เทอร์โมคัปเปิล คืออะไร
เทอร์โมคัปเปิลวัดอุณหภูมิด้วยการสร้างแรงดันไฟฟ้าของตัวเอง โลหะสองชนิดต่างกันที่เชื่อมกันที่จุดหนึ่งก่อความต่างศักย์เล็ก ๆ เมื่อรอยต่อนั้นอยู่อุณหภูมิต่างจากปลายอีกด้านของสาย และขนาดแรงดันนั้นเป็นไปตามเส้นโค้งที่ประกาศไว้สำหรับโลหะคู่นั้น ไม่ต้องจ่ายอะไรให้เซ็นเซอร์เพื่อให้มันทำงาน ซึ่งเป็นสมบัติที่กำหนดว่าเทอร์โมคัปเปิลถูกใช้ที่ใด ทั้งที่ยอดช่วงอุณหภูมิ ที่จุดวัดเล็กที่สุด และบนเครื่องจักรที่องค์ประกอบแบบความต้านทานอยู่ไม่ได้
ชนิดตามตัวอักษรคือชื่อย่อของคู่โลหะเหล่านั้น ชนิด K เป็นตัวหลักอเนกประสงค์ในช่วงกลางถึงสูง ชนิด J รับใช้เครื่องรุ่นเก่า ชนิด T ครอบอุณหภูมิต่ำและการทำความเย็น ชนิด E ให้ความไวสูงที่สุดในกลุ่มโลหะฐาน ชนิด N ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อความเสถียรที่อุณหภูมิสูงขึ้น ส่วนชนิด R, S และ B ใช้แพลตินัมและโรเดียมสำหรับช่วงสูงสุดและงานที่ต้องการมากที่สุด การเลือกระหว่างชนิดเหล่านี้คือการเลือกช่วง ความไว บรรยากาศ และต้นทุน และมันกำหนดว่าเครื่องรับต้องถูกตั้งไว้ที่ชนิดใด
ผู้ซื้อหยิบเทอร์โมคัปเปิลในสองสถานการณ์ที่ดูต่างกันแต่เป็นปัญหาเดียวกัน อย่างแรกคืออุณหภูมิเกินที่องค์ประกอบแบบความต้านทานจะรอด โดยทั่วไปเกิน 500 องศาเซลเซียส และแน่นอนเกิน 850 องศาเซลเซียส อย่างที่สองคือจุดวัดที่เล็กเกิน เร็วเกิน หรือเกะกะเกินสำหรับหัววัดที่เสียบเข้าไป ทั้งกระบอกฉีดขึ้นรูป แถบทำความร้อน ตัวเรือนตลับลูกปืน ท่อไอเสีย และผิวกระจกหรือเซรามิก ในทั้งสองกรณี ปัจจัยที่ชี้ขาดมักเป็นเชิงกล ไม่ใช่องค์ประกอบ
สิ่งที่แยกชุดเทอร์โมคัปเปิลชุดหนึ่งออกจากอีกไม่ใช่ตัวอักษร แต่เป็นรูปแบบรอยต่อ วัสดุและขนาดเปลือก วิธีที่หัววัดถูกยึดกับกระบวนการ และวิธีจัดการรอยต่ออ้างอิงเย็นที่ปลายไกล สี่ข้อนี้กำหนดเวลาตอบสนอง อายุ และความคลาดเคลื่อนของการวัดจริง และเป็นข้อที่ควรกำหนดให้ชัดก่อนคุยเรื่องราคา
เทอร์โมคัปเปิล วัดอย่างไร
