Что такое термопара и как она работает. Какие типы термопар существуют. Где применяются термопары. Каковы преимущества и недостатки термопар. Как правильно выбрать термопару для измерения температуры.
Что такое термопара и как она работает
Термопара — это датчик для измерения температуры, состоящий из двух разнородных проводников, соединенных на одном конце. Принцип работы термопары основан на термоэлектрическом эффекте (эффекте Зеебека): при нагреве места соединения проводников возникает электродвижущая сила (ЭДС), пропорциональная разности температур между горячим и холодным спаями.
Основные элементы конструкции термопары:
- Два проводника из разных металлов или сплавов
- Горячий спай — место соединения проводников, помещаемое в измеряемую среду
- Холодный спай — свободные концы проводников, подключаемые к измерительному прибору
- Защитный чехол для изоляции проводников
При нагреве горячего спая возникает термо-ЭДС, которая измеряется вольтметром, подключенным к холодным концам. По величине термо-ЭДС определяется температура среды.
Основные типы термопар и их характеристики
Существует несколько стандартных типов термопар, различающихся материалами проводников и диапазоном измеряемых температур:
- Тип K (хромель-алюмель): -200…+1300°C
- Тип J (железо-константан): -40…+750°C
- Тип T (медь-константан): -250…+350°C
- Тип E (хромель-константан): -200…+900°C
- Тип N (нихросил-нисил): -270…+1300°C
- Тип S,R (платина-платинородий): 0…+1600°C
- Тип B (платинородий-платинородий): +600…+1700°C
Выбор типа термопары зависит от требуемого диапазона температур, точности и условий эксплуатации.
Области применения термопар
Термопары широко используются для измерения температуры в различных отраслях промышленности и науки:
- Металлургия и машиностроение
- Энергетика и теплотехника
- Химическая и нефтехимическая промышленность
- Пищевая промышленность
- Автомобилестроение
- Аэрокосмическая отрасль
- Научные исследования
Термопары применяются для контроля температуры в печах, котлах, двигателях, турбинах, химических реакторах и многих других установках.
Преимущества и недостатки термопар
Основные преимущества термопар:
- Широкий диапазон измеряемых температур (от -270 до +2500°C)
- Высокая точность измерений
- Быстрое время отклика
- Простота конструкции и надежность
- Низкая стоимость
- Возможность измерения в агрессивных средах
Недостатки термопар:
- Нелинейность характеристики преобразования
- Необходимость компенсации температуры холодного спая
- Подверженность электромагнитным помехам
- Ограниченный срок службы при высоких температурах
Особенности выбора и применения термопар
При выборе термопары для конкретного применения следует учитывать следующие факторы:
- Диапазон измеряемых температур
- Требуемая точность измерений
- Условия эксплуатации (агрессивные среды, вибрации и т.д.)
- Время отклика
- Совместимость с измерительным оборудованием
- Стоимость и срок службы
Для повышения точности измерений необходимо обеспечить правильную установку термопары, компенсацию температуры холодного спая и защиту от электромагнитных помех.
Компенсация холодного спая термопары
Компенсация холодного спая — важный аспект при работе с термопарами. Она необходима для устранения погрешности, возникающей из-за разности температур между холодным спаем термопары и входом измерительного прибора.
Основные методы компенсации холодного спая:
- Программная компенсация с использованием дополнительного датчика температуры
- Аппаратная компенсация с помощью специальных микросхем
- Использование термостата для поддержания постоянной температуры холодного спая
Правильная компенсация холодного спая позволяет значительно повысить точность измерений температуры термопарой.
Калибровка и поверка термопар
Для обеспечения высокой точности измерений термопары должны периодически проходить калибровку и поверку. Основные этапы этого процесса:
- Проверка целостности термопары и изоляции
- Измерение термо-ЭДС при нескольких эталонных температурах
- Сравнение полученных значений с номинальной характеристикой
- Определение погрешности и при необходимости корректировка
- Оформление свидетельства о поверке
Регулярная калибровка позволяет поддерживать заявленную точность термопар в течение всего срока эксплуатации.
Внимание! Если Вы обнаружили ошибку на сайте, то выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.
|
| ||||||||||
Данные средства дают высокую точность измерений, позволяют проводить их в широком диапазоне температур, а также имеют достаточно простое устройство и достаточно надежны.
Данное явление получило название эффект Зеебека. При этом величина термо-ЭДС зависит только от разности температур спаев и материалов проводников. Таким образом, по изменению величины термо-ЭДС можно определить соответствующее изменение температуры. Проводники принято называть термоэлектродами, а места соединения проводников — спаями.
В некоторых случаях разница достигает 5 °С.
В скобках указана максимальная температура при кратковременном измерении.
