный.Они состоят из двух разнородных металлов. соединены вместе, образуя непрерывный контур. Если на одном перекрестке температура отличается от другой, электродвижущая сила (напряжение) настроено. Это напряжение зависит от температуры. разница между стыками. Если температура на одном стык известен, температура на другом стыке может быть рассчитано.

Типы термопар
Есть несколько типов термопар, обозначенных буквами согласно составляющим их металлам.Термопара типа К, для Например, состоит из хрома и алюминия. Металлы дают термопары различаются свойствами, такими как диапазоны температур и точность.

Возможные ошибки в компьютеризированной системе термопар

1. Эталонное измерение «Холодного спая»
   Система зависит от знания температуры одного из спаи термопар (холодный спай). Размещение этого перехода в изотермическом боксе будет поддерживать постоянную температуру, а датчик холодного спая в коробке сообщит системе, что температура.В нашем примере сменной карты изотермический бокс сидит вне компьютера. Вы бы подключили провода термопары к винтовые клеммы в коробке и подключите клеммы к карте с ленточным кабелем.
2. Крепление термопар к металлической поверхности
   Если термопары прикреплены непосредственно к металлической поверхности, особенно тот, который имеет собственное напряжение, например, нагревательный элемент, вам нужно изолировать сигналы. Это предотвратит высокий напряжения в контролируемом элементе, нарушающие сбор данных оборудование.Это также сделает измерения «плавающими», позволяя вы записываете малое напряжение термопары при высоком напряжения.
3. Линеаризация
   Напряжение, создаваемое термопарой, не изменяется линейно с температурой — проблема для сбора данных система. Хорошее решение — использовать программное обеспечение для получения правильного температура, скажем, oC или oF. Мельница сделает это за вас автоматически, со встроенной линеаризацией для B, E, J, K, N, R, Термопары типа S и T.
4. Использование неправильного типа провода термопары
   Вам необходимо подключить термопару к устройству сбора данных оборудование, использующее правильный тип удлинения или компенсации Свинец. Он изготовлен из того же материала, что и термопары из металлов или материалов с аналогичными характеристиками.
5. Длинные выводы термопары — зашумленные сигналы и дополнительные затраты на проводку
   Провода термопары часто имеют длину много метров и имеют большую длину. сопротивление, чем у обычного медного провода.Это означает, что лиды могут действуют как антенны, улавливая электрические шумы окружающей среды, которые загрязняет сигнал напряжения. Это также может означать дорого затраты на электромонтаж. В этом случае нужно либо принять меры предосторожности. против шума, или распределить блоки сбора данных — размещение их близко к термопарам на Modbus, RS485 или Ethernet сети например.

Мы рекомендуем пакет Windmill 751-TC (USB) или пакет Microlink 851-TC (Ethernet / TCP-IP) для измерения термопар.

---

RTD — точные и стабильные

Терморезистивные устройства (или извещатели) основываются на принципе что сопротивление металла увеличивается с температурой. Когда сделаны из платины, они могут быть известны как платиновые сопротивления термометры (PRT), и, если указано, иметь сопротивление 100 Ом при 0 ^o C, как Pt100.

Потенциальные ловушки в компьютеризированной системе RTD

1. Ошибки, возникающие из-за сопротивления свинца
   Когда измеряемое сопротивление мало, сопротивление в выводы к RTD могут значительно повлиять на точность.Несколько существуют методы мониторинга RTD, которые решают проблемы связано с сопротивлением свинца. Эти методы включают сбалансированные мосты и источники постоянного тока.

   Измерения источника постоянного тока дают отличные результаты для все конфигурации проводки, включая 2-проводную, 3-проводную, 4-проводную и 4-проводная компенсация. Получены наиболее точные результаты с использованием 4-х проводной схемы. Каждому RTD требуются данные оборудование для сбора данных для обеспечения источника постоянного тока. В ток протекает через RTD и падение напряжения на RTD измеряется.Используя закон Ома, значение сопротивления RTD можно рассчитать.