ผลนี้ตั้งชื่อตามซีเบก เมื่อโลหะสองชนิดต่างกันมาบรรจบกัน ความต่างอุณหภูมิระหว่างรอยต่อนั้นกับปลายอีกด้านของสายทำให้เกิดกระแสเล็ก ๆ และแรงดันที่ได้เป็นสัดส่วนโดยประมาณของความต่างอุณหภูมิในช่วงจำกัด มันไม่เป็นสัดส่วนตลอดทั้งช่วง ซึ่งเป็นเหตุผลที่แต่ละชนิดตัวอักษรมีพหุนามของตัวเอง และเครื่องต้องรู้ว่ากำลังอ่านชนิดใด สัญญาณเทอร์โมคัปเปิลยังเล็กมาก ทั้งหลายสิบไมโครโวลต์ต่อองศาสำหรับชนิดโลหะฐานทั่วไป และเพียงไม่กี่ไมโครโวลต์ต่อองศาสำหรับชนิดแพลตินัม
เพราะแรงดันเกิดระหว่างรอยต่อวัดกับขั้วที่สายลงไปถึง อุณหภูมิที่ขั้วเหล่านั้นจึงเป็นส่วนหนึ่งของการวัด วิธีแก้คือการชดเชยรอยต่ออ้างอิงเย็น เครื่องวัดอุณหภูมิที่ขั้วของตัวเองแล้วบวกแรงดันที่ตรงกันกลับเข้าไป เพื่อให้ค่าที่อ่านสะท้อนเฉพาะรอยต่อวัด การชดเชยไม่ใช่ตัวเลือกและไม่ใช่การปรับปรุงให้ดีขึ้น ถ้าไม่มีมัน เทอร์โมคัปเปิลจะรายงานผลต่างระหว่างอุณหภูมิสองค่า และมีเพียงค่าเดียวที่เป็นค่าที่ต้องการ
หลักการเดียวกันจำกัดการเดินสาย ทุกจุดที่สายเทอร์โมคัปเปิลพบทองแดงคือรอยต่อเทอร์โมคัปเปิลอีกจุดหนึ่ง วงจรจึงต้องทำด้วยสายเทอร์โมคัปเปิลที่เข้าชนิด และเมื่อต่อขยายต้องใช้สายชดเชยหรือสายขยายชนิดเดียวกันกับขั้วต่อที่ทำจากโลหะผสมเดียวกัน แผงขั้วทองแดงระหว่างหัววัดกับเครื่องไม่ได้แค่ทำให้การวัดขาด แต่เพิ่มรอยต่ออีกสองจุดที่อุณหภูมิไม่ทราบ และความคลาดเคลื่อนที่มันใส่เข้ามานั้นคงที่และง่ายต่อการเข้าใจผิดว่าเป็นค่าเลื่อนของเซ็นเซอร์
ผลสองข้อตามมาสำหรับรอยต่อเอง รอยต่อแบบต่อลงดินเชื่อมจุดวัดเข้ากับเปลือก ซึ่งให้การตอบสนองเร็วเพราะทั้งความร้อนและกระแสผ่านง่าย แต่ยังเชื่อมวงจรวัดเข้ากับสิ่งที่เปลือกแตะด้วย บนโลหะที่ต่อดินเส้นทางนั้นอาจเป็นแหล่งสัญญาณรบกวนหรือกระแสหมุนวน ส่วนรอยต่อแบบไม่ต่อดินแยกจุดวัดไว้ในเปลือก ซึ่งแยกวงจรด้วยต้นทุนของเวลาตอบสนอง และรอยต่อแบบเปิดโล่งเร็วกว่าอีกและใช้เมื่อตัวกลางไม่กัดกร่อนและไม่ต้องกันออก
ตัวเลือกการกำหนดค่า
ข้อกำหนดส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดยการตัดสินใจเหล่านี้ ไม่ใช่โดยชั้นความแม่นยำ แต่ละข้อจำกัดข้อถัดไป จึงต้องตัดสินตามลำดับ
| การตัดสินใจ | ตัวเลือกที่ต้องกำหนด | สิ่งที่กำหนดจริง ๆ |
