على سبيل المثال، عند 0 درجة مئوية يكون حوالي 100 أوم، وعند 100 درجة مئوية يكون حوالي 138.5 أوم.
لذلك عند إصدار أحكام في الموقع حول درجة حرارة Pt100، يتم في الواقع قياس قيمة مقاومتها الحالية أولاً، ثم تحويلها إلى درجة الحرارة المقابلة بالدرجات المئوية بناءً على العلاقة بين المقاومة ودرجة الحرارة.
عندما يقيس جهاز الإرسال Pt100، فإنه يعطي المستشعر تيار قياس صغير ومستقر نسبيًا، ومن ثم يقيس الجهد عند طرفيه. وباستخدام الجهد والتيار، يتم حساب قيمة المقاومة.
ص = ش / أنا
بعد الحصول على قيمة المقاومة، يقوم جهاز الإرسال بتحويلها إلى درجة الحرارة الفعلية وفقًا للمقياس القياسي Pt100.
يمكن فهم هذه العملية على النحو التالي: درجة الحرارة → المقاومة → قيمة درجة الحرارة → الإشارة القياسية.
ثالثا. أسلاك سلسلة Pt100
قيمة المقاومة Pt100 ليست عالية، وبالتالي فإن مقاومة أسلاك التوصيل ستؤثر على نتيجة القياس.
على سبيل المثال، إذا كانت قيمة Pt100 تبلغ حاليًا 110Ω، لكن المقاومة الإجمالية للسلكين تبلغ 2Ω، فعند قياسها في نظام السلكين، سيشاهد الجهاز 112Ω، وسيتم أيضًا حساب 2Ω الإضافية كمقاومة Pt100، وستكون درجة الحرارة النهائية المعروضة أعلى.
ولذلك، فإن ميزة نظام السلكين هي أن الأسلاك بسيطة، ولكن العيب واضح أيضًا. سيتم إدخال مقاومة الكابل في الحقل في نتيجة القياس.
يقوم النظام ثلاثي الأسلاك بتعويض مقاومة أسلاك التوصيل من خلال دائرة القياس ويستخدم على نطاق واسع في المجالات الصناعية.
يفصل نظام الأسلاك الأربعة بين خط تيار القياس وخط كشف الجهد، مما يمكن أن يقلل بشكل أكبر من الخطأ الناتج عن مقاومة أسلاك التوصيل ومناسب للمناسبات ذات متطلبات الدقة العالية.
عند مواجهة درجة حرارة Pt100 مرتفعة أو منخفضة باستمرار في الحقل، لا تفترض على الفور أن المسبار مكسور. طريقة الأسلاك، ومقاومة الكابل، وما إذا كانت محطة الاتصال مفكوكة، وما إذا كانت هناك أكسدة، كل ذلك يحتاج إلى التحقق معًا.
رابعا. قياس درجة الحرارة الحرارية
تختلف طريقة قياس المزدوجات الحرارية عن Pt100.
لا تعتمد المزدوجات الحرارية وPt100 على نفس المبدأ. وهي مكونة من موصلين معدنيين مختلفين. على سبيل المثال، عادة ما تكون المزدوجات الحرارية من النوع K شائعة الاستخدام في هذا المجال هي النيكل والكروم والنيكل والسيليكون.
يتم لحام هذين المعدنين معًا في الواجهة الأمامية لتشكيل نهاية القياس. طالما أن هناك اختلاف في درجة الحرارة بين نهاية القياس والنهاية المرجعية، سيتم إنشاء إمكانات كهروحرارية.
هذا الجهد صغير جدًا، بشكل عام عند مستوى الميليفولت.
بعد تغير درجة الحرارة، ستتغير الإمكانات الحرارية أيضًا.
يمكن فهم عملية تحويل الإشارة على النحو التالي: يصبح الفرق في درجة الحرارة أولاً إشارة ميلي فولت صغيرة جدًا، ثم يقوم الجهاز بتحويل إشارة الميليفولت هذه إلى درجة حرارة.
بعد توصيل جهاز إرسال درجة الحرارة بالمزدوجة الحرارية، تكون المهمة الرئيسية هي قياس خرج إشارة الميليفولت بها، ثم حساب درجة الحرارة وفقًا للخصائص المقابلة لأرقام المقياس المختلفة مثل النوع K، والنوع J، والنوع S، والنوع T.
تختلف المواد المستخدمة في المزدوجات الحرارية من النوع K، والنوع J، والنوع S، والنوع T، كما تختلف العلاقة المقابلة بين درجة الحرارة والإمكانات الحرارية الكهربائية. ولذلك، يجب أن تكون معلمات جهاز الإرسال متسقة مع نوع المزدوجة الحرارية في المجال.
