Питајте петоро људи шта значи „ПТ100“ и обично ћете добити „неку врсту температурног сензора“ као потпун одговор. То је у реду ако само ћаскате -, али ако ви пишете спецификације куповине, празнине у том одговору су управо тамо где се проблеми појављују касније: сензор који добро очитава на клупи, али се помера када је заварен у заштитни поклопац, или онај који је технички исправан, али је повезан на погрешан начин за предајник који напаја.
Овај чланак покрива механику начина на који ПТ100 заправо мери температуру, практичне разлике између типова сензора између којих ћете бирати и - јер вам теорија само до сада - доводи до стварне ситуације у којој је погрешна грешка једног од ових детаља изазвала мерљив проблем на производној линији.
Шта је ПТ100 у ствари
ПТ100 је отпорни температурни детектор (РТД) - платинасти елемент чији се електрични отпор мења на познат, поновљив начин како се температура мења. „100“ у називу је вредност отпора на 0 степени: тачно 100 ома. Загрејте, отпор се пење; охлади се, отпор пада.
Платина није једини метал који ради ово - РТД никла и бакра такође постоје -, али платина је победила за индустријску употребу јер не оксидира лако, одржава своју калибрацију током година термичког циклуса, а њена крива отпора је довољно добро-дефинисана да је међународно стандардизована. Тај стандард је ИЕЦ 60751, и то је документ на који се у техничким подацима сваког реномираног произвођача тихо позива чак и када то не кажу директно.
Физички, елемент се налази унутар металног омотача - обично од нерђајућег челика 316, понекад Инцонел или Хастеллои за гадне медије - са водећим жицама које иду до предајника или аналогне улазне картице контролера. Сам сензор нема екран и логику; само мења отпор. Све остало се дешава низводно.
Физика иза читања
Зашто се отпор мења са температуром
Како се платина загрева, атомске вибрације се повећавају, што отежава кретање електрона кроз решетку - отпор расте. Ова веза није линеарна у целом опсегу, али је довољно блиска и довољно добро-окарактерисана да је обухваћена једначином, а не само табелом за тражење: Календар-Ван Дусен једначина.
За температуре изнад 0 степени, поједностављени облик је:
Рт=Р0 [1 + Ат + Бт²]
Р0 је 100 ома за ПТ100, а А и Б су фиксне константе из ИЕЦ 60751. Испод 0 степени се додаје трећи члан јер се крива мало другачије савија доле. Не морате да запамтите ово -, али вреди знати да постоји, јер је то разлог зашто ће се „ПТ100“ једног произвођача и „ПТ100“ другог произвођача слагати једно са другим на датој температури, уместо да свако има своју приватну криву.
Један број вредан памћења: на 100 степени, стандардни ПТ100 очитава отприлике 138,5 ома. Ако решавате проблем са сензором помоћу мултиметра и он није ни близу онога што би требало да буде 100 степени, нешто није у реду - или елемент, ожичење или ваша претпоставка о томе на којој је температури заправо.
Постоји и подела о којој треба да знате пре него што наручите: „европска крива“ (алфа=0.00385) је стандард свуда ван Северне Америке, док се старија „америчка крива“ (0,00392) још увек појављује на некој застарелој опреми. Мешање ова два на накнадној уградњи је класичан извор очитавања температуре која је искључена за неколико степени без очигледног разлога.
Претварање отпора у број који можете прочитати
Предајник пропушта малу струју кроз елемент, мери напон на њему, израчунава отпор и примењује криву да испљуне температуру. То је то. Ово је такође разлог зашто је ПТ100 у основи бескористан без предајника или улазне картице са РТД-могућношћу иза њега - сензор је само половина ланца мерења.
Детаљ ожичења који заправо узрокује проблеме на терену
Овде многе одлуке о куповини иду по злу, и ретко је зато што је неко био неопрезан - то једноставно није очигледно осим ако вам неко није рекао.
2-виреје најјефтинији, али отпор саме оловне жице се додаје директно у очитавање. Преко 30-метара кабла та грешка више није тривијална. Новчана казна за кратке стазе или некритично праћење; није добро за било шта што желите да контролишете.