| ชนิดการสอบเทียบ | K, J, T, E, N, R, S หรือ B พร้อมสายขยายที่ตรงกัน | ช่วงที่ใช้งานได้ ความไวเป็นไมโครโวลต์ต่อองศา บรรยากาศที่คู่นั้นทน และสิ่งที่เครื่องรับต้องตั้งไว้ เป็นการตัดสินเดียวที่ทำให้ค่าที่อ่านใช้ไม่ได้เลยถ้าเลือกผิด |
| รูปแบบรอยต่อ | ต่อดิน ไม่ต่อดิน หรือเปิดโล่ง และรอยต่ออาจเชื่อมหรือเป็นส่วนหนึ่งของหน้าสัมผัสแบบสปริง | เวลาตอบสนอง การแยกทางไฟฟ้าระหว่างวงจรวัดกับเครื่องจักร และระดับการป้องกันที่รอยต่อได้รับจากตัวกลาง |
| เปลือกและขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง | สแตนเลส อินโคเนล เซรามิก หรือสายหุ้มฉนวนแร่แบบถัก ในขนาดตั้งแต่ต่ำกว่าหนึ่งมิลลิเมตรถึงหลายมิลลิเมตร | ว่าชุดประกอบตอบสนองเร็วแค่ไหนและทนอะไรได้ เปลือกหนาในโลหะผสมทนการกัดกร่อนจะอยู่ได้นาน และมันตอบสนองแบบเปลือก ไม่ใช่แบบรอยต่อที่อยู่ข้างใน |
| วิธีที่หัววัดถูกยึด | แคลมป์สปริง หัวเกลียว ข้อต่ออัด แผ่นเชื่อม หรือปลายเปลือยแนบผิว | แรงกดสัมผัสและความลึกการจุ่ม ซึ่งด้วยกันกำหนดว่ารอยต่อเห็นอุณหภูมิกระบวนการหรืออุณหภูมิของขายึดที่ถือมันอยู่ |
| การจัดการรอยต่ออ้างอิงเย็น | หัวต่อที่หัววัด เครื่องส่งสัญญาณติดที่หัววัด หรือสายชดเชยเดินกลับไปที่เครื่อง | ว่าการชดเชยเกิดที่ใดและระยะเดินสายมีต้นทุนเท่าไร การส่งสัญญาณที่หัววัดแปลงแรงดันเล็ก ๆ เป็นสัญญาณลูปก่อนที่มันจะรับสัญญาณรบกวน |
| จำนวนจุดวัด | หัววัดหนึ่งตัวต่อช่อง หรือการ์ดรับสัญญาณแบบมัลติเพลกซ์ | ว่าทุกจุดต้องมีช่องเครื่องของตัวเองและการชดเชยของตัวเองหรือไม่ ซึ่งบนเครื่องหลายจุดมักเป็นส่วนใหญ่ของต้นทุน |
วิธีเลือก เทอร์โมคัปเปิล
| ปัจจัย | วิธีกำหนดให้ชัด | ทำไมจึงเป็นตัวกำหนดคำตอบ |
| ยอดช่วงอุณหภูมิ | นำอุณหภูมิทำงานปกติบวกการเกินที่กระบวนการเกิดจริง ไม่ใช่การเกินที่ลูปควบคุมควรจะเกิด | ชนิดตัวอักษรและวัสดุเปลือกตามมาจากข้อนี้ คู่โลหะฐานที่เลือกเพื่อความประหยัดจะหมดความเป็นคำตอบที่ถูกต่ำกว่าช่วงที่พิมพ์ไว้มาก เมื่อคิดถึงบรรยากาศแล้ว |