V. تعويض الوصلة الباردة
تعكس المزدوجة الحرارية فرق درجة الحرارة بين نهاية القياس والنهاية المرجعية.
لنفترض أن طرف القياس تم وضعه في فرن بدرجة حرارة 500 درجة مئوية، والطرف الآخر متصل بجهاز إرسال درجة الحرارة. في هذا الوقت، لا تتعلق الإمكانات الكهروحرارية الناتجة عن المزدوجة الحرارية بدرجة الحرارة في الفرن فحسب، بل ترتبط أيضًا بدرجة الحرارة بالقرب من محطة توصيل جهاز الإرسال.
إذا تغيرت درجة الحرارة البيئية عند طرف التوصيل، فإن الجهد الكهربي الحراري المقابل سيتغير أيضًا لنفس درجة حرارة الفرن.
ولذلك، فإن جهاز إرسال درجة الحرارة من نوع الإدخال المزدوج الحراري سوف يكتشف درجة الحرارة بالقرب من محطة الاتصال ويحسب هذا التأثير، وهو تعويض الوصلة الباردة.
إذا كانت درجة حرارة المزدوجة الحرارية تتقلب بشكل عشوائي، أو تنجرف ببطء، أو لا تتطابق مع الوضع الفعلي في الموقع، بشكل عام، تحقق مما إذا كانت الأقطاب الموجبة والسالبة متصلة بشكل عكسي، وما إذا كان سلك التعويض يستخدم بشكل صحيح، وما إذا كانت درجة الحرارة بالقرب من محطة الاتصال تتغير بشكل كبير، ثم تحقق مما إذا كانت هناك مشكلة في تعويض الوصلة الباردة.
سادسا. لماذا تحتاج إلى نقل
ينقل Pt100 تغيرات المقاومة، بينما ينقل المزدوج الحراري إشارات الميليفولت. كلتا هاتين الإشارتين مناسبتان للقياس في الموقع وغير مناسبتين لإرسالهما بعيدًا إلى غرفة التحكم.
Pt100 عرضة لتأثير مقاومة الخط.
سعة الإشارة للمزدوجة الحرارية صغيرة جدًا. يمكن أيضًا أن يؤثر التداخل الكهرومغناطيسي الناتج عن المحركات ومحولات التردد والكابلات عالية الطاقة في الميدان بسهولة على استقرار القياس.
ولذلك، سيتم إضافة أجهزة إرسال درجة الحرارة في الموقع. أولاً، سيتم جمع هذه الإشارات الأولية، ثم تضخيمها، وتصفيتها، وتعويضها، وجعلها خطية، وأخيرًا توحيدها في إشارات قياسية يسهل على PLC و DCS استقبالها.
تتضمن نماذج الإخراج الشائعة 4-20 مللي أمبير، 0-10 فولت، هارت، RS485، مودبوس، إلخ.
من بينها، 4-20mA يستخدم على نطاق واسع في هذا المجال.
سبعة. خرج 4-20 مللي أمبير
على سبيل المثال، إذا كان جهاز إرسال درجة الحرارة لديه نطاق من 0 إلى 200 درجة مئوية والإخراج هو 4-20 مللي أمبير، فإن 0 درجة مئوية يتوافق مع 4 مللي أمبير و200 درجة مئوية يتوافق مع 20 مللي أمبير. القيم بينهما تتناسب بشكل عام مع النطاق. 0 درجة مئوية يتوافق مع 4 مللي أمبير، 100 درجة مئوية يتوافق مع 12 مللي أمبير، 200 درجة مئوية يتوافق مع 20 مللي أمبير.
إذا تم قياس التيار في دائرة المجال بـ 16 مللي أمبير، فيمكن تحويل درجة الحرارة باستخدام طريقة "طرح 4 مللي أمبير من التيار الفعلي، وتقسيمها على 16 مللي أمبير، وضربها في النطاق، وإضافة الحد الأدنى للنطاق". استبدال نطاق 0-200 درجة مئوية: (16-4) ÷ 16 × 200 = 150 درجة مئوية.
لذلك، 16 مللي أمبير يقابل 150 درجة مئوية.
تتمتع 4mA أيضًا بوظيفة عملية كنقطة بداية للنطاق.
في الظروف العادية، حتى لو كانت درجة الحرارة الفعلية عند الحد الأدنى للنطاق تمامًا، فيجب أن يظل هناك حوالي 4 مللي أمبير من التيار في الدائرة؛ إذا انخفضت إلى ما يقرب من 0 مللي أمبير، فعادةً ما لا تكون هذه إشارة درجة حرارة عادية، ويجب فحص مصدر الطاقة والأسلاك والمحطات الطرفية والدائرة الحالية بأكملها بعناية.
