Меню

Pt1000 датчик температуры принцип работы

Датчики температуры

Принцип работы

Термометры сопротивления (терморезисторы, термосопротивления)

Термометр сопротивления (Resistance Thermometer) — датчик для измерения температуры, принцип действия которого основан на зависимости электрического сопротивления от температуры.

Термосопротивления могут быть металлические (платина, никель, медь) или полупроводниковые.

Для большинства металлов температурный коэффициент сопротивления положителен — их сопротивление растёт с ростом температуры. Для полупроводников без примесей он отрицателен — их сопротивление с ростом температуры падает.

Термисторы

Термисторы – это полупроводниковые термосопротивления с большим температурным коэффициентом.

  • PTC-термисторы (Positive Temperature Coefficient), обладают свойством резко увеличивать свое сопротивление, когда достигнута заданная температура – широко используются для защиты двигателей
  • NTC-термисторы (Negative Temperature Coefficient), обладают свойством резко уменьшать свое сопротивление при достижении заданной температуры

PT100, PT1000

Платиновые термометры сопротивления (Platinum Resistance Thermometers) обладают высокой стойкостью к окислению и большой точностью измерения.

Кремниевые терморезисторы с положительным коэффициентом сопротивления, отличаются высокой линейностью характеристики, высоким быстродействием, надёжной твёрдотельной конструкцией и небольшой стоимостью.

Схемы включения термосопротивления в измерительную цепь

  • 2-х проводная схема используется там, где не требуется высокой точности, так как сопротивление присоединительных проводов суммируется с измеренным сопротивлением, что приводит к появлению дополнительной погрешности
  • 3-х проводная схема обеспечивает значительно более точные измерения, т.к. появляется возможность измерить сопротивление подводящих проводов и вычесть его из суммарного измеренного сопротивления
  • 4-х проводная схема — наиболее точная схема, обеспечивает полное исключение влияния подводящих проводов

Сравнение термометров сопротивления с термопарами

  • выше точность и стабильность
  • можно исключить влияние сопротивления присоединительных проводов на результат измерения при использовании 3-х или 4-х проводной схемы измерений
  • практически линейная характеристика
  • не требуется компенсация холодного спая
  • малый диапазон измерений
  • не могут измерять высокую температуру.

Термопары

Термопара (Thermocouple) — это два проводника из разных металлов, спаянные в одной точке. Эта точка измерения температуры называется — рабочий спай. Свободные концы называются холодным спаем. Если рабочий спай нагреть относительно холодного спая, то между свободными концами возникает напряжение (термо-ЭДС), пропорциональное разности температур.

Так как с помощью термопары всегда измеряется разность температур, то, чтобы определить температуру точки измерения, свободные концы у холодного спая должны содержаться при известной неизменной температуре.

Подключение к ПЛК

Холодные концы подключаются (непосредственно или с помощью компенсационных проводов, которые должны быть выполнены из тех же металлов, что и термопара) к клеммам соответствующего аналогового входа (с соблюдением полярности!) промышленного контроллера, который программно выполняет компенсацию температуры холодного спая и рассчитывает температуру в точке измерения.

При внутренней компенсации контроллер использует температуру модуля, к которому подключена термопара. При более точной внешней компенсации эталонная температура холодного спая измеряется с помощью дополнительного термометра сопротивления, который подключается к специальному входу контроллера.

Читайте также:  Датчик заднего хода хово евро 2

Типы термопар

Термопары отличаются диапазоном измеряемых температур и погрешностью измерений.

Преимущества термопар

Недостатки

Термостаты

Термостат (Thermostat) – это регулятор, который поддерживает постоянную температуру воздуха или жидкости в системах отопления, кондиционирования и охлаждения.

Как выбрать

Измеряемая среда

  • Измеряемая среда (выхлопные газы, морская вода, бензин и т.п.)
  • Диапазон рабочих температур измеряемой среды
  • Давление измеряемой среды
  • Скорость потока измеряемой среды.

Окружающая среда

Первичный преобразователь

Чувствительный элемент (сенсор)

Способ монтажа защитной арматуры в резервуары и трубопроводы:

Схема электрического подключения для терморезистора:

Защитная трубка (гильза)

Соединительные кабели:

Соединительная головка:

  • Степень защиты корпуса
  • Материал (алюминий, нержавеющая сталь, пластик)
  • Тип кабельного ввода
  • Материал электрических контактов (позолоченные).

