Por ejemplo, a 0 ℃ es aproximadamente 100 Ω y a 100 ℃ es aproximadamente 138,5 Ω.
Entonces, al hacer juicios en el sitio sobre la temperatura de Pt100, en realidad se debe medir primero su valor de resistencia actual y luego convertirlo a la temperatura correspondiente en grados Celsius según la relación entre resistencia y temperatura.
Cuando el transmisor mide Pt100, le proporciona al sensor una corriente de medición relativamente pequeña y estable y luego mide el voltaje en ambos extremos. Utilizando el voltaje y la corriente, se calcula el valor de resistencia.
R = U/I
Una vez obtenido el valor de resistencia, el transmisor lo convierte a la temperatura real según la escala estándar de Pt100.
Este proceso se puede entender como: Temperatura → Resistencia → Valor de temperatura → Señal estándar.
III. Cableado de la serie Pt100
El valor de resistencia de Pt100 no es alto, por lo que la resistencia de los cables de conexión afectará el resultado de la medición.
Por ejemplo, si Pt100 actualmente tiene 110 Ω, pero los dos cables tienen una resistencia total de 2 Ω, cuando se mide en el sistema de dos cables, el instrumento verá 112 Ω, y estos 2 Ω adicionales también se calcularán como la resistencia de Pt100, y la temperatura final mostrada será mayor.
Por tanto, la ventaja del sistema de dos hilos es que el cableado es sencillo, pero la desventaja también es obvia. La resistencia del cable en el campo se incluirá en el resultado de la medición.
El sistema de tres cables compensa la resistencia de los cables de conexión a través del circuito de medición y se usa ampliamente en campos industriales.
El sistema de cuatro cables separa la línea de corriente de medición y la línea de detección de voltaje, lo que puede reducir aún más el error causado por la resistencia de los cables de conexión y es adecuado para ocasiones con requisitos de mayor precisión.
Cuando encuentre una temperatura Pt100 que sea constantemente alta o baja en el campo, no asuma inmediatamente que la sonda está rota. El método de cableado, la resistencia del cable, si el terminal de conexión está suelto y si hay oxidación, todo esto debe verificarse en conjunto.
IV. Medición de temperatura del termopar
El método de medición de los termopares es diferente al del Pt100.
Los termopares y el Pt100 no se basan en el mismo principio. Están compuestos por dos conductores metálicos diferentes. Por ejemplo, el termopar tipo K comúnmente utilizado en el campo suele ser níquel-cromo-níquel-silicio.
Estos dos metales están soldados entre sí en el extremo frontal para formar el extremo de medición. Mientras exista una diferencia de temperatura entre el extremo de medición y el extremo de referencia, se generará un potencial termoeléctrico.
Este voltaje es muy pequeño, generalmente del nivel de milivoltios.
Después de que cambia la temperatura, el potencial termoeléctrico también cambiará.
El proceso de conversión de señal puede entenderse como: la diferencia de temperatura primero se convierte en una señal muy pequeña de milivoltios y luego el instrumento convierte esta señal de milivoltios en temperatura.
Después de conectar el transmisor de temperatura al termopar, la tarea principal es medir la señal de milivoltios emitida por él y luego calcular la temperatura de acuerdo con las características correspondientes a diferentes números de escala, como tipo K, tipo J, tipo S y tipo T.
Los materiales utilizados para los termopares tipo K, tipo J, tipo S y tipo T son diferentes, y la relación correspondiente entre temperatura y potencial termoeléctrico también es diferente. Por lo tanto, los parámetros del transmisor deben ser consistentes con el tipo de termopar en el campo.
V. Compensación de unión fría
El termopar refleja la diferencia de temperatura entre el extremo de medición y el extremo de referencia.
Supongamos que el extremo de medición se coloca en un horno a 500 ℃ y el otro extremo está conectado al transmisor de temperatura. En este momento, el potencial termoeléctrico generado por el termopar no sólo está relacionado con la temperatura en el horno, sino también con la temperatura cerca del terminal de conexión del transmisor.
Si cambia la temperatura ambiental en el terminal de conexión, el potencial termoeléctrico correspondiente también cambiará para la misma temperatura del horno.
Por lo tanto, el transmisor de temperatura del tipo de entrada de termopar detectará la temperatura cerca del terminal de conexión y calculará esta influencia, que es la compensación de unión fría.
Si la temperatura del termopar fluctúa aleatoriamente, se desplaza lentamente o no coincide con la situación real en el sitio, generalmente verifique si los polos positivo y negativo están conectados al revés, si el cable de compensación se usa correctamente, si la temperatura cerca del terminal de conexión cambia significativamente y luego verifique si hay un problema con la compensación de la unión fría.
VI. ¿Por qué es necesario transmitir?
El Pt100 transmite cambios de resistencia, mientras que el termopar transmite señales de milivoltios. Ambas señales son adecuadas para mediciones in situ y no son adecuadas para enviarse muy lejos, a la sala de control.
El Pt100 es susceptible a la influencia de la resistencia de la línea.
La amplitud de la señal del termopar es muy pequeña. Las interferencias electromagnéticas generadas por motores, convertidores de frecuencia y cables de alta potencia en el campo también pueden afectar fácilmente la estabilidad de la medición.