Все, что нужно знать о термопарах
Термоэлектрический преобразователь, или термопара (ТП) — высокоточный сенсор, используемый для температурных измерений. Отличие от прочих измерителей температуры — возникновение тока при нагревании спаянных электродов.
Где применяют термопары
Благодаря совместимости с мультиметрами, контроллерами, регуляторами температуры и прочими приборами область применения термопар обширна: от производственных установок до газовых котлов и бытовой техники.
Преобразователи способны работать в широком диапазоне. Поэтому наиболее часто их применяют для проверки и тестирования оборудования, связанного с высокими температурами:
Термоэлектрический преобразователь
- Топливные котлы;
- Бойлеры;
- Плиты;
- Паяльные установки;
- Устройства с горелками;
- Духовки;
- Печи;
- Автоматика отопительных систем;
- Металлургическое оборудование и пр.
Конструктивные особенности ТП
Конструктивно термоэлектрические преобразователи представляют собой 2 спаянных на одном конце разносплавных термоэлектрода, или проводника. Точку соединения называют также «головкой» или «горячей спайкой». Именно она нагревается и является чувствительным сегментом, проводящим измерения.
Разновидности ТП
Два других конца проводников называются «холодным спаем» и подсоединяются к вторичному устройству (регулятор температуры, мультиметр и пр.) для передачи и считывания показаний. Таким образом создается замкнутая цепь, которая позволяет определить уровень электродвижущей силы (ЭДС) и измерить температуру в инертной или окислительной среде.
Сама термопара помещается в защитный кожух из стали. Спаи могут располагаться в кожухе по-разному. Это могут быть один или два изолированных от корпуса спая или сдвоенный спай. Конструкция некоторых преобразователей включает в себя заземленный чувствительный элемент.
Встречаются также приборы с неизолированными, присоединенными к корпусу головками.
Принцип работы термоэлектрического преобразователя
Термоэлектрический эффект лежит в основе принципа действия термопары. Он также известен как эффект Зеебека (по имени ученого, открывшего его). Его суть: в замкнутой цепи проводников образуется термо-ЭДС. Для проведения измерений необходимо:
- Чтобы проводники были из разных сплавов;
- Чтобы температура проводников была разной.
В противном случае термоэлектрического эффекта не возникнет, и провести измерения не получится. Поэтому в конструкцию термопары включаются проводники из разных сплавов (хромель-алюмель, железо-константан, нихросил-нисил, хромель-копель и пр.)
В зависимости от материала преобразователь при нагревании создает термо-ЭДС. Но для каждого вида сплава рабочие диапазоны, процент погрешности и скорость измерения разные.
Принцип работы термопары
Для измерения температуры термопарой необходимо:
- Горячий спай поместить в измеряемую среду;
- Свободные два конца проводников подключить к измерительному прибору;
- Снять значения силы тока;
- По специальным графикам и таблицам определить температуру.
Некоторые измерительные устройства способны сразу определить температурный показатель. Это значительно ускоряет и упрощает процесс.
Особенности и погрешность термопар
Сами по себе термоэлектрические преобразователи довольно точны, и уровень погрешности низкий у любых типов проводников. Однако бывают случаи, когда погрешность нужно свести к минимуму. В таком случае холодные концы можно поместить в специальные капсулы, в которых температура контролируется приборами.
Кроме этого, термопары характеризуются рядом преимуществ:
- Широкий температурный диапазон;
- Устойчивость к механическим воздействиям;
- Стойкость к вибрациям;
- Высокая скорость реакции;
- Долгий срок службы.
Для того чтобы соединить датчики с удаленными микросхемами, можно использовать удлиняющий провод. Но важно, чтобы материал, из которого изготовлен провод, совпадал с материалом ТП.
Кабели к термопарам
К тому же, чем длиннее провод, тем больше вероятность возникновения помех. Поэтому при подключении необходимо подбирать кабель минимально возможной длины.
Также при необходимости важно обратить внимание на компенсацию холодного спая (КХС). Ее суть заключается в том, чтобы компенсировать разницу температур между измеряемым участком и термопарой. Вычисление КХС обычно ведется максимально близко к точке замера.
Существует возможность изготовить термопару самостоятельно. Но этот процесс весьма трудоемкий и затратный. Кроме того, подобное устройство может оказаться не надежным и не безопасным.
Поэтому для проведения замеров температуры обычно покупают термопары, изготовленные в соответствии с ГОСТ 6616-94, ГОСТ Р 8.
585-2001 и действующим стандартами МЭК. В каталоге СОЮЗ-ПРИБОР можно найти термоэлектрические преобразователи, соответствующие всем нормам и занесенные в Госреестр СИ РФ.
