Притискна термопара

Притискна термопара міряє температуру поверхні машини або просвердленої точки, притискаючи до неї зонд на пружині. Вимірювальний спай сидить усередині невеликого нержавного наконечника, а корпус, що його несе, це поворотний затискач із винесеною пружиною, тож глибину занурення задають у точці вимірювання, а не фіксує довжина зонда. На машинах для лиття під тиском, екструдерах, прес-формах і нагрівальних стрічках це зазвичай і є практична різниця: зонд треба притиснути до сопла, циліндра або стрічки там, де нема місця для різьбового вузла й нема доступу для ключа.

Виконання на цій сторінці стандартно градування K, а градування E і елемент опору PT100 пропонують у тому самому корпусі. Градування K охоплює від 0 до 800 °C, градування E від 0 до 400 °C, PT100 від мінус 200 до 450 °C. Різьбова головка нержавна, M12 x 1,5, і відкручується, лишаючи просту притискну термопару там, де нема різьбової бобишки. Провід це оплітка з нержавної сталі поверх екранованого високотемпературного кабелю, довжиною від 1 до 5 м, а матеріал наконечника залізо.

Спай зварений, а не скручений. Наданий документ наголошує на цьому: два провідники з’єднані всередині наконечника аргонно-дуговим зварюванням і ізольовані високочастотною керамічною трубкою, що є іншою конструкцією, ніж поширена практика скручувати провідники разом, і саме ця різниця виявляється як стабільність у верхній частині діапазону.

Як працює термопара

Термопара дає напругу, а не опір. Два різнорідні метали, з’єднані в одній точці, утворюють малу різницю потенціалів, коли цей спай має іншу температуру, ніж інший кінець проводів, і напруга становить кілька десятків мікровольт на градус. Сенсору нічого не треба подавати, щоб він працював, і тому термопара пасує для верхньої частини діапазону температур, де елемент опору дрейфував би, і тому її можна зробити дуже малою.

Той самий принцип задає й обмеження. Оскільки напруга виникає між вимірювальним спаєм і клемами, де закінчуються проводи, температура цих клем стає частиною вимірювання: прилад мусить знати температуру клем і компенсувати її. Це також означає, що схему треба складати проводом відповідної термопари по всій довжині. Кожне місце, де провід термопари зустрічає мідний провідник, саме є спаєм термопари, і той, що не має температури клем, вносить похибку, а не з’єднання.

Дві форми спаю в наданому документі випливають із того, як зроблено наконечник. У заземленому спаї зварене з’єднання має ще й електричний контакт з оболонкою, тож тепло доходить до нього швидко й відгук швидкий, але вимірювальний ланцюг з’єднаний із тим, чого торкається оболонка. У незаземленому спаї з’єднання сидить ізольовано всередині наконечника, що ізолює ланцюг коштом повільнішого відгуку. Документ пропонує обидві форми й не наводить часу відгуку ні для однієї, тож вибір роблять з міркувань монтажу, а не за опублікованою цифрою.

Ще дві практичні властивості випливають із конструкції. Оплітка поверх кабелю є механічним захистом і екраном одночасно, що важливо на машині з приводами й нагрівачами, де незахищений сигнал у мілівольтах ловить завади. І оболонка нержавна, тоді як наконечник залізний, тож зонд терпить контакт із машиною, не роблячи провід жорстким і крихким так, як зробив би простий полімерний кабель біля гарячої стрічки.

Як вибрати притискну термопару

Починають із температури й приладу. Градування йде за діапазоном: K до 800 °C, E до 400 °C або варіант PT100 там, де елемент опору краще пасує приладу. Далі рішення вже нав’язане, бо сенсор мусить мати той самий тип входу, що й температурний прилад, до якого його під’єднують. PT100 на вході градування K дає правдоподібний і неправильний показ, і наданий документ позначає саме це.

Далі монтаж. Там, де на машині в точці вимірювання є різьбова бобишка, нержавна головка M12 x 1,5 вкручується в неї, а пружина задає контактний тиск. Там, де її нема, головку відкручують і зонд затискають безпосередньо. Посадкове місце затискача 11,5 мм усередині й 13 мм зовні за висоти 18 мм, а версії 12 мм і 14 мм доступні на замовлення, тож посадкове місце має відповідати бобишці або отвору, у якому сидить.

Далі форма спаю, заземлений або незаземлений, з наведених вище причин: швидкість проти ізоляції.

Далі провід. Стандартний ряд від 1 до 5 м, причому 1 м, 5 м і 7 м названі звичайними довжинами, а інші довжини на замовлення. Траса довша за стандартний ряд означає подовження, а подовження треба робити з того самого проводу термопари з відповідними роз’ємами; наданий документ їх не визначає. Там, де провід іде близько гарячої поверхні або вздовж рухомої осі, захищає його саме оплітка, і мінімальний радіус згину для неї не наведено.

Нарешті закінчення. Виделкові наконечники стандартні, червоний до плюса й синій до мінуса. Там, де клема приладу не приймає виделку, штирові наконечники роблять на замовлення.

Обмеження та пункти для підтвердження

Сенсор сам собою не є простежуваним засобом вимірювання. Наданий документ не дає ні класу точності, ні допуску для термопари, ні часу відгуку, тож ця сторінка наводить діапазони, але не невизначеність вимірювання. Там, де відлік треба захищати, термопару слід поєднати з перетворювачем або приладом, похибка якого відома й, бажано, перевірена за опорним.

Провід це межа, яку легко проґавити. Зонд, розрахований на 800 °C на наконечнику, не означає, що провід витримує 800 °C, і наданий документ не наводить температурного класу кабелю чи його ізоляції. Тож точку вимірювання й трасу, якою йде провід, треба розглядати окремо.

Кілька властивостей, названих у документі, не мають кількісного вираження. Зонд описаний як здатний гнутися й витримувати високий тиск, але ні мінімального радіуса згину, ні цифри тиску не дано, тож ні те, ні те тут не публікують. Документ також дає стандартний ряд проводів від 1 до 5 м, а потім включає 7 м до звичайних довжин, що виходить за цей ряд, як його заявлено.

Нарешті ідентифікація лишається відкритою. Наданий документ дає градування в полі моделі, а не номер позиції, а градування спільне для кожного постачальника такої термопари, тож тут його не вживають як ідентифікатор. У замовленні слід назвати градування, форму спаю, довжину проводу, закінчення й розміри посадкового місця затискача.