Преобразователь

  • Тип преобразователя:
    • встраиваемый в соединительную головку (Head)
    • для монтажа на DIN-рейку
    • для полевой установки на кронштейне, с индикатором
  • Тип подключаемого датчика:
    • термосопротивление
    • термопара
    • универсальный
  • Количество подключаемых датчиков к одному преобразователю
  • Вычисление (при подключении нескольких датчиков)
    • среднего значения
    • разности температур
  • Схема электрического подключения:
    • 2-х проводная
    • 3-х проводная
    • 4-х проводная
  • Точность измерения
  • Повторяемость измерения
  • Цикл измерения
  • Единицы измерения
  • Характеристика:
    • линейная
    • программируемая
  • Смещение нулевой точки
  • Контроль:
    • обрыва линии
    • короткого замыкания
  • Питание
  • Выходной сигнал:
    • токовый 4..20мА
      • гальваническая изоляция
      • сигнал ошибки
      • защита от обратной полярности
    • HART
    • PROFIBUS PA
    • Foundation Fieldbus.

Источник

Как работает датчик Pt100?

Датчик температуры EPIC® SENSORS Pt100

  • Основан на принципе измерения сопротивления
  • Материалом является платина с сопротивлением 100 Ом при температуре 0 °C
  • Платина имеет положительный коэффициент зависимости сопротивления от температуры; с ростом температуры растёт сопротивление
  • Изменение сопротивления от температуры (линейный к-т): 0,39 Ом/1 °C
  • Основным отличием является долговременная стабильность по сравнению с другими методами измерения температуры, за год не хуже, чем 0,2 Ом/0 °C.

Конструкции датчиков Pt100

  • В одном датчике может быть несколько термосопротивлений Pt100: 1, 2 или 3 × Pt-100 (наиболее часто используется 1 × Pt-100).
  • Для разных измерительных цепей датчик может быть произведён в разных вариантах: 2-, 3- or 4-проводное подключение (наиболее точным является 4-проводное).
  • Даже в стандартном варианте наши промышленные датчики Pt100 являются виброустойчивыми, для экстремальных применений возможна усиленная виброустойчивость.

Классы точности Pt100

Стандарт МЭК 60751 определяет классы точности термометров сопротивления Pt100 и соответствующие допуски. Кратко, классы допуска для проволочных резисторов, используемых в датчиках EPIC® SENSORS, следующие:

  • Класс A
    • применим в температурном диапазоне -100 . +450 °C
    • 0 °C = ± 0,15 °C, 100 °C = ± 0,35 °C
    • стандартный датчик EPIC® SENSORS, рекомендуется 4-проводное подключение
  • Класс B
    • применим в температурном диапазоне -196 . +600 °C
    • 0 °C = ± 0,3 °C, 100 °C = ± 0,8 °C
  • Класс B 1/3 DIN
    • дробное значение, основанное на классе B, неприменимо на всём диапазоне измерений
    • 0 °C = ± 0,3 / 3 °C
  • Класс B 1/10 DIN
    • дробное значение, основанное на классе B, неприменимо на всём диапазоне измерений
    • 0 °C = ± 0,3 / 10 °C

    Цвета проводов Pt100

    • Цвета проводов, присоединяемых к термосопротивлению Pt100, определены стандартом EN 60751. Цвета проводов для 2-, 3- and 4-проводного подключения указаны в каждом типе датчиков, также можно кликнуть по изображению ниже.

    Источник

    Особенности термосопротивления Pt100 и принцип работы

    Термодатчики являются основными элементами во многих системах управления. Термосопротивление PT100 – это один из видов приборов, которые могут использоваться. Существуют также приборы Pt-500, Pt-100, 10K. Конкретно этот вид изготавливается на основе платины, но можно встретить и медные, и никелевые. В нашей статье мы рассмотрим особенности датчиков измерения температуры.

    Основные особенности прибора

    Платиновое термосопротивление Pt100 является достаточно распространенным элементом, так как у него очень хорошее соотношение качества и цены. Его можно использовать как отдельный прибор для измерения. Но можно встроить в гильзу иного устройства, чтобы осуществлять учет данных изменения температуры. Главное при этом – правильно учесть диаметр гильзы, чтобы не было большой разницы диаметров. В этом случае удастся обеспечить наилучшее условие для того, чтобы анализировать температуру сред.

    Обычно такие датчики применяются для того, чтобы контролировать температуру в системах вентиляции, теплоэнергетических установках, а также иных отраслях.

    Принцип функционирования

    В основе лежат элементы из платины, у которых сопротивление при 0 градусов равно 100 Ом. Стоит отметить, что у платины имеется положительный коэффициент. А это означает, что сопротивление растет при увеличении температуры. У некоторых приборов в одном корпусе может быть заключено сразу три термоэлемента. Но чаще всего в промышленности используют термосопротивление Pt100 «Овен» с одним элементом. «Овен» — это отечественная компания, которая занимается производством и продажей оборудования для автоматизации и измерения данных.