2. Преобразование сопротивления в температуру
   Программное обеспечение, такое как Windmill, автоматически преобразует сопротивление измерение температуры по вашему выбору техники единицы измерения.

Мы рекомендуем комплект Windmill 752-RTD для измерения температуры RTD.

---

Автор: Джилл Стадхолм

Заказ системы контроля температуры
Вы можете заказать систему контроля температуры в нашем интернет-магазине.Наша система термопар USB в настоящее время предлагается со скидкой 49%. Мы также предлагаем мониторинг термопар через Ethernet и Интернет.

---

ГЛОССАРИЙ УСЛОВИЙ СБОРА ДАННЫХ: M-O

(Буквы A-L см. В глоссарии нашего веб-сайта.)

M

Символ мега (тысяча).

Сеть

Источник электроэнергии, обычно система электроснабжения.

Частота сети

Частота подачи электроэнергии переменного тока; 50 Гц в Великобритании, 60 Гц в США.

MES

Система управления производством.

Счетчик

Основная единица измерения длины в системе СИ, равная 1,093 ярда. (Метр в США.)

MIS

Производственная информационная система.

MMI

Человеко-машинный интерфейс. Также известен как человеко-машинный интерфейс. Связь между компьютерной системой и людьми, которые ее используют.

Модульный

Форма конструкции, при которой аппаратные или программные блоки, часто с разными функциями, быстро взаимозаменяемы.

Мультиплексирование

Где каждый сигнал по очереди переключается на один аналого-цифровой преобразователь. В отличие от того, где один аналого-цифровой преобразователь используется для каждого сигнала при одновременной выборке.

Modbus

Промышленная сетевая система, использующая одноранговую связь. Разработано Modicon

Термопара типа N

Термопара Nicrosil-Nisil с диапазоном температур от -200 до 1200 ^o C.

Сеть

Физическое соединение устройств, использующих протокол связи.

Узел

Устройство с прямой точкой доступа к сети.

Шум

Любые нежелательные электрические сигналы, загрязняющие измеряемый сигнал. Этот шум может быть электронным шумом, который является артефактом технологии изготовления полупроводников и может быть уменьшен.
В качестве альтернативы шум может быть вызван факторами окружающей среды.Этот тип шума может быть результатом неправильного размещения или экранирования сигнальной проводки. Это может привести к тому, что частота сети или радиочастотный датчик могут испортить требуемый сигнал.

Несоответствие

Продукт выходит за рамки производственных ограничений, но не обязательно имеет дефекты.

Неразрушающий контроль

Метод проверки материалов и продуктов без влияния на их последующие свойства и характеристики. Аббревиатура NDT.

Теорема Найквиста

Теорема Найквиста требует, чтобы частота дискретизации сигнала была как минимум вдвое превышающей максимальную частоту.Однако для получения точного изображения формы сигнала лучше использовать частоту дискретизации, в 10-20 раз превышающую максимальную частоту.

OEM

Производитель оригинального оборудования. Компания, которая производит базовое компьютерное оборудование, которое другие производители могут встроить в свои продукты.

Ошибка смещения

Если для нулевого условия вы получаете показание, отличное от нуля, то у вас есть ошибка смещения: каждое показание будет неточным на эту величину.

Ом

Единица измерения сопротивления СИ, такая, что один ампер через нее дает разность потенциалов в одно напряжение.

Двухпозиционное управление

Простая система управления, которая либо включена, либо выключена.

Выход

Информация, выходящая из устройства.

---

Авторские права Windmill Software Ltd * Перепечатка разрешена с включением этого уведомления * Дополнительные статьи см. На https://www.windmill.co.uk

.

Мы рады, что вы скопируете и распространите это информационный бюллетень и используйте выдержки из него на своем веб-сайте или публикации, при условии, что указанное выше уведомление включены, и есть обратная ссылка на наш веб-сайт.

---

Подписка

Чтобы подписаться на Monitor, пожалуйста, введите свой адрес электронной почты ниже. Мы не передадим ваш адрес третьим лицам.

