Un modul transmițător de temperatură ia semnalul brut de la un detector rezistiv sau de la un termocuplu și îl transformă într-un semnal de buclă standard, pe care restul sistemului de conducere îl poate citi. Există pentru că cele două familii de senzori dau semnale pe care o placă de intrare de automat, un înregistrator sau un indicator de panou nu le pot folosi direct: un detector rezistiv întoarce o rezistență mică ce depinde de lungimea firelor, iar un termocuplu întoarce câteva zeci de milivolți care depind de temperatura bornelor tot atât cât de temperatura măsurată. Condiționarea acelui semnal la senzor, nu la capătul îndepărtat al unui cablu lung, este scopul modulului.
Modulul din această pagină este o construcție în doi fire la o alimentare de 24 VDC, cu ieșire de 4-20 mA ca standard și o versiune de 0-10 V în aceeași carcasă. Intrările acoperă detectoarele uzuale de platină și de cupru și opt tipuri de termocuplu, cu tipurile tungsten-reniu și Pt1000 disponibile la comandă, iar cifra de precizie dată în material este 0,2 % FS. Baza are 44×40 mm, cu un bloc de borne la pas de 8 mm, două potențiometre de reglaj și șuruburi de montaj M3×5, iar carcasa este din nailon ignifug PA66.
Pentru că tipul de intrare este o configurație, nu un instrument separat, un singur tip de modul deservește un interval larg de temperaturi de proces: aceeași carcasă acoperă un Pt100 la -200 °C și un termocuplu de tip B la 1800 °C, diferind prin setul de intrare ales la comandă și prin domeniul de ieșire atribuit.
Cum funcționează un transmițător de temperatură
Lanțul de măsurare începe la detector. Un detector rezistiv este citit trimițând prin el un curent de excitație mic și măsurând tensiunea rezultată; materialul dă acel curent ca 0,2 mA, destul de mic încât autoîncălzirea detectorului să rămână redusă. Un termocuplu este citit ca tensiune, iar pentru că acea tensiune este generată între joncțiunea caldă și bornele unde ajung firele, temperatura bornelor trebuie cunoscută și compensată. Această compensare este motivul pentru care un termocuplu se conectează la un transmițător cu fir de termocuplu, nu cu cupru: îmbinările de cupru introduc propriile tensiuni în punctul unde firul de termocuplu se termină.
Semnalul este apoi liniarizat și scalat. Un detector rezistiv urmează o curbă publicată, iar un termocuplu urmează un polinom pentru tipul lui, iar etajul de intrare rezolvă semnalul destul de fin încât liniarizarea să nu fie eroarea limitativă: materialul furnizat dă un convertor sigma-delta pe 24 de biți, mult mai multă rezoluție decât cere cifra de precizie de 0,2 % FS. Rezoluția și precizia sunt mărimi diferite, iar cifra de precizie, împreună cu coeficientul de temperatură, este ce descrie ce livrează efectiv modulul.
Etajul de ieșire comandă o buclă de curent. Într-un aranjament în doi fire, aceeași pereche de fire duce și alimentarea, și semnalul, iar curentul absorbit de modul este măsurarea, așa că modulul trebuie să lucreze cu tensiunea rămasă după ce rezistența buclei și-a luat partea. De aceea sarcina și alimentarea sunt legate: o sarcină de 250 Ω sau de 500 Ω plus rezistența cablului este ce trebuie să commande șina de 24 VDC, iar materialul dă o limită a rezistenței firelor din acest motiv, nu ca recomandare de cablu.
Pe modul stau două potențiometre, pentru zero și pentru scală. Sunt acolo pentru că transmițătorul este punctul din buclă în care ansamblul instalat poate fi reglat: toleranța detectorului, rezistența firelor și rezistorul buclei ajung toate într-un singur decalaj și o singură eroare de amplificare, iar amândouă pot fi corectate la modul față de un termometru de referință.
Cum se alege transmițătorul potrivit
Porniți de la senzor, pentru că tipul de intrare este fixat pentru modul. Un Pt100 este alegerea obișnuită acolo unde temperatura trebuie să fie defendabilă și rămâne în domeniul lui; un termocuplu preia acolo unde temperatura este destul de înaltă sau punctul destul de mic încât un detector rezistiv să fie nepractic. Materialul listează Pt100, Cu50, Cu100 și Pt1000 pe partea rezistivă, și tipurile B, E, J, K, N, R, S și T plus WRe3-25 și WRe5-26 pe partea de termocuplu.