3-виреје подразумевана за већину индустријских радова. Трећа жица омогућава предајнику да процени и поништи отпор електроде, под претпоставком да су три проводника усклађена по дужини и ширини. Добар баланс цене и тачности, због чега ћете га наћи на већини процесних трансмитера који се данас продају.
4-вирескоро у потпуности уклања грешку отпора електроде одвајањем струјних -проводних и напонских{1}}осетних жица. Ово је оно што желите за референтне стандарде за калибрацију или било где где су делићи степена заправо важни -, али то је претерано и додатни трошак за много општих тачака за праћење.
Грешка коју најчешће видим није одабир погрешног типа ожичења у изолацији -, већ наручивање 3-жичног сензора за предајник који је конфигурисан за 2-жични улаз, или обрнуто. Сензор и инструмент морају да се слажу, а тај детаљ је лако пропустити када су набавка и инструментација две различите особе које раде на два различита документа.
Жичани{0}}намотани у односу на танке{2}}елементе
Жица{0}}намотанаелементи - платинаста жица намотана око керамичког или стакленог језгра - имају тенденцију да изузетно добро држе калибрацију током дугог века трајања и великих температурних промена. Они су скупљи и механички мало крхкији.
Танак{0}}филмелементи се праве наношењем платине на керамичку подлогу, слично као што је направљен микрочип. Мањи су, јефтинији за производњу у великим количинама и боље подносе вибрације -, због чега су у великој мери преузели општу индустријску и ОЕМ употребу. Замена је-ужи опсег номиналне температуре у поређењу са верзијама са премиум жицама{4}}намотаним, иако се за већину процесних радова том плафону заправо никада не приступа.
Ако је ваша примена блага - размислите о ХВАЦ каналима, општи надзор резервоара - танки- филм је скоро увек економичан и разуман избор. Сачувајте -намотавање жице за апликације на високим{5}}температурама или{{6}дуготрајним{7}}вековима где додатна стабилност враћа трошкове.
ПТ100 у односу на термопар против ПТ1000
Купци нови утемпературна инструментацијачесто питају шта од ова три заправо треба да прецизирају.
Против атермоелемент, ПТ100 побеђује у прецизности и дуготрајној-стабилности у ниском-до-средњем опсегу (отприлике -200 степени до 850 степени) и не захтева компензацију хладног споја. Термопар побеђује тамо где су температуре веће него што платина може да поднесе, или где вам је потребан бржи одговор и може да живи са мањом прецизношћу.
Против аПТ1000, принцип рада је идентичан - иста платина, иста физика - само 1000 ома на 0 степени уместо 100. Тај већи отпор базе чини грешку у оловној-жици пропорционално мањом, тако да ПТ1000 често може да се извуче са 2-жицом од 2-жице, без оловке за ПТ10. То чини ПТ1000 уобичајеним избором у аутоматизацији зграда, где су каблови дугачки, али не јурите за прецизношћу на нивоу лабораторије.
Прави случај: када "довољно близу" није било
Операција{0}}прераде хране која је покретала линију за пастеризацију је недељама добијала недоследна очитавања температуре шарже - ништа драматично, само неколико степени одступања које се повремено појављивало и није било у корелацији ни са чим очигледним у самом процесу. Одржавање је већ једном заменило сензор, претпоставило да је решило проблем и наставило даље. Вратило се месец дана касније.
Испоставило се да је стварни узрок ожичење, а не сензор: оригинална 3-жична ПТ100 је замењена јединицом другог добављача чији се мерач проводних жица мало разликовао од првобитне серије, што је одбацило компензацију отпора{5}}вода коју је предајник израчунавао. На папиру, оба сензора испуњавају спецификације. У пракси, неусклађеност је била довољно велика да избаци очитавање изван толеранције која је била важна за време задржавања пастеризације - параметар безбедности хране, а не козметички.
Поправка није била бољи сензор. Стандардизовао је мерач и дужину проводних жица на свим резервним залихама за ту линију и додао брзу проверу отпора на амбијенталној температури као корак-инспекције пре него што је било који нови сензор пуштен у рад. Лекција се генерализује: ПТ100 је тачан колико и цео мерни ланац око њега, а „исти број дела“ не значи увек „иста стварна жица“.