Вы получите электронное письмо с просьбой подтвердить подписку. После этого вам будет отправлено подробное описание того, как загрузить бесплатное программное обеспечение. Если вы не получили это письмо, свяжитесь с [адрес электронной почты защищен].

Вы можете прочитать архив предыдущих выпусков на нашем сайте Data Acquisition Intelligence.

Отмена подписки

Вы можете отменить бесплатную подписку в любое время — просто вернитесь на эту страницу или следуйте инструкциям в информационном бюллетене.

Предыдущий выпуск Следующий выпуск

---

Комментарии

Что такое датчик термопары и как он работает

В этой статье мы обсудим, как сегодня измеряется температура с помощью термопар, достаточно подробно, чтобы вы:

• Посмотреть , что такое термопары и как они работают
• Изучите основные доступные типы термопар и способы их использования
• Поймите , как термопары могут быть связаны с вашей системой DAQ

Готовы начать? Пошли!

Введение

Знаете ли вы, что температура — САМЫЙ часто регистрируемый физический показатель? Знание температуры имеет решающее значение для правильной работы всего, от человеческого тела до автомобильного двигателя, и всего, что между ними.

Температура измеряется одним или несколькими типами датчиков температуры. Сегодня на рынке доступно несколько:

• Датчики термопары [данная статья]
• Датчики RTD
• Термисторные датчики
• Инфракрасные датчики температуры

В этой статье речь пойдет о термопарах. Вы также можете сразу перейти к сравнению различных типов датчиков температуры.

Что такое термопара?

Термопара — это датчик, который используется для измерения температуры.Термопара — очень популярный датчик благодаря своей относительно низкой стоимости, взаимозаменяемости, широкому диапазону измерения и надежности.

Типовой датчик термопары
Hartke, Wikimedia Commons, общественное достояние

Термопары

широко используются во всех отраслях, от автоматизации производства и управления технологическими процессами до автомобилестроения, авиакосмической, военной, энергетической, металлургической, медицинской и многих других отраслей.

Они имеют стандартные типы разъемов, что делает их взаимозаменяемыми и простыми в использовании.На измерительной стороне датчика они могут быть такими же простыми, как два металла, скрученных вместе, или они могут быть заключены в прочный зонд для использования в тяжелых промышленных условиях.

Длинный зонд термопары, подключенный к счетчику
Harke / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Хотя термопары довольно популярны, с их помощью нелегко достичь точности, намного превышающей 1 ° C. Но, несмотря на это, благодаря своим многочисленным преимуществам, они остаются самым популярным типом датчиков, используемых сегодня для промышленных измерений.

Типы термопар

Сочетание различных металлов дает нам множество диапазонов измерения. Это так называемые «типы термопар», и нам известно несколько из них:

• Термопара типа K: , которая соединяет хром и выпуклость, что дает широкий диапазон измерения от -200 ° C до +1350 ° C (от -330 ° F до +2460 ° F).
• Термопара типа J
• Термопара типа Т
• Термопара типа E
• Термопара типа R
• Термопара типа S
• Термопара типа B
• Термопара типа N
• Термопара типа C

Термопары типов J, K, T и E также известны как Термопары из недрагоценных металлов .Термопары типов R, S и B известны как термопары из благородных металлов , которые используются в высокотемпературных приложениях. Вот самые популярные типы термопар, которые используются сегодня:

