Por exemplo, a 0°C é aproximadamente 100Ω e a 100°C é aproximadamente 138,5Ω.
Portanto, ao fazer julgamentos no local sobre a temperatura do Pt100, na verdade é necessário primeiro medir seu valor de resistência atual e, em seguida, convertê-lo na temperatura correspondente em graus Celsius com base na relação entre resistência e temperatura.
Quando o transmissor mede Pt100, ele fornece ao sensor uma corrente de medição relativamente pequena e estável e, em seguida, mede a tensão em ambas as extremidades. Usando a tensão e a corrente, o valor da resistência é calculado.
R = você / eu
Após a obtenção do valor da resistência, o transmissor o converte na temperatura real de acordo com a escala padrão do Pt100.
Este processo pode ser entendido como: Temperatura → Resistência → Valor da temperatura → Sinal padrão.
III. Fiação Série Pt100
O valor da resistência do Pt100 não é alto, portanto a resistência dos fios de conexão afetará o resultado da medição.
Por exemplo, se o Pt100 estiver atualmente em 110Ω, mas os dois fios tiverem uma resistência total de 2Ω, quando medido no sistema de dois fios, o instrumento verá 112Ω, e esses 2Ω adicionais também serão calculados como a resistência do Pt100, e a temperatura final exibida será maior.
Portanto, a vantagem do sistema de dois fios é que a fiação é simples, mas a desvantagem também é óbvia. A resistência do cabo no campo será incluída no resultado da medição.
O sistema de três fios compensa a resistência dos fios de conexão através do circuito de medição e é amplamente utilizado em campos industriais.
O sistema de quatro fios separa a linha de medição de corrente e a linha de detecção de tensão, o que pode reduzir ainda mais o erro causado pela resistência dos fios de conexão e é adequado para ocasiões com requisitos de maior precisão.
Ao encontrar uma temperatura Pt100 consistentemente alta ou baixa no campo, não presuma imediatamente que a sonda está quebrada. O método de fiação, a resistência do cabo, se o terminal de conexão está solto e se há oxidação, tudo isso precisa ser verificado em conjunto.
4. Medição de temperatura por termopar
O método de medição dos termopares é diferente do Pt100.
Os termopares e o Pt100 não se baseiam no mesmo princípio. Eles são compostos por dois condutores metálicos diferentes. Por exemplo, o termopar tipo K comumente usado em campo é geralmente níquel-cromo - níquel-silício.
Esses dois metais são soldados na extremidade frontal para formar a extremidade de medição. Enquanto houver uma diferença de temperatura entre a extremidade de medição e a extremidade de referência, será gerado um potencial termoelétrico.
Esta tensão é muito pequena, geralmente no nível de milivolts.
Após as mudanças de temperatura, o potencial termoelétrico também mudará.
O processo de conversão de sinal pode ser entendido como: A diferença de temperatura primeiro se torna um sinal de milivolts muito pequeno e, em seguida, o instrumento converte esse sinal de milivolts em temperatura.
Depois que o transmissor de temperatura é conectado ao termopar, a principal tarefa é medir o sinal de milivolts emitido por ele e, em seguida, calcular a temperatura de acordo com as características correspondentes a diferentes números de escala, como tipo K, tipo J, tipo S e tipo T.
Os materiais usados para termopares tipo K, tipo J, tipo S e tipo T são diferentes, e a relação correspondente entre temperatura e potencial termoelétrico também é diferente. Portanto, os parâmetros do transmissor precisam ser consistentes com o tipo de termopar em campo.
V. Compensação de Junção Fria
O termopar reflete a diferença de temperatura entre o final de medição e o final de referência.
Suponha que a extremidade da medição seja colocada em um forno de 500 ℃ e a outra extremidade esteja conectada ao transmissor de temperatura. Neste momento, o potencial termoelétrico gerado pelo termopar não está apenas relacionado à temperatura no forno, mas também à temperatura próxima ao terminal de conexão do transmissor.
Se a temperatura ambiente no terminal de conexão mudar, o potencial termoelétrico correspondente também mudará para a mesma temperatura do forno.
Portanto, o transmissor de temperatura do tipo entrada termopar detectará a temperatura próxima ao terminal de conexão e calculará essa influência, que é a compensação da junção fria.
Se a temperatura do termopar flutuar aleatoriamente, variar lentamente ou não corresponder à situação real no local, geralmente verifique se os pólos positivo e negativo estão conectados inversamente, se o fio de compensação é usado corretamente, se a temperatura perto do terminal de conexão muda significativamente e, em seguida, verifique se há algum problema com a compensação da junta fria.
VI. Por que precisa transmitir
O Pt100 transmite alterações de resistência, enquanto o termopar transmite sinais em milivolts. Ambos os sinais são adequados para medição no local e não são adequados para serem enviados muito longe da sala de controle.
O Pt100 é suscetível à influência da resistência da linha.
A amplitude do sinal do termopar é muito pequena. A interferência eletromagnética gerada por motores, conversores de frequência e cabos de alta potência no campo também pode afetar facilmente a estabilidade da medição.