Основы проектирования системы измерения температуры термопары
Abstract
Для проектирования высокоточного интерфейса термопары требуется тщательно разработанная и реализованная схема. Первым шагом является понимание основных физических принципов этого широко используемого датчика температуры.
Изобретенные в 1921 году и приближающиеся к своему столетнему юбилею, термопары (ТП) продолжают обеспечивать ценную информацию для измерения температуры во многих приложениях, особенно в тех, которые связаны с очень высокими температурами. Во множестве важных промышленных и технологических приложений как термопары, так и резистивные датчики температуры (RTD) стали золотым стандартом измерения температуры. Хотя термометры сопротивления обладают большей точностью и воспроизводимостью, преимущества термопар включают:
- Больший диапазон измерения,
- Более короткое время отклика,
- Более низкая стоимость,
- Повышенная износостойкость,
- Собственное питание (сигнал возбуждения не требуется) и
- Без эффекта самонагрева.
По этим причинам термопары широко используются во многих различных приложениях. Однако проведение высокоточных измерений температуры с помощью термопар может оказаться сложной задачей. В этом примечании по применению обсуждаются способы оптимизации точности измерений. Во-первых, давайте опишем основы работы термопары.
Как работают термопары?
Когда источник напряжения прикладывается к куску металлической проволоки, электроны текут от положительной клеммы к отрицательной, и часть энергии теряется при нагревании металлической проволоки. Эффект Зеебека, открытый в 1821 году Томасом Иоганном Зеебеком, указывает на обратное явление. Когда к металлической проволоке прикладывается температурный градиент, создается электрический потенциал. Это физическая основа термопары.
| ?V = S(T) × ?T | (уравнение 1) |
Где ?V — градиент напряжения, ?T — градиент температуры, а S(T) — коэффициент Зеебека .
Коэффициент Зеебека зависит от материала, а также зависит от температуры. Напряжение в двух разных температурных точках на проводе равно интегрированию функции коэффициента Зеебека в диапазоне температур.
| (уравнение 2) |
Например, На рис. 1 показан кусок металлической проволоки черного цвета. T1, T2 и T3 представляют собой температуры в разных местах на проводе. T1, выделенный синим цветом, — самая холодная точка, а T3 — самая горячая точка. Напряжение между точками Т2 и Т1 равно . Точно так же напряжение между точками T 3 и точками T 1 равно . V 31 также равно из-за аддитивности определенного интеграла. Имейте это в виду, так как в этих указаниях по применению дополнительно объясняется преобразование напряжения термопары в температуру.
Рис. 1. Напряжение, создаваемое на токопроводящем проводе градиентом температуры.
Термопары состоят из двух разнородных материалов, обычно металлических проволок с разными функциями коэффициента Зеебека, S(T).
Почему необходимы два материала, если разница температур в одном материале приводит к разнице напряжений? Например, предположим, что металлическая проволока в Рис. 2 изготовлена из материала А. При наличии вольтметра с проводами зонда, также изготовленными из материала А, теоретически вольтметр не обнаружит никакого напряжения. Почему? Когда щупы подключены к концам проволоки, щупы действуют как удлинение металлической проволоки. Концы этого длинного провода, которые подключаются к входам вольтметра, имеют одинаковую температуру (T М ). Если концы провода имеют одинаковую температуру, разница температур по длине провода не приводит к разнице напряжений. Чтобы доказать это математически, мы вычисляем напряжение, накопленное по всей проволочной петле, начиная с положительного вывода вольтметра до отрицательного вывода.
| (уравнение 3) |
Используя аддитивное свойство интеграла, приведенное выше уравнение принимает вид:
| (уравнение 4) |
И, когда нижняя и верхняя границы пределов интеграла совпадают, результат интеграла равен V = 0,
Рис.
2. Подключение для измерения напряжения. Щупы и провода изготовлены из одного материала.
Если материал зонда изготовлен из материала В, как показано на рисунке 3.
| (уравнение 5) |
Упрощая интеграл, получаем
| (уравнение 6) |
В приведенном выше уравнении показано измерительное напряжение, равное интегралу разности функций коэффициента Зеебека для двух типов материалов. По этой причине термопары изготавливаются из двух разных металлов.
Рис. 3. Подключение для измерения напряжения. Щупы и провода изготавливаются из разных материалов.
Из схемы, показанной на Рисунок 3 и Уравнение 6 (уравнение 6), предполагая, что S A (T), S B (T) и напряжение, измеренное вольтметром, известны, мы все еще не можем рассчитать температуру при TH-переход (горячий спай), если не известна температура на TC-переходе (холодный спай).