ANSI	МЭК	Используемые сплавы	Самый широкий диапазон	Магнитный?	Комментарии
Дж	Дж	Железный константан	от -40 ° до 750 ° C от -40 ° до 1382 ° F	Есть	Лучше для высоких, чем для низких температур
К	К	Хромель-Алюмель	от −200 ° до 1350 ° C от −330 ° до 2460 ° F	Есть	Самый широкий ассортимент, самый популярный.Никель магнитный.
т	т	Медь (Cu)	от -270 до 400 ° C от -454 до 752 ° F	№	Подходит для более низких температур и влажной среды.
E	E	Хромель-константан	от −50 ° до 740 ° C	№	Подходит для криогенного использования.
N	N	Nicrosil (Ni-Cr-Si)	от -270 до 1300 ° C от -450 до 2372 ° F	№	Широкий диапазон температур, более стабильный, чем тип K
B	В	Платина-30% родий (Pt-30% Rh)	от 0 до 1820 ° C от 32 до 3308 ° F	№	Высокотемпературный, нельзя вставлять в металлические трубки
R	R	Платина-13% родий (Pt-13% Rh)	от -50 до 1768 ° C от -58 до 3214 ° F	№	Высокотемпературный, нельзя вставлять в металлические трубки
S	S	Платина-10% родий (Pt-10% Rh)	от -50 до 1768 ° C от -58 до 3214 ° F	№	Высокотемпературный, нельзя вставлять в металлические трубки
C W3 W5	C W3 W5	Вольфрам-3% рений (W-3% Re)	от 0 до 2320 ° C от 32 до 4208 ° F	№	Сделано для высокотемпературных применений, но не в окислительных средах

Подробное сравнение термопар доступно на изображении ниже.Щелкните изображение, чтобы увеличить:

Как работает термопара?

Термопары

основаны на эффекте Зеебека , который говорит о том, что когда пара разнородных металлов, контактирующих друг с другом на каждом конце, подвергаются изменениям температуры, они создают небольшой потенциал напряжения. Причем они делают это пассивно, т.е. им не нужно запитывать формирователь сигнала.

Как это возможно? Создаем ли мы бесплатную энергию из ничего? Вовсе нет — это просто физика!

Учтите, что электроны переносят как электричество, так и тепло.Возьмите кусок голого медного провода и обхватите его рукой с одного конца. Получив энергию от тепла вашей кожи, электроны будут распространяться от области, где вы касаетесь их, к более холодному концу, находящемуся вдали от вас, создавая температурный градиент по длине провода. Тепло превратилось в энергию.

Это явление было первоначально открыто итальянским ученым Алессандро Вольта (в честь которого мы назвали «вольт») в 1794 году. Но немецкий физик Томас Иоганн Зеебек открыл его заново в 1821 году.Он заметил, что когда провода, сделанные из двух разных металлов, соединялись на каждом конце, и между этими концами была разница температур, на стыках создавался небольшой потенциал напряжения.

Мы называем этот потенциал напряжением Зеебека и создание этого потенциала из тепловой энергии «эффектом Зеебека». Основываясь на наблюдениях Зеебека 200 лет назад, физики могут определить коэффициент Зеебека, то есть величину термоэлектрического напряжения, которое возникает из-за разницы температур в данном материале.

Термопара обнаруживает изменения температуры пары разнородных металлов при их контакте друг с другом

Десятилетия исследований, проб и ошибок привели к сегодняшнему пониманию того, какие металлы дают нам наилучшие результаты, когда мы соединяем их в пару для создания термопары. Различные комбинации обеспечивают разные эффективные диапазоны измерения. И, конечно же, каждый металл имеет экологические свойства, которые в дальнейшем определяют, где и как их можно использовать.

Наука, лежащая в основе термопар, в настоящее время достаточно развита, и сегодня на рынке доступны стандартные «типы», такие как Тип K , в котором сочетаются хромель и алюмель, что обеспечивает очень широкий диапазон измерений. Подробнее о типах термопар ниже.

Звучит очень просто — возьмите пару проводов термопары и подключите один конец к вашей системе сбора данных или вольтметру и начните измерение температуры, верно? Что ж, это еще не все.

Есть два дополнительных шага, которые необходимо предпринять, чтобы преобразовать выходной сигнал термопары в пригодное для использования показание температуры: компенсация холодного спая и линеаризация .Давайте посмотрим на каждый из них, чтобы увидеть, как они работают и что делают.

Компенсация холодного спая

Для проведения абсолютного измерения термопара должна быть «привязана» к известной температуре на другом конце кабеля датчика. Раньше в качестве эталона использовалась ледяная баня с почти замороженной дистиллированной водой, известная температура которой составляла 0 ° C (32 ° F). Но так как это неудобно носить с собой, был создан другой метод с использованием крошечного термистора или RTD, экранированного от окружающей среды, для измерения температуры окружающей среды.Это называется « компенсация холодного спая » (CJC).