| บรรยากาศ | ระบุว่าหัววัดอยู่ในอะไร ทั้งอากาศ ก๊าซไอเสีย โลหะหลอม สุญญากาศ บรรยากาศรีดิวซ์หรือออกซิไดซ์ หรือผิวร้อนในอากาศนิ่ง | ชนิด K มีแนวโน้มเลื่อนในบรรยากาศรีดิวซ์และมีผลการจัดเรียงระยะสั้นช่วง 250 ถึง 550 องศาเซลเซียส ชนิด N ถูกพัฒนาขึ้นส่วนหนึ่งเพื่อตอบข้อนี้ ส่วนชนิดแพลตินัมเป็นคำตอบที่อุณหภูมิสูงแต่ไม่กันการปนเปื้อน |
| เวลาตอบสนองที่ต้องการ | ตัดสินว่าค่าที่อ่านต้องตามกระบวนการที่เปลี่ยน หรือเป็นค่าในสภาวะคงตัวเท่านั้น | เปลือกบาง รอยต่อต่อดินหรือเปิดโล่ง และมวลเล็กที่ปลาย ล้วนทำให้ตอบสนองเร็วขึ้น และแต่ละอย่างแลกการป้องกันหรือการแยกกับความเร็ว ชุดที่ช้าอ่านกระบวนการที่วนซ้ำจะรายงานค่าเฉลี่ยที่ไม่มีใครขอ |
| สภาพแวดล้อมทางไฟฟ้า | บอกว่าหัววัดยึดกับโลหะที่ต่อดินหรือไม่ และมีไดรฟ์ปรับความเร็วหรือเครื่องทำความร้อนอยู่ใกล้หรือเปล่า | สัญญาณไมโครโวลต์รับสัญญาณรบกวนที่ลูป 4-20 mA ไม่สะทกสะท้าน สายชีลด์หรือถักและรอยต่อแบบไม่ต่อดินคือคำตอบปกติ และการส่งสัญญาณที่หัววัดเป็นคำตอบที่สมบูรณ์กว่า |
| ระยะถึงเครื่อง | วัดระยะเดินสาย แล้วตัดสินว่ารอยต่ออ้างอิงเย็นควรอยู่ที่ใด | สายชดเชยแพงกว่าทองแดงและมีค่าความคลาดเคลื่อนของตัวเอง ระยะยาวจึงมักได้ผลดีกว่าด้วยเครื่องส่งสัญญาณที่หัววัด มากกว่าสายชดเชยยาวกลับไปห้องควบคุม |
| ค่าที่อ่านต้องทวนสอบได้หรือไม่ | ถามว่าค่าจะถูกพิมพ์ ตรวจประเมิน หรือใช้ปล่อยชุดผลิตหรือไม่ | เทอร์โมคัปเปิลเปล่า ๆ ไม่มีการสอบเทียบที่สอบกลับได้ เว้นแต่ให้มาพร้อมกัน เมื่อตัวเลขต้องถูกป้องกัน ชุดประกอบต้องมีค่าความคลาดเคลื่อนที่มีเอกสารและเส้นทางทวนสอบซ้ำ |
ทางเลือกที่ใกล้ที่สุด
ประเภทที่คำถามสำหรับ เทอร์โมคัปเปิล มักกลายเป็น และจุดที่การเลือกถูกตัดสินอย่างแท้จริง
| ทางเลือกที่ใกล้ที่สุด | สิ่งที่แยกมันออกจากเทอร์โมคัปเปิล |
| เทอร์โมคัปเปิลชนิด K | เป็นชนิดตัวอักษรเดียว ไม่ใช่ทั้งตระกูล คุ้มเลือกเมื่อคู่โลหะอเนกประสงค์ครอบช่วงและบรรยากาศนั้น และคุ้มหลีกเลี่ยงเมื่อกระบวนการอยู่ในช่วงการจัดเรียงหรือเดินแบบรีดิวซ์ |
| เซ็นเซอร์อุณหภูมิแบบ RTD | วัดความต้านทานแทนการสร้างแรงดัน จึงต้องใช้กระแสกระตุ้นและให้สัญญาณที่ช้ากว่า ใหญ่กว่า และสม่ำเสมอกว่า เมื่ออุณหภูมิอยู่ในช่วงของธาตุแพลตินัมและค่าที่อ่านต้องตรงกันระหว่างเครื่อง RTD เป็นเครื่องที่ดีกว่า และเทอร์โมคัปเปิลไม่ใช่ของแทนกัน |