На заре термопар ледяная баня, соответствующая 0 °C, использовалась в качестве эталонной температуры (отсюда и термин «холодный спай»), потому что этот метод недорог, очень легко доступен и температура саморегулируется. Эквивалентная схема показана на Рисунок 4 .
Рис. 4. Эквивалентная схема на рис. 3 с холодным спаем, помещенным в ледяную баню.
Хотя мы знаем эталонную температуру для схемы на рис. 3, решение интегрального уравнения для температуры горячего спая (T H ) нецелесообразно. Стандартные справочные таблицы доступны для всех распространенных типов термопар, поэтому пользователи могут найти температуру для соответствующего выходного напряжения. Но имейте в виду, что все стандартные справочные таблицы термопар были составлены с эталонной температурой 0°C.
Современная система термопар
Современная термопара, как показано на рис. 5 , состоит из двух разнородных металлических проводов, соединенных на одном конце.
Напряжение измеряется на открытых концах пары проводов. Эквивалентная схема показана на рис. 5. V OUT точно такое же, как уравнение, полученное ранее для рис. 3.
| (уравнение 7) |
Рис. 5. Современная конфигурация термопары.
Компенсация холодного спая
Температуру холодного спая (T C ) можно установить на 0°C с помощью ледяной ванны, но практически никто не будет использовать ведро ледяной воды в любой современной электрической системе. Метод компенсации холодного спая можно использовать для расчета температуры горячего спая, не прибегая к температуре холодного спая, равной 0°C, и действительно, температура холодного спая даже не должна быть постоянной. Этот метод просто использует отдельный датчик температуры для измерения температуры холодного спая (T С ). Нахождение температуры горячего спая (T H ) становится возможным, когда известно T C .
Кому-то это может показаться абсурдным. Если у нас есть датчик температуры для измерения температуры холодного спая, почему мы не можем использовать этот датчик температуры для измерения температуры горячего спая напрямую? Ответ прост. Диапазон температур холодного спая намного уже, чем температур горячего спая, поэтому датчику температуры не нужно выдерживать экстремальную температуру, как это делает термопара.
Расчет температуры горячего спая с компенсацией холодного спая
Как упоминалось выше, все стандартные справочные таблицы термопар были созданы с температурой холодного спая 0°C. Как же тогда использовать таблицы для определения температуры горячего спая в этом случае?
Представьте, что открытые концы указанной выше термопары удлинились, как показано на Рис. 6 . И воображаемые концы соединены с соединением с температурой 0°C. Если мы сможем вычислить значение V 0 , мы можем легко найти соответствующую температуру горячего спая, используя справочную таблицу.
Рис. 6. Термопара с воображаемым удлинением, подключенная к спаю с температурой 0°C.
Определим V 0 :
| (уравнение 8) |
| (уравнение 9) |
| (уравнение 10) |
| (уравнение 11) |
Первый член уравнения 10 (уравнение 10) точно такой же, как уравнение 7 (уравнение 7), которое получено из рисунка 5. Итак, эквивалентное выходное напряжение V C , и это известное значение, поскольку напряжение на холодном спае измеряется вольтметром. Второй член эквивалентен выходному напряжению термопары с температурой горячего спая, равной T C , и температурой холодного спая, равной 0°C. Начиная с Т C также измеряется отдельным датчиком температуры, мы можем использовать стандартную справочную таблицу, чтобы найти соответствующее напряжение Зеебека (V i ) для второго члена уравнения 10 (уравнение 10).
| V 0 = V C + V I | (уравнение 12) |
Теперь, когда мы знаем значение v 0 , соответствующая температура горячего спреда (T H 500 0 , соответствующая температура Hot Junction (T H 0 0 . ) можно определить с помощью стандартной справочной таблицы.
Шаги, описанные ниже, обобщают процедуру определения температуры горячего спая с компенсацией холодного спая.
- Измерьте температуру холодного спая (T C ) с помощью датчика температуры.
- Измерьте напряжение на холодном спае.
- Преобразуйте T C в напряжение (V i ), используя стандартную справочную таблицу.
- Рассчитать V 0 =V i +V C .
- Преобразуйте V 0 в температуру горячего спая (T H ), используя стандартную справочную таблицу.
Справочные таблицы стандартных термопар можно найти на веб-сайте базы данных термопар NIST ITS-90 http://srdata.nist.gov/its90/menu/menu.html (подготовлено Министерством торговли США, Национальными институтами стандартов и Технологии). Если реализация справочной таблицы в микроконтроллере нежелательна из-за нехватки памяти или по каким-либо другим причинам, NIST ITS-90 также предоставляет наборы формул для каждого типа термопары для преобразования температуры в напряжение и наоборот.