CJC внутри модуля термопары Dewesoft IOLITE TH. Белые провода подключаются к термистору, встроенному в белую термопасту.

«Горячий спай , » — это измерительный конец узла термопары, а другой конец — «холодный спай , », также известный как эталонный спай термопары, на котором расположена микросхема CJC. Таким образом, хотя температура холодного спая может варьироваться, она обеспечивает известный эталон, по которому измерительная система может определять температуру на измерительном конце датчика с очень хорошей и повторяемой точностью.

Линеаризация

Малое выходное напряжение датчика термопары не является линейным, т. Е. Не изменяется линейно при изменении температуры. Линеаризацию можно выполнить самим формирователем сигнала или с помощью программного обеспечения, работающего внутри системы сбора данных.

Кривые линеаризации для наиболее популярных типов термопар
Изображение из онлайн-курса обучения Dewesoft PRO

Проблемы и решения для измерения термопар

Из-за очень малых микровольт и милливольт на выходе этих датчиков, электрические шумы и помехи могут возникать, когда измерительная система не изолирована.Устройства Dewesoft DAQ решают эту проблему с помощью дифференциального преобразования сигнала . Почти все модули преобразования сигналов Dewesoft имеют гальваническую развязку в дополнение к дифференциальным. Это лучшие способы подавить синфазное напряжение, попадающее в сигнальную цепь.

Еще один способ уменьшить шум — разместить дигитайзер как можно ближе к датчику. Избегание длинных сигнальных линий — это проверенная стратегия повышения точности сигнала и снижения затрат.Посмотрите наши модульные DAQ-устройства SIRIUS и KRYPTON, чтобы найти лучшие в своем классе решения.

Неадекватный CJC приводит к неправильным показаниям. Этот узел необходимо защитить от изменений температуры окружающей среды, чтобы обеспечить надежный ориентир. Dewesoft использует отдельный чип CJC для каждого канала в своих высококачественных CJC, которые выфрезерованы из цельного алюминиевого блока и точно собраны для достижения наилучшего возможного эталона.

Провода для термопар

дороже простых медных проводов, что является еще одной причиной, по которой холодный спай следует располагать как можно ближе к источнику сигнала (при этом избегая резких перепадов температуры окружающей среды).

Системы

, такие как одноканальный изолированный модуль термопары KRYPTON ONE от Dewesoft, обеспечивают максимальные преимущества в этой области, позволяя распределять холодный эталон в любом месте, где расположены датчики, и соединяться между собой на расстоянии до 100 м (328 футов) друг от друга. Сигнал преобразуется в цифровой прямо в точке измерения и передается через EtherCAT в главную измерительную систему, устраняя шум и длинные участки дорогостоящих кабелей термопар.

Приложения для измерения термопар

Тестовый образец наверху печи оснащается термопарами типа K (обратите внимание на желтые разъемы сбоку печи)
Achim Hering / CC BY (https: // creativecommons.org / licenses / by / 3.0)

Температура — это наиболее измеряемое физическое свойство в мире, а термопары — самый популярный датчик для измерения температуры. Таким образом, существуют буквально миллионы и миллионы применений термопар во всех отраслях и секторах. Вот лишь некоторые из них:

• Электростанции (температура является показателем перегрева компонентов)
• Бытовая техника, в которой недостаточно термисторов
• Управление производственными процессами и автоматизация производства
• Производство продуктов питания и напитков
• Металлургические и целлюлозно-бумажные комбинаты
• Экологический мониторинг и исследования
• Научные исследования и разработки (НИОКР)
• Производство и испытания фармацевтических и медицинских товаров
• Автомобильные системы и испытательные приложения, испытания в жаркую и холодную погоду, испытания тормозов, испытания ADAS, анализ горения и многое другое
• Системы и испытания авиационных и ракетных двигателей
• Производство и испытание спутников и космических аппаратов

Преимущества и недостатки термопар

Преимущества термопары:

