Czym jest przetwornik temperatury
Przetwornik temperatury zamienia sygnał z czujnika temperatury na standardowe wyjście, które reszta systemu sterowania może odczytać. Istnieje, ponieważ żadna z rodzin czujników nie daje sygnału, który system sterowania mógłby przyjąć bezpośrednio: element rezystancyjny zwraca małą rezystancję zależną od długości przewodów, a nie tylko od temperatury, a termopara zwraca kilkadziesiąt mikrowoltów zależnych od temperatury zacisków, a nie tylko od temperatury mierzonej.
Przetworniki montuje się w dwóch miejscach z dwóch powiązanych powodów. Pierwszy jest elektryczny: zamiana sygnału przy czujniku, zanim ten wyruszy w drogę, usuwa zakłócenia, które sygnał rzędu mikrowolta lub milioma zbiera na maszynie lub wzdłuż koryta kablowego, i usuwa błąd rezystancji przewodów, który inaczej siedzi w odczycie. Drugi jest organizacyjny: pętlę 4-20 mA może odczytać rejestrator, karta wejściowa PLC, wskaźnik panelowy lub system SCADA, bez potrzeby wiedzy, jaki czujnik za nią stoi, a pętlę można sprawdzić miernikiem.
Wybór przetworników jest szeroki, bo te powody zaspokaja się na różnych poziomach kosztu. Moduł montowany w głowicy zaciskowej czujnika, moduł na szynie DIN do szafy, obudowa polowa do trudnego środowiska i izolator na szynie z kilkoma kanałami robią to samo przy różnym montażu, izolacji i gęstości kanałów. Wejście jest zwykle konfigurowalne, a nie stałe, więc jeden moduł obejmuje szereg typów czujników, z wejściem ustawionym przy zamówieniu lub na miejscu.
Kupujący trafiają do przetwornika z jednej lub drugiej strony. Od strony czujnika jest odpowiedzią na długi odcinek lub hałaśliwe środowisko. Od strony systemu jest adapterem, który pozwala istniejącej karcie wejściowej PLC odczytać temperaturę, i wtedy trzeba ustalić postać wyjścia, izolację i obciążenie, a nie czujnik.
Jak przetwornik temperatury dokonuje pomiaru
Łańcuch pomiarowy zaczyna się na elemencie. Element rezystancyjny odczytuje się, przepuszczając przez niego mały prąd wzbudzenia i mierząc powstałe napięcie; prąd utrzymuje się nisko, aby moc, którą rozprasza w elemencie, nie podniosła jego temperatury na tyle, by miało to znaczenie. Termoparę odczytuje się jako napięcie, a ponieważ napięcie to powstaje między złączem pomiarowym a zaciskami, na których lądują przewody, temperaturę tych zacisków trzeba zmierzyć i skompensować.
Sygnał jest następnie linearyzowany i skalowany. RTD podąża za opublikowaną krzywą, a termopara za wielomianem swojego typu literowego, a przetwornik nosi linearyzację, którą w innym razie musiałby wykonać przyrząd odbierający. Rozdzielczość toru wejściowego i dokładność przetwornika to różne wielkości: przetwornik o znacznie większej rozdzielczości niż wartość dokładności jest normalny, bo rozdzielczość ma być nieograniczająca, a nie dopasowana do deklarowanej dokładności.
Stopień wyjściowy steruje pętlą prądową. W układzie dwuprzewodowym ta sama para przewodów niesie zasilanie i sygnał, a prąd, jaki pobiera przetwornik, jest pomiarem, więc przetwornik musi pracować przy napięciu, jakie pozostaje po zabraniu części przez rezystancję pętli. Bilans pętli jest więc realnym ograniczeniem: napięcie zasilania, minimalne napięcie pracy samego przetwornika, rezystor odbiorczy i rezystancja kabla sumują się, a punkt, w którym przetwornik nie osiąga już 20 mA, jest punktem, w którym układ przestaje działać. Dlatego obciążenie i zasilanie podaje się na przetworniku razem i dlatego cięższe obciążenie skraca dopuszczalną długość kabla.
Dwa dalsze punkty rozstrzygają, czy instalacja mierzy to, co powinna. Pierwszym jest miejsce zimnego złącza: przetwornik montowany w głowicy czujnika wykonuje własną kompensację obok zacisków, a montowany w szafie opiera się na kablu kompensacyjnym, który do niego dociera. Drugim jest izolacja. Tam, gdzie czujnik dotyka uziemionego metalu, albo gdzie kilka kanałów odczytuje jedna karta, przetwornik lub izolator rozdzielający wejście od wyjścia nie pozwala pętli nieść drogi między punktami, które nie powinny być połączone.