Основы проектирования системы для оптимизации точности измерения термопар
Рис. 7. Блок-схема базовой системы термопар
До сих пор это обсуждение рассматривало только теорию термопар; однако для оптимизации точности в реальной системе необходимо учитывать несколько моментов. Рисунок 7 показывает основные блоки сигнальной цепи термопары. Каждое устройство влияет на точность преобразования и должно быть тщательно выбрано, чтобы свести к минимуму ошибку.
Начиная с левой стороны рисунка, термопара подключена к разъему системной платы. Хотя термопара сама по себе является датчиком, она также может быть источником ошибки. Длинная термопара легко улавливает окружающие электромагнитные помехи. Экранирование провода может эффективно уменьшить шум.
Следующий компонент — усилитель. Важно выбрать усилитель с высоким входным сопротивлением, поскольку входное сопротивление усилителя и сопротивление термопары создают эффект делителя напряжения, как показано в уравнении 13 (уравнение 13). Чем выше входное сопротивление, тем меньше ошибок.
| (уравнение 13) |
Кроме того, усилитель повышает выходной сигнал термопары, который обычно находится в диапазоне милливольт. В то время как высокий коэффициент усиления с обратной связью усиливает как сигнал, так и шум, добавление фильтра нижних частот на вход АЦП устраняет большую часть шума. Фильтр нижних частот эффективен, потому что скорость преобразования АЦП для приложений измерения температуры обычно очень низкая, возможно, несколько отсчетов в секунду, поскольку температура не меняется очень быстро.
Наконец, встроенный датчик температуры должен располагаться очень близко к разъему холодного спая (в идеале касаясь концов термопарных проводов, но во многих случаях это невозможно), чтобы получить наилучшее измерение температуры холодного спая. Любая ошибка в измерении холодного спая отражается на расчете температуры горячего спая.
Пример схемы термопары
Более детальное изображение.
Рис. 8. Эталонная конструкция с универсальным входом, позволяющая измерять напряжение, ток и напряжение с помощью RTD или термопары.
Эталонный проект с универсальным входом MAXREFDES67# ( рис. 8 ) содержит все необходимые компоненты для реализации системы измерения температуры с помощью термопары. Предварительно загруженная прошивка использует формулу с веб-сайта NIST ITS-90 для преобразования выходного сигнала термопары типа K в температуру. Диапазон температур измерения от -40°C до +150°C. Кроме того, эта система также способна измерять напряжение, ток, температуру и RTD с высокой точностью.
Рис. 9. Ошибка MAXREFDES67# в зависимости от температуры с использованием термопары типа K Omnitec EC3TC, откалиброванной при 20°C.
На рис. 9 показана температурная погрешность, измеренная входным сигналом термопары MAXREFDES67#, в зависимости от температуры по отношению к трем различным эталонным термометрам: термометру Omega Hh51, эталонному термометру ETI и калибратору температуры Fluke 724 соответственно. Подключенный датчик термопары типа K MAXREFDES67# был помещен в калибровочную ванну Fluke 7341 и откалиброван при 20°C. Синие данные использовали термометр Omega Hh51 в качестве эталона. Зеленые данные использовали эталонный термометр ETI в качестве эталона. Красные данные использовали калибратор температуры Fluke 724 в качестве эталона. Эта конструкция отображает измерение температуры термопарой мирового класса.
Заключение
Использование термопар для измерения температуры в промышленности имеет много преимуществ, включая диапазон температур, время отклика, стоимость и долговечность.
Используя изложенные здесь рекомендации по проектированию, можно создать высокоточную измерительную систему. MAXREFDES67# — отличный пример, который помогает разработчикам систем разрабатывать высокоточные измерения температуры с помощью термопар быстрее, чем когда-либо прежде.
Руководство по проектированию термопар — Датчики пиковых значений
Датчики температуры умеренного и легкого использования не используются до предела своих возможностей. Они могут быть дешевыми, долговечными и часто имеют простую в использовании форму.
Они производятся в трех основных формах:
- Датчики температуры с гибким кабелем
- Датчики температуры с жесткими металлическими трубками
- Датчики температуры с минеральной изоляцией
1. Датчики температуры с гибким кабелем
Датчики температуры с гибким кабелем изготавливаются из легко доступного кабеля датчика температуры. Это могут быть различные типы датчиков, включая термометры сопротивления, термисторы, интегральные схемы или термопары.
Точка измерения обычно защищена металлическим карманом или пластиковым покрытием. Температурный предел определяется максимальной температурой кабеля. Эти датчики могут быть дешевыми в изготовлении. Оба конца датчика могут быть настроены в соответствии с вашими потребностями, например. быстродействующий измерительный наконечник и разъем для подключения к оборудованию.