• Автономный (пассивный)
• Простота использования
• Взаимозаменяемость, простота подключения
• Сравнительно недорого
• Доступен широкий выбор зондов для термопар
• Широкий диапазон температур для многих типов
• Более высокие температурные возможности, чем у других датчиков
• Не зависит от сопротивления, уменьшается или увеличивается

Недостатки термопары:

• Выход требует линеаризации
• Требуется спай «холодного эталона» CJC
• Низковольтные выходы чувствительны к шуму
• Не так стабильно, как RTD
• Не так точен, как RTD

Сравнение датчиков температуры: термопары, термометры сопротивления и термисторы

Датчик	Термистор	Термопара	RTD (Pt100)
Диапазон температур	Самый узкий от -40 ° C до 300 ° C	Widest Тип J: от -210 до 1200 ° C Тип K: от 95 до 1260 ° C Другие типы могут иметь диапазон от -270 ° C до 3100 ° C	Узкий -200- до 600 ° C Возможно до 850 ° C
Ответ	Быстро	от среднего до быстрого Зависит от размера сенсора, диаметра провода и конструкции	Медленно Зависит от размера и конструкции датчика
Долгосрочная стабильность	Плохо	Очень хорошо	Лучшее (± 0.От 5 ° C до ± 0,1 ° C / год)
Точность	Ярмарка	Хорошо	Лучше 0,2%, 0,1% и 0,05%
Линейность	Экспоненциальная	Нелинейный Обычно это делается в программном обеспечении	Достаточно хорошо Но рекомендуется линеаризация
Строительство	Хрупкий	Соответствующие Оболочки и трубки повышают хрупкость, но увеличивают время отклика	Хрупкий Оболочки и трубки повышают хрупкость, но увеличивают время отклика
Размер	Очень маленький	Маленький	Больше
Электропроводка	Очень просто	Простой	Комплекс
Требуемая мощность / возбуждение	Нет	Нет	Обязательно
Внешние требования	Нет	CJC (компенсация холодного спая) и линеаризация сигнала	формирователь сигнала RTD
Стоимость	Самый низкий Типы с низкой точностью очень недорогие, но есть и более точные и более дорогие.Доступны модели NTC и PTC (отрицательный и положительный температурный коэффициент).	Низкий Типы R и S, в которых используется платина, более дорогие	Наивысший

Технические характеристики типовые

Выбор подходящей термопары для вашего применения

Чтобы выбрать подходящий датчик для ваших измерений, важно учитывать ряд различных факторов:

• Какую максимальную и минимальную температуру вам необходимо измерить?
• Какой бюджет?
• Какой диапазон точности нужен?
• В какой атмосфере он будет использоваться? (окислительные, инертные и др.)
• Какой необходимый срок службы датчика?
• Какова необходимая реакция (как быстро она должна реагировать на изменения температуры)?
• Будет ли использование термопары периодическим или непрерывным?
• Будет ли термопара подвергаться изгибу или изгибу в течение срока службы?
• Будет ли он погружен в воду и на какую глубину?

Основываясь на ответах на эти вопросы и обращаясь к приведенной выше таблице типов термопар, должна быть возможность выбрать лучший общий датчик (и) для вашего приложения.

Обучающее видео по термопарам

В этом видео с конференции Dewesoft по измерениям объясняются основные характеристики и принципы работы термопар и измерения температуры с помощью устройств и программного обеспечения Dewesoft DAQ.

Dewesoft Измерительные приборы для термопар

Dewesoft предлагает несколько систем сбора данных, которые могут эффективно измерять, сохранять и отображать температуру. И они могут сделать это, подключив самые популярные в мире датчики температуры для промышленных DAQ-приложений: термопару.Системы Dewesoft могут измерять, сохранять, анализировать и визуализировать температуру от одного до сотен каналов в режиме реального времени.

Обратите внимание, что программа сбора данных Dewesoft X позволяет отображать выходные данные температуры с любого датчика с выбранной вами температурной шкалой. Единицей измерения по умолчанию является Цельсий, но программное обеспечение обеспечивает легкий и простой преобразование в шкалу Фаренгейта (F) или в шкалу Кельвина (K), базовую единицу температуры в Международной системе единиц (СИ).