Konfiguracje
Większość specyfikacji jest ustalana przez te decyzje, a nie przez klasę dokładności. Każda ogranicza następną, dlatego są rozstrzygane po kolei.
| Decyzja | Opcje do ustalenia | Co faktycznie rozstrzyga |
| Typ wejścia | Typy elementów rezystancyjnych i typy literowe termopar, zwykle wybierane w konfiguracji, a nie sprzętowo | Które czujniki moduł może odczytać. Wejście musi pasować do używanego czujnika: moduł skonfigurowany dla jednej rodziny podaje z drugiej wartość wiarygodną i błędną. |
| Układ wejściowy | Dwu-, trój- lub czteroprzewodowy dla elementu rezystancyjnego; przewód termoparowy bezpośrednio dla termopary | Ile rezystancji przewodów pozostaje w odczycie. W elemencie rezystancyjnym połączenie dwuprzewodowe dodaje przewody do elementu i pojawia się jako stałe przesunięcie; połączenie trójprzewodowe znosi równe przewody. |
| Postać wyjścia | Dwuprzewodowa pętla 4-20 mA, napięcie trójprzewodowe albo układ czteroprzewodowy zasilany z pętli lub osobno | Co może przyjąć przyrząd odbierający i ilu przewodów potrzebuje instalacja. Dwuprzewodowy jest zwykłą odpowiedzią procesową i tą, której oczekuje większość kart wejściowych. |
| Montaż | Moduł do głowicy czujnika, moduł na szynie DIN, obudowa polowa z przepustami kablowymi lub listwa izolatorów z kilkoma kanałami | Gdzie odbywa się zamiana, a więc gdzie są zimne złącze i zakłócenia. Przetwornik w głowicy skraca drogę małego sygnału; moduł na szynie skupia kanały w szafie. |
| Izolacja | Brak, wejście do wyjścia albo wejście, wyjście i zasilanie wszystkie rozdzielone | Czy istnieje droga między obwodem czujnika a obwodem sterowania. Izolacja galwaniczna jest tym, co czyni czytelnym czujnik pływający i co powstrzymuje kilka kanałów przed wzajemnym zakłócaniem. |
| Przypisana rozpiętość zakresu | Zakres temperatur odwzorowany na wyjściu, ustawiany przy zamówieniu i zwykle regulowany | Rozdzielczość dostępna w zakresie roboczym i to, co dzieje się poza nim. Wąska rozpiętość rozróżnia drobno i szybciej obcina; szeroka nigdy nie obcina i rozróżnia zgrubnie. |
Jak wybrać przetwornik temperatury
| Czynnik | Jak to ustalić | Dlaczego rozstrzyga o odpowiedzi |
| Używany czujnik | Podaj typ elementu i połączenie: Pt100 w trzech przewodach, Pt1000 w dwóch, termopara typu K. | Z tego wynika konfiguracja wejścia, a także liczba przewodów. Błąd w tym miejscu jest najczęstszą przyczyną, dla której przetwornik czyta wartość bliską, ale nie prawidłową. |
| Bilans pętli | Dodaj rezystor odbiorczy, rezystancję kabla i minimalne napięcie pracy przetwornika, potem sprawdź, czy zasilanie wciąż pozwala wymusić 20 mA. | To obliczenie rozstrzyga, czy przetwornik dwuprzewodowy w ogóle zadziała. Cięższy rezystor odbiorczy lub dłuższy odcinek mogą wyprowadzić układ poza zasilanie, a objawem jest odczyt, który przestaje rosnąć na górze zakresu. |
| Przypisana rozpiętość zakresu | Ustaw rozpiętość na zakres roboczy procesu, a nie na pełny zakres czujnika. | Rozdzielczość wyjścia rozkłada się na rozpiętości, więc ciaśniejsza rozpiętość rozróżnia w niej lepiej. Kosztem jest to, że wszystko poza rozpiętością nie jest już odwzorowane, a wartość nasycenia trzeba odróżnić od prawdziwego odczytu. |
| Gdzie odbywa się zamiana | Zdecyduj między przetwornikiem w głowicy a modułem w szafie lub na szynie. | Jednostka w głowicy wykonuje kompensację na zaciskach i skraca drogę, jaką pokonuje mały sygnał. Moduł na szynie pasuje do wielu kanałów w jednym miejscu i do istniejącego odcinka kabla kompensacyjnego. |
| Wymóg izolacji | Ustal, czy czujnik dotyka uziemionego metalu i czy kilka kanałów dzieli jedną kartę wejściową. | Izolacja jest tym, co rozdziela obwody, które inaczej byłyby połączone przez pętlę. Tam, gdzie sonda jest przyspawana do zbiornika lub maszyny, zwykle nie jest opcjonalna. |
| Warunki otoczenia | Podaj temperaturę otoczenia w miejscu montażu, wilgotność i to, czy miejsce jest strefą klasyfikowaną lub myte strumieniem wody. | Przetwornik w głowicy siedzi na gorącym końcu i widzi temperaturę procesu przez głowicę; jednostka w szafie widzi szafę. Obie mają granice niższe niż granice obsługiwanego przez nie czujnika. |
Najbliższe alternatywy
To są typy, o które zazwyczaj chodzi w zapytaniu o przetwornik temperatury, i punkt, w którym wybór jest naprawdę rozstrzygany.
