Що таке перетворювач температури
Перетворювач температури переводить сигнал від сенсора температури в стандартний вихід, який може читати решта системи керування. Він існує тому, що жодна з родин сенсорів не дає сигналу, який система керування може взяти напряму: елемент опору повертає малий опір, що залежить і від довжини проводів, а не лише від температури, а термопара повертає кілька десятків мікровольт, які залежать і від температури клем, а не лише від вимірюваної температури.
Перетворювачі ставлять у двох місцях із двох пов'язаних причин. Перша електрична: перетворення сигналу біля сенсора, до того як він піде далі, прибирає завади, які сигнал у мікровольтах чи міліомах збирає на машині або вздовж кабельної траси, і прибирає похибку опору проводів, яка інакше сидить усередині відліку. Друга організаційна: коло 4-20 mA можуть читати реєстратор, вхідна карта ПЛК, щитовий індикатор або система диспетчеризації, і жодному з них не треба знати, який сенсор за ним стоїть, а коло можна перевірити мультиметром.
Родина перетворювачів широка, бо ці причини задовольняють на різних рівнях вартості. Шайба, що ставиться в клемну головку сенсора, модуль на DIN-рейку для щита, польовий корпус для агресивного середовища і рейковий розділювач на кілька каналів роблять ту саму роботу з різним монтажем, ізоляцією й щільністю каналів. Вхід зазвичай налаштовується, а не фіксується апаратно, тому низка типів сенсорів покривається тим самим модулем із входом, виставленим під час замовлення або на місці.
Покупці приходять до перетворювача з двох боків. З боку сенсора це відповідь на довгу лінію або шумне оточення. З боку системи це адаптер, який дає наявній вхідній карті ПЛК читати температуру, і тоді узгоджувати треба форму виходу, ізоляцію й навантаження, а не сенсор.
Як перетворювач температури вимірює
Вимірювальний ланцюг починається на елементі. Елемент опору читають, пропускаючи через нього малий струм збудження і міряючи напругу на ньому; струм тримають низьким, щоб потужність, яку він розсіює в елементі, не підняла температуру елемента на помітну величину. Термопару читають як напругу, і оскільки ця напруга виникає між вимірювальним спаєм і клемами, де закінчуються проводи, температуру цих клем треба міряти й компенсувати.
Далі сигнал лінеаризують і масштабують. Елемент опору йде за опублікованою кривою, термопара за поліномом свого літерного типу, і перетворювач несе ту лінеаризацію, яку інакше довелося б робити приймальному пристрою. Розрізнення вхідного каскаду й похибка перетворювача це різні величини: перетворювач із розрізненням, значно більшим за заявлену похибку, є нормою, бо розрізнення має бути незалежним обмеженням, а не підігнаним під похибку.
Вихідний каскад веде струмове коло. У двопровідному виконанні та сама пара проводів несе живлення і сигнал, і струм, який споживає перетворювач, і є вимірюванням, тому перетворювач має працювати на тій напрузі, що лишилася після того, як свою частку взяла решта кола. Тому бюджет кола є справжнім обмеженням: напруга живлення, мінімальна робоча напруга перетворювача, приймальний резистор і опір кабелю всі додаються, і точка, у якій перетворювач уже не може дістати 20 mA, є точкою, у якій схема перестає працювати. Саме тому навантаження й живлення вказують разом і саме тому важче навантаження скорочує припустиму довжину лінії.
Ще два моменти визначають, чи монтаж міряє те, що має. Перший це місце холодного спаю: перетворювач у головці сенсора компенсує сам, поруч із клемами, а той, що стоїть у щиті, покладається на компенсаційний кабель, який до нього доходить. Другий це ізоляція. Там, де сенсор торкається заземленого металу або де кілька каналів читає одна карта, перетворювач чи розділювач, що відокремлює вхід від виходу, не дає колу нести шлях між точками, які не мають бути з'єднані.
Варіанти конфігурації
Більшу частину специфікації визначають саме ці рішення, а не клас похибки. Кожне обмежує наступне, тому їх узгоджують по порядку.