Шта заправо треба проверити пре него што наручите
За већину купаца, одлука се своди на пет питања, отприлике овим редоследом важности:
- Који је опсег температуре процеса и колико треба да буде чврста толеранција?Ово одлучује да класа тачности - Класа Б (±0,30 степени на 0 степени) покрива најопштији надзор; Класа А или 1/3 ДИН вреди премија за контролне петље или регулисане процесе.
- Какво ожичење очекује ваш предајник или ПЛЦ картица?Потврдите ово пре наручивања, а не после -, то је најчешћи узрок проблема са пољем које је могуће избећи.
- Који је материјал омотача и пречник сонде прикладан за ваш процесни медијум и притисак?Корозивне апликације или апликације високог{0}}притиска обично захтевају и заштитни поклопац, како за заштиту, тако и за замену сензора без искључивања.
- Да ли вам је потребан предајник{0}}на глави?Конвертовање у сигнал од 4-20 мА директно на сензору побољшава отпорност на буку на дугим кабловима и вреди додатног трошка у окружењима са електричном буком.
- Који је ваш план калибрације и замене?Сензори се померају током година термичког циклуса. Критични процеси се обично проверавају годишње; ниске-тачке праћења улога могу трајати дуже.
Напомене о инсталацији које вреди знати
Дубина уметања је важнија него што већина људи очекује - сензорски врх треба да досегне стварни проток или медијум, а не само да пробије зид цеви или ћете на крају мерити гранични слој уместо процеса. Заштитни омотачи су вредни додатних трошкова где год су притисак, корозија или потреба за заменом на топлом{2}}фактор. А ако решавате проблем са очитавањем које изгледа погрешно, проверите отпор на познатој референтној температури (ледена вода је јефтина, поуздана референца од 0 степени) пре него што претпоставите да је проблем у предајнику или у самом процесу.
Боттом Лине
Физика иза ПТ100 је једноставна и није се променила деценијама - отпор платине расте предвидљиво са температуром, а тај однос је стандардизован тако да се инструменти различитих произвођача међусобно слажу. Оно у чему купци заправо погреше није сам избор сензора; то су детаљи око тога - конфигурација ожичења, конзистентност проводне жице, материјал омотача за стварне услове процеса. Набавите их тачно у фази спецификације, а сензорски део је лак део.
Ако набављате ПТ100 сензоре за одређену линију или део опреме, испоручиоцу шаљете температурни опсег, потребну класу тачности, тип ожичења и окружење за инсталацију -, а не само број дела -, обично је оно што раздваја сензор који ради од сензора који се два пута замењује пре него што неко открије прави проблем.
Често постављана питања
Да ли је ПТ100 исто што и РТД?
Не - ПТ100 је један специфичан тип РТД, направљен од платине са отпором од 100 ома на 0 степени. РТД је шира категорија, која такође укључује ПТ500, ПТ1000 и сензоре на бази никла- или бакра-.
Колико је тачно ПТ100 сензор?
Класа Б је тачна до око ±0,30 степени на 0 степени. Класа А то затеже на отприлике ±0,15 степени. Високо{5}}прецизни 1/10 ДИН сензори достижу ±0,03 степена, што је углавном лабораторијска или калибрација-стандардна спецификација, а не нешто опште потребно за праћење процеса.
Да ли ПТ100 може да поднесе-температуре испод нуле?
Да, стандардне јединице су оцењене на око -200 степени, што покрива већину криогених и хладних ланаца апликација без потребе за било шта специјализованим.
Зашто неки ПТ100 сензори имају три или четири жице уместо две?
Додатне жице омогућавају инструменту да одузме отпор саме водеће жице, која би се иначе рачунала као део температурног сигнала - грешка која расте са дужином кабла.
Референце
- Међународна електротехничка комисија.ИЕЦ 60751 - Индустријски платинасти отпорни термометри и платинасти температурни сензори.
- Национални институт за стандарде и технологију (НИСТ).ИТС-90 Референтни подаци за температурну скалу и платинумску термометрију отпорности.
- Омега Енгинееринг.Референтни водич за РТД (отпорни температурни детектор).
- Флуке Цорпоратион.Калибрација: филозофија у пракси - отпорна термометрија.