| Najbliższa alternatywa | Co odróżnia ją od przetwornika temperatury |
| Czujniki temperatury RTD | Wykonuje pomiar. Przetwornik nie ma własnego elementu pomiarowego, więc oba wskazuje się zwykle razem: czujnik wyznacza zakres i dokładność, a przetwornik decyduje, jak wygląda sygnał, gdy dotrze. |
| Termopary | Wytwarza napięcie, które odczytuje przetwornik, i jest czujnikiem, który najbardziej potrzebuje przetwornika, bo jego sygnał jest mały, a zimne złącze trzeba obsłużyć. Na krótkim odcinku i przy bliskim przyrządzie termoparę podłącza się bezpośrednio i przetwornika nie montuje się. |
| Czujniki rezystancyjne | Sam element rezystancyjny, dostarczany jako część z przewodami. Ma taki sam związek z przetwornikiem jak kompletna sonda: przetwornik go odczytuje, a tam, gdzie element dostarcza się bez głowicy przyłączeniowej, przetwornik montuje się zwykle z dala od niego. |
| Wskaźniki temperatury | Pokazuje wartość, zamiast ją zamieniać. Wskaźnik przyjmuje sygnał pętli lub sygnał czujnika i go wyświetla; przetwornik wytwarza sygnał pętli, który wskaźnik by odczytał, a wiele przyrządów panelowych łączy obie role. |
| Przełączniki temperatury | Daje styk przy wartości zadanej, a nie wartość ciągłą, i wybiera się go do blokad, a nie do pomiaru. Tam, gdzie potrzebny jest i odczyt, i wyzwolenie, odczyt pochodzi z przetwornika, a wyzwolenie jest osobną funkcją. |
| Regulatory temperatury | Odczytuje czujnik i steruje grzejnikiem lub chłodzeniem w stronę wartości zadanej. Regulator zwykle przyjmuje czujnik bezpośrednio, więc przetwornik dodaje się przed nim tylko tam, gdzie odcinek jest długi lub sygnał musi być dzielony. |
Przetwornik wybiera się na końcu i to on czyni pierwszą odpowiedź wycenialną. Podaj czujnik, obciążenie pętli, zasilanie i miejsce montażu, a reszta wynika sama.
Co powinna zawierać wycena
Pierwsza odpowiedź może być wyceną, a nie zestawem pytań, jeśli zapytanie zawiera te informacje. Jeśli wartość nie jest znana, wyślij opis zastosowania, a my potwierdzimy, co implikuje.
- Typ czujnika i liczba używanych przewodów
- Zakres temperatur i przypisana rozpiętość wyjścia
- Wymagana dokładność i norma, względem której jest deklarowana
- Postać wyjścia i przyrząd odbierający wraz z jego impedancją wejściową
- Napięcie zasilania dostępne w miejscu montażu
- Długość odcinka kabla i przekrój już zainstalowanych przewodów
- Miejsce montażu: głowica czujnika, szyna DIN, obudowa polowa lub listwa izolatorów
- Liczba kanałów i to, czy wejścia mogą dzielić wspólny przewód powrotny
- Izolacja i wszelkie wymagania dotyczące strefy zagrożonej wybuchem
- Ilość, port docelowy i wymagana data dostawy