| Рішення | Варіанти на вибір | Що це насправді визначає |
| Тип входу | Типи елементів опору й літерні типи термопар, зазвичай обираються налаштуванням, а не апаратно | Які сенсори модуль може читати. Вхід має відповідати сенсору в роботі: модуль, налаштований на одну родину, дає правдоподібне й неправильне значення з іншої. |
| Вхідне коло | Дво-, три- або чотирипровідне для елемента опору; прямий термопарний провід для термопари | Скільки опору проводів лишається у відліку. На елементі опору двопровідне з'єднання додає проводи до елемента і постає як фіксований зсув; трипровідне компенсує однакові проводи. |
| Форма виходу | Двопровідне 4-20 mA, трипровідна напруга або чотирипровідна схема з живленням від кола чи окремим | Що може прийняти приймальний пристрій і скільки проводів потрібно монтажу. Двопровідне це звична технологічна відповідь і та, якої чекає більшість вхідних карт. |
| Монтаж | Шайба в головці сенсора, модуль на DIN-рейку, польовий корпус із кабельними вводами або рейковий розділювач на кілька каналів | Де відбувається перетворення, а отже й де холодний спай і завади. Перетворювач у головці скорочує шлях малого сигналу; рейковий модуль збирає канали в щиті. |
| Ізоляція | Без ізоляції, вхід від виходу або вхід, вихід і живлення окремо | Чи існує шлях між колом сенсора й колом керування. Гальванічна ізоляція і робить плаваючий сенсор придатним до читання, і не дає каналам впливати один на одного. |
| Призначений діапазон | Діапазон температур, відображений на виході, виставлений під час замовлення і зазвичай регульований | Розрізнення, доступне в робочому діапазоні, і те, що діється поза ним. Вузький діапазон розрізняє дрібно і раніше впирається в межу; широкий ніколи не впирається і розрізняє грубо. |
Як вибрати перетворювач температури
| Чинник | Як це з'ясувати | Чому це визначає відповідь |
| Сенсор у роботі | Назвіть тип елемента й з'єднання: Pt100 у трьох проводах, Pt1000 у двох, термопара типу K. | Звідси випливає налаштування входу, а з ним і кількість проводів. Помилка тут це найпоширеніша причина, чому перетворювач показує значення близьке, але не правильне. |
| Бюджет кола | Додайте приймальний резистор, опір кабелю й мінімальну робочу напругу перетворювача, тоді перевірте, чи живлення ще може дати 20 mA. | Це той розрахунок, який вирішує, чи двопровідний перетворювач узагалі працюватиме. Важчий приймальний резистор або довша лінія можуть вивести схему за межі живлення, і симптом це відлік, який перестає зростати на верху діапазону. |
| Призначений діапазон | Виставте діапазон за робочим діапазоном процесу, а не за повним діапазоном сенсора. | Розрізнення виходу розподілене по діапазону, тому вужчий діапазон розрізняє краще всередині нього. Ціна цього в тому, що все поза діапазоном уже не відображене, і значення насичення має відрізнятися від справжнього відліку. |
| Де відбувається перетворення | Вирішіть між перетворювачем у головці та модулем у щиті чи на рейці. | Прилад у головці компенсує на клемах і скорочує шлях малого сигналу. Рейковий модуль підходить для багатьох каналів в одному місці та для наявної лінії компенсаційного кабелю. |
| Вимога до ізоляції | З'ясуйте, чи сенсор торкається заземленого металу і чи кілька каналів ділять одну вхідну карту. | Ізоляція роз'єднує кола, які інакше були б з'єднані через коло. Там, де зонд приварений до апарата чи машини, вона зазвичай не є необов'язковою. |
| Зовнішні умови | Укажіть температуру довкілля в місці монтажу, вологість і те, чи класифіковане місце чи там обмивання. | Перетворювач у головці стоїть на гарячому кінці й бачить температуру процесу через головку; щитовий бачить щит. Обидва мають межі, нижчі за межі сенсора, якому вони служать. |
Найближчі альтернативи
Це типи, якими зазвичай виявляється запит на перетворювач температури, і точка, у якій вибір справді визначається.
| Найближча альтернатива | Чим вона відрізняється від перетворювача температури |
| Температурні сенсори опору | Виконує вимірювання. Перетворювач не має власного чутливого елемента, тому ці два зазвичай замовляють разом: сенсор визначає діапазон і похибку, а перетворювач визначає, як сигнал виглядатиме, коли дійде. |
| Термопари | Створює напругу, яку читає перетворювач, і це той сенсор, який найбільше потребує перетворювача, бо його сигнал малий, а холодний спай треба обробляти. На короткій лінії з приладом поруч термопару підключають напряму і перетворювача не ставлять. |
| Термоперетворювачі опору | Голий елемент опору, поставлений як деталь із виводами. Він має те саме відношення до перетворювача, що й повний зонд: перетворювач його читає, а там, де елемент поставлено без клемної головки, перетворювач зазвичай ставлять окремо від нього. |
| Індикатори температури | Показує значення, а не перетворює його. Індикатор приймає сигнал кола або сигнал сенсора і показує його; перетворювач створює той сигнал кола, який індикатор читав би, і багато щитових приладів поєднують обидві ролі. |
| Реле температури | Дає контакт у заданій точці, а не безперервне значення, і його обирають для блокувань, а не для вимірювання. Там, де потрібні і відлік, і відключення, відлік іде від перетворювача, а відключення є окремою функцією. |
| Регулятори температури | Читає сенсор і веде нагрівач або охолоджувач до уставки. Регулятор зазвичай приймає сенсор напряму, тому перетворювач додають перед ним лише там, де лінія довга або сигнал треба розділити. |
Перетворювач обирають останнім, і саме він робить першу відповідь придатною для пропозиції. Укажіть сенсор, навантаження кола, живлення й місце монтажу, і решта випливе.
Що додати до запиту
Перша відповідь може бути пропозицією, а не набором запитань, якщо запит містить ці дані. Якщо цифра невідома, надішліть опис задачі, і ми підтвердимо, що з нього випливає.
- Тип сенсора і кількість проводів, які він використовує
- Діапазон температур і призначений діапазон виходу
- Потрібна похибка та стандарт, за яким її зазначено
- Форма виходу й приймальний пристрій із його вхідним опором
- Напруга живлення, доступна в місці монтажу
- Довжина кабельної лінії та переріз уже прокладених проводів
- Місце монтажу: головка сенсора, DIN-рейка, польовий корпус або рейковий розділювач
- Кількість каналів і те, чи можуть входи мати спільний зворотний провід
- Ізоляція та будь-яка вимога до вибухонебезпечної зони
- Кількість, порт призначення та потрібна дата постачання