Датчик температуры с гибким кабелем Пример:
Точка измерения термопары (соединение горячего конца)
Длина гибкого кабеля термопары
Стандартный штекер термопары (соединение холодного конца)
Защита точки измерения и подключение к процессу
5 Гибкий
Гибкий
кабельные датчики могут иметь различные конфигурации горячего конца, что означает, что датчик может быть защищен различными способами, а также различными способами подключен к вашему процессу. Ниже приведены некоторые варианты защиты точки измерения со ссылками на некоторые примеры конструкций датчиков температуры.
Следующие датчики приведены только в качестве примера. Конструкции и материалы термопар, термометров сопротивления (RTD) и защитных кожухов могут варьироваться в зависимости от ваших личных требований.
Если у вас есть вопросы или вам необходимо изготовить датчики температуры, свяжитесь с нами.
Металлический карман
Металлический карман является наиболее распространенной защитой горячего конца кабельного датчика температуры. Датчик и кабель закреплены в металлической трубке, закрытой на горячем конце. Это обеспечивает защиту датчика, а также простой способ погрузить датчик в процесс.
Примеры:
Кабельный термопара с металлическим гильзой
Кабельный термометр сопротивления с металлическим гильзой
Трубный хомут
Датчик температуры можно прикрепить к регулируемому трубному хомуту/зажиму для измерения температуры труб. Кабельный датчик температуры этого типа часто используется в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для определения разницы температур между двумя трубами.
Примеры
Кабельная термопара с трубным хомутом
Кабельный термометр сопротивления с трубным зажимом
Лист
Датчик температуры можно прикрепить к небольшому листу фольги. Это полезно для измерения температуры между объектами или в небольших пространствах, например, между лентами нагревателя.
Пример:
Кабельная термопара с датчиком листьев
Байонет
Датчик температуры можно прикрепить к байонетному фитингу/разъему. Он может быть подпружинен, чтобы удерживать точку измерения в контакте с процессом. Байонетные термопары часто используются в пластиковых экструдерах и машинах для литья под давлением.
Пример:
Датчик температуры пластикового экструдера
Датчики температуры с открытым соединительным кабелем
Некоторые приложения настолько мягкие, что датчики не требуют защиты от горячего спая или даже изоляции. Это самые дешевые датчики температуры в производстве.
Они не менее надежны и точны, чем любые другие датчики, но явно уязвимы для пыли, грязи или неправильного обращения.
Мы рекомендуем их только для краткосрочного или ограниченного использования, если только не используется подходящий корпус. Они могут быть настолько дешевыми, что являются одноразовыми.
Кабель с открытым соединением Датчик температуры Пример:
Открытый датчик Pt100 (может быть терморезисторным элементом или соединением термопары)
Простой кабель может быть проложен рядом или скрученным (изоляция)
Основные разъемы (холодный конец)
Конструкции с открытым соединением
Датчики с открытым соединением поставляются в различных вариантах. От очень простых датчиков до датчиков с некоторой изоляцией.
Неизолированные элементы без изоляции
Основные элементы датчика температуры, подобные этим, поставляются неизолированными и, как правило, нуждаются в дополнительной сборке в чехлы или оборудование.
Их можно поставить в качестве запасных элементов для сломанных датчиков, если это экономически целесообразно.
Примеры:
Основной элемент термометра сопротивления
Основной элемент проволочного термопары
Датчики температуры с основной изоляцией
Керамические изоляторы
Следующий уровень сложности датчика температуры — дополнительный уровень изоляции для датчика базовой температуры. Эта керамическая изоляция может поставляться в нескольких вариантах. Используется либо один отрезок керамики, либо несколько небольших секций керамического изолятора, чтобы добавить небольшую гибкость, наконец, в качестве изоляции можно использовать керамические бусины из рыбьего позвоночника.
Примеры:
Основной изолированный элемент термопары
Основной изолированный элемент термометра сопротивления
Изоляция проводов без внешней оболочки
Вместо керамической изоляции на каждом проводе можно использовать пластмассу или стекловолокно для изоляции проводников датчика температуры.
. Каждая ножка или проволока могут быть либо оставлены свободными, либо скручены вместе. Эти базовые датчики могут иметь дополнительную защиту или дальнейшую сборку оборудования. Максимальная рабочая температура датчика будет определяться типом используемой изоляции.
Примеры:
Базовый изолированный провод термопары
Базовый термометр сопротивления Изоляция провода
Изоляция провода с внешней оболочкой
Окончательный уровень изоляции, который может иметь базовый датчик, заключается в том, чтобы не скручивать отдельные провода или провода. вместе изолированные провода могут быть защищены внешней оболочкой, образуя датчик температуры кабеля. Это по-прежнему очень недорогой компонент для производителей оборудования. Разнообразие вариантов типа и размера кабеля означает, что это очень гибкая конструкция, которую можно адаптировать к вашим конкретным потребностям.