| ตัวตรวจวัดอุณหภูมิแบบความต้านทาน | ธาตุความต้านทานหรือชิ้นส่วนรับรู้เปล่า ๆ ที่ส่งมาเป็นชิ้นส่วนมีสาย แทนที่จะเป็นชุดประกอบสำเร็จพร้อมการเชื่อมต่อกระบวนการ เลือกเมื่อกล่องและการเชื่อมต่อเป็นของผู้ซื้อเอง |
| เครื่องส่งสัญญาณอุณหภูมิ | ไม่ได้วัดอะไรด้วยตัวเอง มันอ่านเทอร์โมคัปเปิลและแปลงแรงดันเล็ก ๆ เป็นสัญญาณลูปก่อนเดินทาง ซึ่งเป็นวิธีที่เทอร์โมคัปเปิลถูกต่อตามปกติเมื่อเครื่องอยู่ไกลกว่าสองสามเมตร |
| เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรด | อ่านผิวโดยไม่สัมผัส จึงวัดเป้าที่เคลื่อนที่หรือเข้าถึงไม่ได้ซึ่งหัววัดใดก็แตะไม่ได้ มันวัดผิวไม่ใช่มวลรวม และต้องทราบค่าการแผ่รังสี จึงเสริมเทอร์โมคัปเปิลมากกว่าแทนที่ |
| เครื่องควบคุมอุณหภูมิ | รับสัญญาณเทอร์โมคัปเปิลและขับเครื่องทำความร้อนหรือความเย็นเข้าหาจุดตั้งค่า มันคือเครื่องที่หัววัดต่อเข้าบนเครื่องจักร และเป็นส่วนที่ต้องตั้งให้ตรงกับชนิดตัวอักษรเดียวกัน |
ชนิดตัวอักษรคือสิ่งที่การสอบถามระบุเป็นอย่างแรกและเป็นสิ่งที่กำหนดน้อยที่สุด รูปแบบรอยต่อ เปลือก และวิธีที่หัววัดถูกยึดต่างหากที่กำหนดว่าการวัดจะได้ผลหรือไม่
สิ่งที่ควรระบุในคำถาม
คำตอบแรกเป็นใบเสนอราคาได้เลยแทนที่จะเป็นชุดคำถาม หากคำถามมีข้อมูลเหล่านี้ เมื่อไม่ทราบตัวเลข ให้ส่งคำอธิบายงาน แล้วเราจะยืนยันว่าสื่อถึงอะไร
- ชนิดการสอบเทียบที่ต้องการ หรือช่วงอุณหภูมิและบรรยากาศถ้ายังเปิดอยู่
- อุณหภูมิทำงานปกติและค่าสูงสุดที่มันไปถึง
- บรรยากาศหรือตัวกลางที่หัววัดเห็น และกัดกร่อนหรือรีดิวซ์หรือไม่
- วิธีที่หัววัดถูกยึด: แคลมป์สปริง เกลียว ข้อต่ออัด หรือสัมผัสผิว
- ขนาด ความยาว และความลึกการจุ่มของหัววัด และพื้นที่ว่างที่จุดวัด
- รูปแบบรอยต่อ ต่อดินหรือไม่ต่อดิน พร้อมเหตุผลถ้าระบุ
- ความยาวสายหรือสายขยาย และชนิดสายที่ใช้อยู่แล้ว
- เครื่องอยู่ไกลเท่าใด และต้องใช้เครื่องส่งสัญญาณหรือหัวต่อหรือไม่
- เวลาตอบสนองที่งานต้องการ
- จำนวน ท่าเรือปลายทาง และวันที่ต้องการรับของ