Apoi domeniul de ieșire, care este decizia ce afectează cel mai mult citirea în practică. Bucla de 4-20 mA duce un interval fix de curent, iar domeniul atribuit ei hotărăște câtă temperatură reprezintă fiecare miliamper. Un domeniu îngust în jurul intervalului de lucru dă o citire mai fină pe el, dar tot ce cade în afara lui este tăiat. Materialul listează domeniile atribuibile de la -20-60 °C până la 0-600 °C, în treptele din tabelul de selecție, iar pe versiunea de 0-10 V apare un marcaj 0-100 °C.
Apoi bucla în sine. Alimentarea este 24 VDC, iar sarcina este dată ca 250 Ω sau 500 Ω, cu o limită a rezistenței firelor de respectat. Acolo unde traseul este lung, sau instrumentul de recepție prezintă o sarcină mai grea, tensiunea disponibilă la modul este ce constrânge aranjamentul, iar materialul oferă o construcție la comandă acolo unde rezistența firelor pe un traseu Pt100 depășește 35 Ω.
Apoi mediul și montajul. Materialul dă un domeniu de funcționare de la -30 până la 80 °C în tabelul de parametri, dar descrie -20 până la +60 °C ca domeniu de lucru obișnuit, și listează de asemenea un domeniu de transport și depozitare de la -40 până la 120 °C. Carcasa este o bază de 44×40 mm cu șuruburi M3×5, ceea ce se potrivește unui panou sau unei cutii de teren, nu unui perete.
În final, sonda pereche. Materialul documentează sonde pentru modul, între care un Pt100 laminat de φ4×30 mm pe un cablu etanș de 0,5 m, un Pt100 plat de 7,5×20×3,6 mm, o versiune etanșă filetată pe un cablu de 1,5 m cu filet M6×1, și o versiune pentru temperatură înaltă pe filet M12×1, dată până la 420 °C. Izolația firelor nu este aceeași la toate aceste opțiuni, iar numai firele împletite din oțel inoxidabil au evaluarea pentru temperatură înaltă.
Limite și puncte de confirmat
Afirmația de precizie are nevoie de o referință ca să însemne ceva. 0,2 % FS este un procent din domeniul atribuit, nu din temperatura măsurată, așa că un domeniu de 0-600 °C și unul de 0-50 °C dau erori absolute destul de diferite din aceeași cifră. Materialul nu dă niciun standard de referință în spatele ei, așa că cifra trebuie citită ca specificație a furnizorului și confirmată printr-un certificat acolo unde aplicația depinde de ea.
Cele două coeficiente de temperatură nu sunt reconciliate. Un ≤25 ppm/°C FS general și un ≤250 ppm/K FS specific Pt100 pe un domeniu de 100 °C diferă cu un ordin de mărime, iar materialul nu spune ce intrări acoperă cifra generală. Acolo unde modulul lucrează departe de temperatura de calibrare, acel gol contează mai mult decât cifra de precizie, iar până este lămurit, cifra mai largă este cea sigură de presupus.
Câteva limite din material trebuie citite cu grijă. Limita rezistenței firelor este dată ca sub 80 Ω atât pentru o sarcină de 500 Ω, cât și pentru una de 250 Ω, ceea ce este neobișnuit: rezistența admisibilă a firelor scade de obicei când sarcina crește, pentru că amândouă consumă din aceeași tensiune de buclă. Cifra a fost semnalată, nu publicată ca două limite verificate separate. Limita de curent la ieșire de 20,3 mA este de asemenea o cifră de saturație, nu un punct de lucru.
Câțiva parametri pe care o specificație îi dă de obicei lipsesc: gradul de protecție, limitele de umiditate, tensiunea de izolație între intrare și ieșire și stabilitatea pe termen lung. Apar pe această pagină ca informații necesare, nu ca estimări. Materialul afirmă de asemenea că piesele sunt importate, fără a numi o clasă sau o origine, ceea ce nu este publicat aici pentru că nu poate fi susținut din documentul furnizat.
Două puncte practice despre ansamblu. Materialul spune că sondele pereche sunt asamblate manual și pot avea variație de măsurare, așa că sonda și transmițătorul împreună trebuie tratate ca un ansamblu de reglat, nu ca două piese independent interschimbabile. Și produsul nu poartă nicio denumire de model în documentul furnizat: inscripția de pe carcasă este o etichetă de configurare, așa că o comandă trebuie să precizeze tipul de intrare, forma de ieșire și domeniul atribuit, nu un cod.
Fiecare valoare de mai jos provine din documentația sursă. Acolo unde un parametru nu este precizat în materialul disponibil, este marcat ca informație necesară, nu estimat.