يستخدم 4-20 مللي أمبير على نطاق واسع في هذا المجال، وأحد الأسباب المهمة هو أنه من السهل نسبيًا التعامل معه عند النقل لمسافات طويلة. سيكون هناك انخفاض معين في الجهد على الخط أو بعض التداخل الكهرومغناطيسي في المجال، ويكون التعامل معه أسهل نسبيًا مقارنة بالطرق الأخرى.
ثامنا. المعالجة الداخلية
بعد استقبال الإشارة من المستشعر، يخضع جهاز إرسال درجة الحرارة أيضًا لعدة خطوات معالجة.
1. الحصول على الإشارة.
يتم توصيل جهاز الإرسال بـ Pt100 في المقدمة، والذي يقيس تغير المقاومة؛ وهو متصل بالمزدوجة الحرارية التي تقيس إشارة الميليفولت. ولذلك، يجب أن تكون إعدادات المعلمة متسقة مع نوع المستشعر الفعلي في الميدان.
2. التضخيم والتصفية.
يتراوح خرج المزدوجة الحرارية من عدة ميلي فولت إلى عدة عشرات من الميلي فولت. تكون الإشارة صغيرة نسبيًا، لذا عادةً ما تحتاج الواجهة الأمامية لجهاز الإرسال إلى تضخيم ويجب تصفية الضوضاء والتداخل الناتج من المجال قدر الإمكان.
3. الخطية.
سواء أكانت Pt100 أو المزدوجة الحرارية، لا يمكن حساب إشاراتها الأصلية ودرجة حرارتها ببساطة من البداية إلى النهاية باستخدام نسبة بسيطة. لذلك، يجب أن يتبع التحويل الداخلي للأداة خصائص المقياس القياسي المقابل.
4. التعويض والتصحيح.
بالنسبة للمزدوجات الحرارية، بالإضافة إلى تحويل المقياس، يجب أيضًا إجراء تعويض الوصلة الباردة؛ ستعمل بعض أجهزة إرسال درجة الحرارة الذكية على تصحيح انحراف درجة حرارة الدائرة الداخلية أو نقطة الصفر أو انحراف المستشعر.
بعد خطوات معالجة الإشارة هذه، يقوم جهاز الإرسال بتحويل درجة الحرارة النهائية إلى 4-20mA، أو يرسلها إلى PLC، DCS، عدادات العرض، أو أنظمة الاستحواذ من خلال طرق الاتصال الرقمية HART أو fieldbus.
تاسعا. نظام ثنائي الأسلاك
تستخدم العديد من أجهزة إرسال درجة الحرارة 4-20 مللي أمبير طريقة اتصال بسلكين.
هذان السلكان مسؤولان عن كل من مصدر الطاقة ونقل إشارة القياس.
يتم توصيل جهاز الإرسال ومصدر الطاقة ووحدة الإدخال التناظرية لنظام التحكم على التوالي في نفس الدائرة الحالية. يحصل جهاز الإرسال على الطاقة اللازمة لتشغيله من الدائرة ويحول معلومات درجة الحرارة إلى 4-20 مللي أمبير عن طريق ضبط تيار الدائرة.
أجهزة إرسال درجة الحرارة ذات السلكين الشائعة في الميدان، حيث يستخدم مصدر الطاقة وإشارة 4-20 مللي أمبير نفس زوج الأسلاك، وكلاهما يوفر الطاقة إلى جهاز الإرسال ويعيدان إشارة القياس إلى نظام التحكم.
عاشراً: الملخص
إذا كان عرض درجة الحرارة في الموقع غير دقيق، فهذا لا يعني بالضرورة أن جهاز إرسال درجة الحرارة معيب.
دائرة قياس درجة الحرارة هي: مستشعر درجة الحرارة ← سلك التوصيل ← الكتلة الطرفية ← جهاز إرسال درجة الحرارة ← دائرة 4-20 مللي أمبير ← وحدة الإدخال التناظرية ← PLC أو DCS.
بغض النظر عن الجزء المعيب في هذه السلسلة، فإن درجة الحرارة المعروضة على وحدة التحكم المركزية قد تكون غير طبيعية. لذلك، عند استكشاف الأخطاء وإصلاحها، لا ينبغي للمرء أن يركز فقط على المستشعر أو جهاز الإرسال.
ولذلك، عند إجراء التحقيق، فإن النهج الأكثر فعالية هو إجراء الفحوصات خطوة بخطوة على طول اتجاه إرسال الإشارة.
لا يقوم جهاز إرسال درجة الحرارة "بقياس درجة الحرارة" مباشرة، بل يقوم بتحويل وإرسال إشارة درجة الحرارة بدقة بين المستشعر الموجود في الموقع ونظام التحكم.
- مقتبس من الحساب الرسمي لأحد الأقران
Yuyao Huangong automation instruments factory