    В зависимости от разновидности измерительной цепи, используется определенный способ подключения – двух-, трех-, четырехпроводной. От того, где и для чего используется устройство, вы можете подобрать наиболее приемлемую характеристику. Термосопротивления Pt-100 можно использовать для измерения температуры газов или жидкостей. Впрочем, его можно применять и для контроля температуры продуктов в пищевой промышленности.

    Эти приборы могут быть совместимы с устройствами, у которых аналогичное входное сопротивление. Максимальная температура, которую позволяет измерять датчик – около 350 градусов. Но в пике может выдерживать скачки до 400 градусов. Но это усредненные значения, зависят они от производителя. Для одних датчиков рабочий диапазон -40..+90, для других уже -50..+250. Но есть и модели, которые работают и в диапазоне -100..+600.

    Когда нельзя сделать монтаж?

    Не допускается монтаж устройств в таких условиях:

    1. Если слишком высокий уровень вибрации.
    2. Большая вероятность нанесения повреждения корпуса.
    3. Агрессивная химическая среда.
    4. Взрывоопасная среда.
    5. В непосредственной близости к источникам электрических помех.

    Технические характеристики прибора

    Технические особенности датчика (в пример взято термореле):

    1. Корпус изготавливается из нержавеющей стали.
    2. Масса – 600 гр.
    3. Размеры 62х66х67 см. Не учитывается размер непосредственно чувствительного элемента датчика.
    4. Может измерять температуры в диапазоне -50..+100 градусов.
    5. Максимальное значение погрешности – 2%.
    6. Максимальная потребляемая мощность – 2 Вт.
    7. Влажность среды, в которой происходит работа – 80% при температуре 35 градусов.
    8. Давление – 0,01..1,6 МПа.

    При проведении монтажных работ крайне важно соблюдать требования техники безопасности. На предприятиях монтаж этих устройств осуществляется лицами, прошедшими соответствующий инструктаж. Они также должны быть обучены работе с оборудованием. Установка, демонтаж и проведение осмотра возможно только при условии отключения питания от устройства.

    Почему ломаются датчики?

    Всего можно выделить три причины, по которым происходит выход из строя элемента:

    1. Нарушены правила эксплуатации.
    2. Отказ одного или нескольких элементов реле.
    3. Слабый крепеж датчика.

    Чтобы избежать преждевременного выхода из строя, нужно перед установкой и обслуживанием изучить внимательно инструкцию.

    Как происходит работа датчика?

    Принцип работы не очень сложный. Как мы говорили, в основе находится платиновый элемент, у которого при 0 градусов сопротивление равно 100 Ом. Если речь идет о датчике, например, Pt1000, то у него, соответственно, сопротивление уже будет 1000 Ом (1 кОм). У платиновых приборов коэффициент положительный, поэтому при возрастании температуры увеличивается и сопротивление.

    На рисунке вы можете видеть подключение термосопротивления Pt100. Мы упоминали о том, что существует несколько вариантов подключений – с двумя, тремя или четырьмя проводами. Какой выбрать – решать только вам. Но нужно отметить, что наилучшая точность будет у четырехпроводного прибора. Но если вам не нужна высокая точность, то разумнее использовать двухпроводные датчики.

    Существует также два класса точности – А и В. Последний разделяется на два подкласса – В1/3DIN и В1/10DIN. Они не могут самостоятельно использоваться на целиковом диапазоне температур.

    Подведем итоги

    Очень часто датчики Pt-100 используются в теплоэнергетике, чтобы поддерживать заданную температуру в измеряемой среде. Также часто их используют для автоматической системы регулировки обогрева. Это позволяет автоматизировать производство и снизить затраты на управление системами.

    Нередко датчики устанавливаются в подводных и подземных трубопроводах. У изделия очень высокое качество, что гарантирует большой срок службы. Если правильно проведен монтаж, конечно. Характеристики термосопротивления Pt100 достаточно хорошие, что позволяет использовать прибор в любых сферах.

    Диапазон рабочих температур достаточно большой, что позволяет использовать прибор практически в любой отрасли. Также датчик может контролировать состояние воздушной среды. Поэтому может использоваться в складских и производственных помещениях, у которых имеются определенные требования к среде и климату. Утилизация должна проводиться по правилам, которые относятся к переработке электроотходов.

    Источник

Adblock
detector