Примеры:
Кабельная термопара с соединением
2. Датчики температуры в жесткой металлической трубке
Датчики, установленные в жестких металлических трубках, представляют собой недорогой и достаточно прочный датчик.
Датчики могут поставляться прямыми или изогнутыми в соответствии с вашими требованиями. Поскольку датчик изготовлен и закреплен в металлической трубке, в трубку может быть помещена пломба. Таким образом, на холодном конце сенсора нет уплотнения или другого увеличения диаметра. Можно использовать любую имеющуюся в продаже металлическую трубку, в которую вставляются датчики многих типов. Это дает огромный диапазон комбинаций. Трубка может иметь приваренные технологические фитинги, присоединенные к головке компоненты соединения или деформироваться по различным причинам применения. Поскольку датчик не подвергается воздействию самых тяжелых условий, он обычно изготавливается из нержавеющей стали, хотя доступны и другие материалы.
Датчик температуры с жесткой металлической трубкой Пример:
Защищенная точка измерения
(может быть элементом RTD или соединением термопары)
Прочная жесткая трубка из нержавеющей стали, поставляется прямой или изогнутой.
Переход от трубки к клеммной головке
(Возможен широкий выбор концов холодного конца)
Конструкции с жесткими металлическими трубками
Ниже приведены некоторые конструкции датчиков температуры с жесткими металлическими трубками.
Доступны ссылки на таблицы данных для каждой конструкции датчика.
Конструкция и материалы термопар, термометров сопротивления (RTD) и защитных кожухов могут варьироваться в зависимости от ваших личных требований. Ниже приведены лишь некоторые примеры.
Свяжитесь с нами, и мы поможем вам выбрать наиболее подходящий дизайн для вашего приложения.
Вывод и гибкие хвостовики
Это самая простая конструкция. Металлическая трубка переходит в гибкие кабели датчика температуры с герметичным уплотнением или без него. Вместо хвостовиков можно установить вилку или розетку.
Примеры:
(Примеры кабеля с минеральной изоляцией, но конструкция аналогична жестким трубкам)
Трубчатая термопара с выводами и гибкими выводами
Трубчатый термометр сопротивления с выводами и гибкими выводами
Преобразователь температуры
Жесткая металлическая трубка прикрепляется к стандартной DIN-пластине, которая затем подключается к датчику температуры.
Передатчик преобразует сигнал датчика в формат, предпочтительный для приборов, например 0–20 мА. Это позволяет легко прикрепить датчик к прибору. Это по-прежнему недорогая конструкция датчика, и она часто используется в карманных или головных узлах. Также можно добавить компрессионный фитинг. Максимальная температура холодного конца будет определяться рабочей температурой преобразователя.
Примеры:
Вставка для термопары с передатчиком
Вставка для термометра сопротивления с передатчиком
Клеммная головка
К холодному концу датчика температуры можно добавить широкий выбор клеммных головок. Мы можем предоставить множество стандартных конструкций, таких как KNE, KS, DIN B, ALA, BUZ.
Клеммные головки A защищают клеммы как от физических повреждений, так и от изотермических ошибок. Большинство головок имеют степень защиты IP от IP65 до IP67. В головке установлены либо свободные хвосты, либо датчик температуры, либо керамический блок.
Датчики температуры с контактными головками лучше всего подходят для быстрой замены на установках.
Примеры:
(Примеры кабеля с минеральной изоляцией, но конструкция аналогична для жестких трубок)
Термопара с головкой
Термометр сопротивления с головкой
Клеммная колодка
Аналогичен датчику с датчиком температуры. Жесткая трубка крепится к стандартной DIN-пластине, но вместо преобразователя устанавливается керамический блок. Это очень недорогая конструкция, которая подходит для карманов, головок и быстрой замены. Он может быть подпружинен для обеспечения хорошего теплового контакта с вашим технологическим процессом.
Примеры:
Вставка для термопары с блоком
Вставка для термометра сопротивления с блоком
Датчик с ручкой
Жесткий трубчатый датчик можно прикрепить к пластиковой ручке. Это позволяет легко использовать датчик как в промышленной среде, так и в качестве погружного зонда для производства и обработки пищевых продуктов.
Провода и хвостовики рукоятки можно заглушить штекером для легкого подключения к измерительным приборам или ручным устройствам считывания. Датчик может поставляться с уменьшенными или заостренными наконечниками для облегчения введения в процесс.