Файл данных теста литий-ионной батареи, в котором датчик термопары использовался для измерения температуры батареи с помощью программного обеспечения Dewesoft X и оборудования DAQ

Dewesoft X настолько гибок, что вы можете отображать данное измерение одновременно в нескольких единицах измерения, если это необходимо.

Измерение термопар SIRIUS

SIRIUS — флагман линейки продуктов Dewesoft. Они представляют собой высочайшую производительность системы сбора данных в сочетании с самым мощным программным обеспечением сбора данных на рынке, DEWESoft X.Для подключения термопар к системам сбора данных SIRIUS мы используем наши популярные адаптеры Dewesoft Sensor Interface (DSI) для взаимодействия с несколькими модулями ввода SIRIUS.

Системы сбора данных

SIRIUS доступны в широком спектре физических конфигураций, от модульных «срезов», которые подключаются к вашему компьютеру через USB или EtherCAT, систем для монтажа в стойку R3 и автономных систем R1, R2, R4 и R8, которые включить встроенный компьютер.

Линейка продуктов SIRIUS DAQ devices

Адаптеры для термопар серии

DSI-THx имеют стандартный входной разъем типа мини-лезвие и короткий кабель термопары, металлы которого соответствуют типу.Адаптер DSI-THx совместим с четырьмя популярными типами термопар: J, K, T и C.

Адаптер DSI-TH-K от Dewesoft (также доступны типы J, T и C)

Адаптеры

DSI используют встроенный интерфейс TEDS для автоматической настройки в программном обеспечении Dewespft X DAQ. Просто подключите адаптер термопары DSI-TH к входу DB9 выбранного модуля SIRIUS, проверьте свои настройки на экране настройки оборудования в программном обеспечении DEWESoft X, и вы готовы приступить к измерениям.

Перекрестная ссылка модулей SIRIUS и их совместимости с адаптером DSI-TH8x:

	Двухъядерные модули SIRIUS	Модули SIRIUS HD (высокой плотности)	Модули SIRIUS HS (высокоскоростные)
	СТГ, СТГМ, LV	HD-STG, HD-LV	HS-STG, HS-LV
DSI-THx 1	√	√	√

1) Примечание — адаптеры DSI-TH доступны в типах K, J, T, E и C
2) Примечание — некоторые модули SIRIUS DAQ имеют варианты входных разъемов, отличные от DB9.Выберите DB9 для идеальной совместимости с адаптером DSI.

KRYPTON для измерения термопар

Испытание DAQ-модуля термопары KRYPTON на вибрационном шейкере

Устройства сбора данных KRYPTON — это самая защищенная линейка продуктов, доступная от Dewesoft. KRYPTON, выдерживающий экстремальные температуры, удары и вибрацию, имеет класс защиты IP67, защищая их от воды, пыли и т. Д. Они подключаются к любому компьютеру с ОС Windows (включая защищенную модель процессора KRYPTON со степенью защиты IP67 от Dewesoft) через EtherCAT и могут быть разделены на расстояние до 100 метров (328 футов), что позволяет размещать их рядом с источником сигнала.Как и SIRIUS, они используют самое мощное программное обеспечение для сбора данных на рынке, Dewesoft X.

KRYPTONi-8xTH — изолированный 8-канальный регистратор данных с термопарой и сбор данных

KRYPTONi-16xTH — изолированный 16-канальный регистратор данных с термопарой и сбор данных

Термопары

можно подключать напрямую к многоканальному модулю формирования сигнала KRYPTON-TH и к одноканальному модулю формирования сигнала высоковольтной термопары HV-TH-1.