Por lo tanto, se agregarán transmisores de temperatura en el sitio. Primero, estas señales sin procesar se recopilarán, luego se amplificarán, filtrarán, compensarán y linealizarán, y finalmente se unificarán en señales estándar que sean más fáciles de recibir para PLC y DCS.
Las formas de salida comunes incluyen 4-20 mA, 0-10 V, HART, RS485, Modbus, etc.
Entre ellos, 4-20 mA se usa ampliamente en el campo.
Siete. Salida de 4-20 mA
Por ejemplo, si un transmisor de temperatura tiene un rango de 0-200 ℃ y la salida es de 4-20 mA, entonces 0 ℃ corresponde a 4 mA y 200 ℃ corresponde a 20 mA. Los valores intermedios son generalmente proporcionales al rango. 0 ℃ corresponde a 4 mA, 100 ℃ corresponde a 12 mA y 200 ℃ corresponde a 20 mA.
Si se mide que la corriente en el circuito de campo es de 16 mA, entonces la temperatura se puede convertir usando el método de "restar 4 mA de la corriente real, dividir por 16 mA, multiplicar por el rango y sumar el límite inferior del rango". Sustituyendo el rango de 0-200 ℃: (16-4) ÷ 16 × 200 = 150 ℃.
Por tanto, 16 mA corresponden a 150 ℃.
4mA también tiene una función práctica como punto inicial del rango.
En circunstancias normales, incluso si la temperatura real está exactamente en el límite inferior del rango, todavía debería haber aproximadamente 4 mA de corriente en el circuito; si cae cerca de 0 mA, generalmente no es una señal de temperatura normal y es necesario verificar cuidadosamente la fuente de alimentación, el cableado, los terminales y todo el circuito de corriente.
4-20 mA se usa ampliamente en el campo y una razón importante es que es relativamente fácil de manejar para transmisiones de larga distancia. Habrá una cierta caída de voltaje en la línea o alguna interferencia electromagnética en el campo, y es relativamente más fácil de manejar en comparación con otros métodos.
VIII. Procesamiento interno
Después de recibir la señal del sensor, el transmisor de temperatura también pasa por varios pasos de procesamiento.
1. Adquisición de Señal.
El transmisor está conectado en la parte frontal al Pt100, que mide el cambio de resistencia; está conectado al termopar, que mide la señal de milivoltios. Por lo tanto, la configuración de los parámetros debe ser consistente con el tipo de sensor real en el campo.
2. Amplificación y Filtrado.
La salida del termopar es de varios milivoltios a varias decenas de milivoltios. La señal es relativamente pequeña, por lo que normalmente es necesario amplificar la parte frontal del transmisor y filtrar tanto como sea posible el ruido y la interferencia traídos desde el campo.
3. Linealización.
Ya sea Pt100 o termopar, sus señales y temperatura originales no se pueden calcular simplemente desde el principio hasta el final utilizando una simple proporción. Por lo tanto, la conversión interna del instrumento debe seguir las características de escala estándar correspondientes.
4. Compensación y Corrección.
Para los termopares, además de la conversión de escala, también se debe realizar la compensación de la unión fría; Algunos transmisores de temperatura inteligentes corregirán aún más la desviación de temperatura, el punto cero o la desviación del sensor del circuito interno.
Después de estos pasos de procesamiento de señales, el transmisor convierte la temperatura final en 4-20 mA o la envía a PLC, DCS, medidores de pantalla o sistemas de adquisición a través de métodos de comunicación digital HART o bus de campo.
IX. Sistema de dos hilos
Muchos transmisores de temperatura de 4-20 mA utilizan un método de conexión de dos cables.
Estos dos cables son responsables tanto del suministro de energía como de la transmisión de la señal de medición.
El transmisor, la fuente de alimentación y el módulo de entrada analógica del sistema de control están conectados en serie en el mismo circuito de corriente. El transmisor obtiene la potencia necesaria para su funcionamiento del circuito y convierte la información de temperatura en 4-20 mA ajustando la corriente del circuito.
Los transmisores de temperatura de dos cables comunes en el campo, donde la fuente de alimentación y la señal de 4-20 mA utilizan el mismo par de cables, suministran energía al transmisor y devuelven la señal de medición al sistema de control.
X. Resumen
Si la indicación de temperatura en el lugar es inexacta, no significa necesariamente que el transmisor de temperatura esté defectuoso.
El circuito de medición de temperatura es: sensor de temperatura → cable de conexión → bloque de terminales → transmisor de temperatura → circuito de 4-20 mA → módulo de entrada analógica → PLC o DCS.
No importa qué parte de esta cadena esté defectuosa, la temperatura que se muestra en el control central puede ser anormal. Por lo tanto, al solucionar problemas, uno no debe centrarse únicamente en el sensor o transmisor.
Por lo tanto, al realizar la investigación, un enfoque más eficaz es realizar las comprobaciones paso a paso en la dirección de transmisión de la señal.
El transmisor de temperatura no "mide la temperatura" directamente, sino que convierte y transmite con precisión la señal de temperatura entre el sensor local y el sistema de control.
-- Extraído de la cuenta oficial de un par
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