Зажимная термопара

Зажимная термопара измеряет температуру поверхности машины или просверленной точки, прижимая пружинный зонд к ней. Измерительный спай стоит внутри малого наконечника из нержавеющей стали, а корпус, который его несёт, - это поворотный зажим с удлинённой пружиной, поэтому глубину погружения задают в точке измерения, а не фиксирует длина зонда. На прессах литья под давлением, экструдерах, пресс-формах и нагревательных лентах это обычно и есть практическая разница: зонд нужно вжать в сопло, цилиндр или ленту там, где нет места для резьбовой сборки и нет доступа для гаечного ключа.

Сборка на этой странице - типа K по стандарту, при этом тип E и сопротивление PT100 предлагаются в том же корпусе. Тип K покрывает от 0 до 800 °C, тип E - от 0 до 400 °C, а PT100 - от -200 до 450 °C. Резьбовая головка - из нержавеющей стали, M12×1,5, и она отворачивается, оставляя обычный зажимной зонд там, где нет резьбовой втулки. Провод - плетёная оболочка из нержавеющей стали поверх экранированного высокотемпературного кабеля, длинами от 1 до 5 m, а материал наконечника зонда - железо.

Спай сварен, а не скручен. Приложенный материал делает на этом акцент: два проводника соединяют внутри наконечника аргонодуговой сваркой и отделяют высокочастотной керамической трубкой, что является другой конструкцией, чем распространённая практика скрутить проводники вместе, - и именно эта разница проявляется как устойчивость вверху диапазона.

Как работает термопара

Термопара вырабатывает напряжение, а не сопротивление. Два разнородных металла, соединённые в одной точке, создают малую разность потенциалов, когда этот спай находится при температуре, отличной от температуры других концов проводов, а напряжение составляет десятки микровольт на градус. Ничего не нужно подводить к датчику, чтобы он работал, - и поэтому термопара годится на верх температурного ряда, где сопротивление поплыло бы, и поэтому её можно сделать очень малой.

Тот же принцип задаёт и ограничения. Поскольку напряжение возникает между измерительным спаем и клеммами, куда приходят провода, температура на этих клеммах входит в измерение: прибор должен знать температуру на клеммах и компенсировать её. Это же значит, что всю цепь нужно собирать проводом термопары. Каждое место, где провод термопары встречается с медным проводником, само является спаем термопары - и если оно не при температуре клемм, то вносит погрешность, а не просто соединение.

Две формы спая из приложенного материала следуют из того, как собран наконечник. В заземлённом спае сварное соединение находится и в электрическом контакте с гильзой, поэтому тепло доходит быстро и отклик скор, но измерительная цепь соединена с тем, чего гильза касается. В изолированном спае соединение сидит внутри наконечника отделённым, что развязывает цепь ценой более медленного отклика. Материал предлагает обе формы и не приводит времени отклика ни для одной, поэтому выбор идёт по обстоятельствам установки, а не по опубликованной величине.

Отсюда ещё два практических свойства, вытекающих из конструкции. Плетёная оболочка поверх кабеля одновременно является механической защитой и экраном, что важно на машине с приводами и нагревателями, где неэкранированный сигнал в милливольт набирает наводки. И оболочка из нержавеющей стали, тогда как наконечник - железный, поэтому зонд переносит контакт с машиной, а провод не твердеет и не становится хрупким, как обычный полимерный кабель у горячей ленты.

Как выбрать зажимную термопару

Начинают с температуры и с прибора. Тип калибровки следует из диапазона: тип K до 800 °C, тип E до 400 °C или исполнение PT100 там, где сопротивлению лучше подходит прибор. Дальше решение уже вынужденное, потому что датчик должен совпасть с типом входа прибора измерения температуры, к которому он подключён. PT100 на входе типа K даёт правдоподобное и неверное показание, и приложенный материал отмечает ровно это.

Затем крепление. Если у машины есть резьбовая втулка в точке измерения, головка M12×1,5 из нержавеющей стали вворачивается в неё, а пружина задаёт контактное давление. Если её нет, головку отворачивают и зонд прижимают напрямую. Посадочное место зажима - 11,5 mm внутри и 13 mm снаружи при высоте 18 mm, а исполнения на 12 mm и 14 mm доступны по заказу, поэтому посадочное место должно совпасть с втулкой или отверстием, в которое оно встаёт.

Далее форма спая - заземлённый или изолированный, по причинам выше: скорость против развязки.

Затем провод. Стандартный ряд - от 1 до 5 m, при этом 1 m, 5 m и 7 m названы обычными длинами, а другие длины - по заказу. Линия длиннее стандартного ряда означает удлинение, а удлинение нужно делать тем же проводом термопары с подходящими соединителями; приложенный материал их не специфицирует. Там, где провод проходит возле горячей поверхности или вдоль подвижной оси, его защищает плетёная оболочка, а наименьший радиус изгиба для этого не указан.

Наконец оконцевание. Вилочные наконечники приняты как стандарт - красный к плюсу и синий к минусу. Там, где клемма прибора не принимает вилку, по заказу делают штыревые наконечники.

Ограничения и то, что нужно подтвердить

Датчик сам по себе не является измерительным прибором с прослеживаемой калибровкой. Приложенный материал не даёт ни класса точности, ни допуска термопары и ни времени отклика, поэтому страница приводит диапазоны, но не приводит неопределённость измерения. Там, где показание нужно отстаивать, термопару сопрягают с передатчиком или прибором, чья погрешность известна и в идеале проверена по эталону.

Провод - это граница, которую легко упустить. Зонд, рассчитанный на 800 °C наконечником, не означает, что провод выдержит 800 °C, и приложенный материал не приводит допустимой температуры ни кабеля, ни его изоляции. Поэтому точку измерения и путь провода нужно рассматривать раздельно.

Ряд свойств, названных в материале, не выражен числами. Зонд описан как способный изгибаться и выдерживать высокое давление, но ни наименьшего радиуса изгиба, ни величины давления не приведено, поэтому ни то, ни другое здесь не опубликовано. Материал также даёт стандартный ряд длин провода от 1 до 5 m и тут же включает 7 m среди обычных длин, что вне заявленного ряда.

И наконец, идентификация открыта. Приложенный материал приводит тип калибровки вместо обозначения изделия, а тип калибровки общ всем поставщикам такой термопары, поэтому здесь он как идентификатор не используется. В заказе следует указать тип калибровки, форму спая, длину провода, оконцевание и размеры посадочного места зажима.