Portanto, transmissores de temperatura serão adicionados no local. Primeiro, esses sinais brutos serão coletados, depois amplificados, filtrados, compensados e linearizados e, finalmente, unificados em sinais padrão que são mais fáceis de serem recebidos pelo PLC e DCS.
Os formulários de saída comuns incluem 4-20mA, 0-10V, HART, RS485, Modbus, etc.
Entre eles, 4-20mA é amplamente utilizado em campo.
Sete. Saída 4-20mA
Por exemplo, se um transmissor de temperatura tiver uma faixa de 0 a 200 ℃ e a saída for de 4 a 20 mA, então 0 ℃ corresponde a 4 mA e 200 ℃ corresponde a 20 mA. Os valores intermediários são geralmente proporcionais ao intervalo. 0°C corresponde a 4mA, 100°C corresponde a 12mA e 200°C corresponde a 20mA.
Se a corrente no circuito de campo for medida como 16mA, então a temperatura pode ser convertida usando o método de "subtrair 4mA da corrente real, dividir por 16mA, multiplicar pela faixa e adicionar o limite inferior da faixa". Substituindo a faixa de 0-200°C: (16-4) ÷ 16 × 200 = 150°C.
Portanto, 16mA corresponde a 150°C.
4mA também tem uma função prática como ponto de partida da faixa.
Em circunstâncias normais, mesmo que a temperatura real esteja exatamente no limite inferior da faixa, ainda deve haver cerca de 4mA de corrente no circuito; se cair para perto de 0mA, geralmente não é um sinal de temperatura normal e a fonte de alimentação, a fiação, os terminais e todo o circuito de corrente precisam ser verificados cuidadosamente.
4-20mA é amplamente utilizado em campo e um motivo importante é que é relativamente fácil de manusear para transmissão de longa distância. Haverá uma certa queda de tensão na linha ou alguma interferência eletromagnética no campo, e é relativamente mais fácil de lidar em comparação com outros métodos.
VIII. Processamento Interno
Após receber o sinal do sensor, o transmissor de temperatura também passa por diversas etapas de processamento.
1. Aquisição de Sinal.
O transmissor é conectado ao Pt100 na frente, que mede a variação da resistência; ele está conectado ao termopar, que mede o sinal em milivolts. Portanto, as configurações dos parâmetros devem ser consistentes com o tipo de sensor real em campo.
2. Amplificação e Filtragem.
A saída do termopar varia de vários milivolts a várias dezenas de milivolts. O sinal é relativamente pequeno, portanto a extremidade frontal do transmissor geralmente precisa ser amplificada e o ruído e a interferência trazidos do campo devem ser filtrados tanto quanto possível.
3. Linearização.
Seja Pt100 ou termopar, seus sinais originais e temperatura não podem ser simplesmente calculados do início ao fim usando uma proporção simples. Portanto, a conversão interna do instrumento deve seguir as características correspondentes da escala padrão.
4. Compensação e Correção.
Para termopares, além da conversão de escala, também deve ser feita a compensação da junta fria; alguns transmissores de temperatura inteligentes corrigirão ainda mais o desvio de temperatura do circuito interno, o ponto zero ou o desvio do sensor.
Após essas etapas de processamento do sinal, o transmissor converte a temperatura final em 4-20mA ou a envia para PLC, DCS, medidores de exibição ou sistemas de aquisição por meio de métodos de comunicação digital HART ou fieldbus.
IX. Sistema de dois fios
Muitos transmissores de temperatura de 4 a 20 mA usam um método de conexão de dois fios.
Esses dois fios são responsáveis pela alimentação e transmissão do sinal de medição.
O transmissor, a fonte de alimentação e o módulo de entrada analógica do sistema de controle são conectados em série no mesmo circuito de corrente. O transmissor obtém do circuito a potência necessária para sua operação e converte as informações de temperatura em 4-20mA ajustando a corrente do circuito.
Os transmissores de temperatura de dois fios comuns em campo, onde a fonte de alimentação e o sinal de 4-20mA usam o mesmo par de fios, ambos fornecem energia ao transmissor e retornam o sinal de medição ao sistema de controle.
X. Resumo
Se a exibição da temperatura no local for imprecisa, isso não significa necessariamente que o transmissor de temperatura esteja com defeito.
O circuito de medição de temperatura é: sensor de temperatura → fio de conexão → bloco terminal → transmissor de temperatura → circuito 4-20mA → módulo de entrada analógica → PLC ou DCS.
Não importa qual parte desta cadeia esteja com defeito, a temperatura exibida no controle central pode ser anormal. Portanto, ao solucionar problemas, não se deve focar apenas no sensor ou transmissor.
Portanto, ao conduzir a investigação, uma abordagem mais eficaz é realizar as verificações passo a passo ao longo da direção de transmissão do sinal.
O transmissor de temperatura não "mede a temperatura" diretamente, mas converte e transmite com precisão o sinal de temperatura entre o sensor local e o sistema de controle.
- Extraído da conta oficial de um colega
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