Экран настройки программы Dewesoft X, показывающий 8 универсальных входов термопар модуля термопар KRYPTON

Экран настройки канала модуля термопар KRYPTON, показывающий настройки датчика и усилителя и предварительный просмотр аналогового сигнала в реальном времени

Перекрестная ссылка на модули KRYPTON DAQ и их совместимость с термопарами, а также на адаптеры DSI, предназначенные для измерения температуры:

	Многоканальные модули KRYPTON
	TH	СТГ
Термопары	Собственный вход термопары (УНИВЕРСАЛЬНЫЙ — каждый канал может быть настроен на любой тип в программном обеспечении, выбираемый из этих девяти типов: J, K, T, E, R, S, B, N, C)	Требуется небольшой DSI-THx 1)

1) Примечание — адаптеры DSI-THx доступны в типах K, J, T, C и E

Слева: 1-канальный регистратор данных с термопарой KRYPTON-1xTH-HV-1
Справа: универсальный модуль сбора данных сигналов KRYPTON-1xSTG-1

Одноканальный KRYPTON ONE обеспечивает максимальную модульность:

	Одноканальные модули КРИПТОН-1
	TH-HV-1	СТГ-1
Термопары	Собственный вход термопары типа K, рассчитанный на изоляцию CAT III 600 В и CAT II 1000 В.	Требуется небольшой DSI-THx 1)

1) Примечание — адаптеры DSI-TH доступны в типах K, J, T, E и C

Измерение термопары IOLITE

IOLITE — это уникальный продукт, сочетающий основные возможности промышленной системы управления в реальном времени с мощной системой сбора данных. С IOLITE сотни аналоговых и цифровых каналов могут быть записаны на полной скорости, одновременно отправляя данные в реальном времени на любой мастер-контроллер EtherCAT стороннего производителя.

Слева: стоечная система IOLITEr с 12 слотами для модулей ввода
Справа: настольная система IOLITEs с 8 слотами для модулей ввода

Они представляют собой отличную производительность системы сбора данных плюс управление в реальном времени через EtherCAT, в сочетании с самым мощным программным обеспечением сбора данных на рынке, DEWESoft X.

Вот перекрестная ссылка на входные модули IOLITE и их совместимость с термопарами, а также адаптеры DSI, предназначенные для измерения термопар:

Многоканальные модули IOLITE
	8x TH	6xSTG
Термопары	Собственные входы для термопар (8 каналов на модуль) Доступны следующие типы: K, J, T, R, S, N, E, C, U, B	Через DSI-THx 1) (до 6 каналов на модуль)

1) Примечание — адаптеры DSI-TH доступны в типах K, J, T, E и C

DAQ-модуль IOLITE-8xTH обеспечивает изоляцию как «канал-земля», так и «канал-канал» до 1000 В.Данные собираются одновременно со всех 8 каналов с частотой дискретизации до 100 с / с с использованием 24-битного дельта-сигма АЦП.

Те же характеристики частоты дискретизации и изоляции применимы к модулю 6xSTG, за исключением того, что он имеет шесть каналов вместо восьми. 6xSTG — это очень универсальный модуль, способный выполнять тензометрические, резистивные измерения и измерения низкого напряжения в дополнение к его совместимости с адаптерами серии DSI.

Измерение термопар DEWE-43A и MINITAUR

DEWE-43A — чрезвычайно портативная портативная система сбора данных.Он подключается к компьютеру через фиксируемый USB-разъем и имеет восемь универсальных аналоговых входов. Его «старший брат» называется MINITAUR — по сути, это DEWE-43A в сочетании с компьютером и некоторыми другими функциями в одном портативном корпусе. Универсальные входы обеих систем совместимы с адаптерами Dewesoft DSI, что позволяет подключать датчик термопары к любому или ко всем из их восьми входных каналов.

Слева: портативная система сбора данных DEWE-43A
Справа: модель MINITAUR, включая встроенный компьютер

Адаптеры DSI-THx доступны для нескольких популярных типов термопар, включая типы J, K, T и C.В адаптерах DSI используется сенсорная технология TEDS для автоматической настройки в программном обеспечении Dewesoft X DAQ. Просто подключите адаптер DSI-THx к входу DB9 выбранного входа, проверьте свои настройки на экране настройки оборудования в программном обеспечении Dewesoft X, и вы готовы приступить к измерениям.

.