Пример:
Термопарные ручные датчики
3. Кабельные датчики с минеральной изоляцией
Кабель датчика температуры с минеральной изоляцией в металлической оболочке (MIMS) имеет проводники, окруженные инертным плотно упакованным порошком (оксидом магния). Порошок удерживается на месте металлической оболочкой. Между каждым проводником и между оболочкой и любым проводником возможно сопротивление изоляции более 100 МОм. Для использования в умеренных условиях используется кабель с минеральной изоляцией, поскольку он легкодоступен, более прочен, чем гибкие кабели, легко изгибается в необычные формы и остается там, а также в целом является очень прочным продуктом.
Все поставляемые нами датчики с минеральной изоляцией соответствуют стандарту IEC 61515:2016 – кабели термопар и термопары с минеральной изоляцией в металлической оболочке.
Датчик с минеральной изоляцией Пример:
Приварной наконечник – изолированное соединение
(Также может быть заземлен или открыт)
Длина кабеля с минеральной изоляцией
(Можно свернуть)
доступны опции)
Температурные датчики с минеральной изоляцией имеют следующие особенности:
- Прочная конструкция, подходящая для высоких температур и высоких механических нагрузок
- Высокая точность и стабильность на протяжении всего срока службы
- Быстрый отклик
- Доступны диаметры от 0,25 мм до 10,8 мм
- Элементы можно сгибать, скручивать и даже сплющивать в зависимости от применения
- Очень длинные датчики могут поставляться свернутыми и легко выпрямляться на месте
- Бесшовная металлическая трубка изготавливается из различных сплавов, что позволяет использовать ее во многих областях. Все стандартные проводники можно приобрести
- Горячие спаи могут быть изолированы, заземлены или открыты
Кабельные конструкции с минеральной изоляцией
Ниже представлены конструкции датчиков температуры с минеральной изоляцией.
Доступны ссылки на таблицы данных для каждой конструкции датчика.
Конструкция и материалы термопар, термометров сопротивления (RTD) и защитных кожухов могут варьироваться в зависимости от ваших личных требований. Ниже приведены лишь некоторые примеры.
Свяжитесь с нами, и мы поможем вам выбрать наиболее подходящий дизайн для вашего приложения.
Базовое уплотнение
Базовое уплотнение представляет собой самую простую, дешевую и упрощенную конструкцию холодного конца. Он не обеспечивает никакой защиты холодного конца и подходит только для сборки в ваше собственное крупногабаритное оборудование или для установки на ваш собственный фитинг холодного конца. Кабель с минеральной изоляцией герметизирован эпоксидной смолой, датчик температуры находится над герметиком.
Примеры:
Термопара с минеральной изоляцией и основным уплотнением
Термометр сопротивления с минеральной изоляцией и основным уплотнением
Датчик температуры
Кабель с минеральной изоляцией крепится к стандартной DIN-пластине, которая затем подключается к датчику температуры.
Передатчик преобразует сигнал датчика в формат, предпочтительный для приборов, например 0–20 мА. Это позволяет легко прикрепить датчик к прибору. Это по-прежнему недорогая конструкция датчика, и она часто используется в карманных или головных узлах. Также можно добавить компрессионный фитинг. Максимальная температура холодного конца будет определяться рабочей температурой преобразователя.
Примеры:
Вставка термопары с преобразователем
Вставка термометра сопротивления с преобразователем
Мы также можем поставить только пластину DIN, чтобы вы могли установить собственный преобразователь:
Вставка термопары с минеральной изоляцией с пластиной DIN
Термометр сопротивления с минеральной изоляцией Вставка с DIN-пластиной
Клеммная головка
К холодному концу датчика температуры можно добавить широкий выбор клеммных головок. Мы можем предоставить множество стандартных конструкций, таких как KNE, KS, DIN B, ALA, BUZ.
Клеммные головки A защищают клеммы как от физического повреждения, так и от изотермических ошибок. Большинство головок имеют степень защиты IP от IP65 до IP67. В головке установлены либо свободные хвосты, либо датчик температуры, либо керамический блок. Датчики температуры с контактными головками лучше всего подходят для быстрой замены на установках.
Примеры:
Термопара с минеральной изоляцией с головкой
Термометр сопротивления с минеральной изоляцией с головкой
Клеммная колодка
Аналогично датчику с преобразователем температуры. Кабель с минеральной изоляцией крепится к стандартной DIN-пластине, но вместо передатчика монтируется керамический блок. Это очень недорогая конструкция, которая подходит для карманов, головок и быстрой замены. Он может быть подпружинен для обеспечения хорошего теплового контакта с вашим технологическим процессом.
Примеры:
Вставка термопары с минеральной изоляцией с блоком
Вставка термометра сопротивления с минеральной изоляцией с блоком
Стандартная заглушка
Стандартная заглушка на холодном конце датчика температуры с минеральной изоляцией позволяет легко заменять или перемещать датчик.
