Beş kişiye "PT100"ün ne anlama geldiğini sorduğunuzda, genellikle tam yanıt olarak "bir tür sıcaklık sensörü" elde edersiniz. Sadece sohbet ediyorsanız sorun yok -, ancak satın alma spesifikasyonunu yazan kişi sizseniz, bu cevaptaki boşluklar tam olarak sorunların daha sonra ortaya çıktığı yerdir: tezgahta iyi okuyan ancak bir termovele kaynaklandığında sürüklenen bir sensör veya teknik olarak doğru olan ancak beslediği vericiye yanlış şekilde bağlanmış bir sensör.
Bu makale, PT100'ün gerçekte sıcaklığı nasıl ölçtüğünün mekaniğini, aralarında seçim yapacağınız sensör türleri arasındaki pratik farkları ve - çünkü teori sizi yalnızca bir yere kadar götürür - bu ayrıntılardan birinin yanlış alınmasının üretim hattında ölçülebilir bir soruna neden olduğu gerçek bir durum.
PT100 Aslında Nedir?
PT100 bir direnç sıcaklık dedektörüdür (RTD) - sıcaklık değiştikçe elektrik direnci bilinen, tekrarlanabilir bir şekilde değişen bir platin elementtir. Adındaki "100" 0 derecedeki direnç değeridir : tam 100 ohm. Isıtıldığında direnç tırmanıyor; soğursanız direnç düşer.
Platin bunu yapan tek metal değildir - nikel ve bakır RTD'ler de mevcuttur - ancak platin endüstriyel kullanım için tercih edilmiştir çünkü kolayca oksitlenmez, kalibrasyonunu yıllar süren termal döngü boyunca korur ve direnç eğrisi-uluslararası standartlaştırılacak kadar iyi tanımlanmıştır. Bu standart IEC 60751'dir ve bu, her saygın üreticinin veri sayfasının bunu açıkça söylemese bile sessizce referans verdiği belgedir.
Fiziksel olarak öğe, bir vericiye veya denetleyicinin analog giriş kartına giden kurşun kabloları olan, genellikle 316 paslanmaz, bazen kötü ortamlar için Inconel veya Hastelloy - metal bir kılıfın - içinde bulunur. Sensörün kendisinde ekran ve mantık yoktur; sadece direnci değiştirir. Diğer her şey aşağı yönde gerçekleşir.
Okumanın Arkasındaki Fizik
Direnç Sıcaklıkla Neden Değişir?
Platin ısındıkça atomik titreşim artar, bu da elektronların kafes - direncinden geçmesini zorlaştırır ve artar. Bu ilişki tüm aralıkta doğrusal değildir, ancak tek başına bir arama tablosu yerine bir denklemde yakalanacak kadar yakın ve-yeterince iyi karakterize edilmiştir: Callendar-Van Dusen denklemi.
0 derecenin üzerindeki sıcaklıklar için basitleştirilmiş form şu şekildedir:
Rt=R0 [1 + + Bt²'de]
R0, PT100 için 100 ohm'dur ve A ve B, IEC 60751'e göre sabit sabitlerdir. 0 derecenin altında üçüncü bir terim eklenir çünkü eğri orada biraz farklı bükülür. Bunu ezberlemenize gerek yok, ancak var olduğunu bilmekte fayda var, çünkü bir üreticinin "PT100"ünün ve diğerinin "PT100"ünün, her biri kendi özel eğrisine sahip olmak yerine, belirli bir sıcaklıkta aslında birbirleriyle uyumlu olmasının nedeni budur.
Hatırlanması gereken bir sayı: 100 derecede standart bir PT100 yaklaşık 138,5 ohm okur. Bir sensörde sorun giderme işlemini multimetreyle yapıyorsanız ve sensör 100 derece olması gereken değere yakın değilse, bir şeyler yanlıştır - ya öğede, kablolarda ya da sensörün gerçekte hangi sıcaklıkta olduğuna ilişkin varsayımınızda.
Sipariş vermeden önce bilmeniz gereken bir ayrım da var: "Avrupa eğrisi" (alfa=0.00385) Kuzey Amerika dışındaki her yerde standarttır, oysa daha eski bir "Amerikan eğrisi" (0,00392) hala bazı eski ekipmanlarda görünmektedir. İkisini bir güçlendirmede karıştırmak, bariz bir sebep olmadan birkaç derecelik sapma gösteren klasik bir sıcaklık okuma kaynağıdır.
Direnci Okuyabileceğiniz Bir Sayıya Dönüştürmek
Bir verici, elemandan küçük bir akım geçirir, üzerindeki voltajı ölçer, direnci hesaplar ve sıcaklığı ortaya çıkarmak için eğriyi uygular. İşte bu. Arkasında bir verici veya RTD-özelliğine sahip bir giriş kartı olmadan PT100'ün temelde işe yaramaz olmasının nedeni de budur - sensör, ölçüm zincirinin yalnızca yarısıdır.
Aslında Saha Sorunlarına Yol Açan Kablolama Detayı
Burası pek çok satın alma kararının yanlış gittiği yerdir ve bunun nedeni nadiren birinin dikkatsizliğidir - birisi size söylemediği sürece bu belli olmaz.
2 tellien ucuzudur, ancak kurşun telin direnci doğrudan okumaya eklenir. 30-metreden fazla kablo hattında bu hata artık önemsiz değil. Kısa süreli çalışmalar veya kritik olmayan izleme için para cezası; kontrol etmek isteyeceğiniz hiçbir şey için iyi değil.
3 telliçoğu endüstriyel iş için varsayılandır. Üçüncü bir kablo, üç iletkenin uzunluk ve ölçü açısından eşleştiğini varsayarak, vericinin kurşun direncini tahmin etmesine ve iptal etmesine olanak tanır. Maliyet ve doğruluk arasında iyi bir denge vardır; bugün satılan proses vericilerinin çoğunda bu özelliği bulacaksınız.
4 telliakım-taşıma ve voltaj-algılama kablolarını ayırarak kurşun direnci hatasını neredeyse tamamen ortadan kaldırır. Kalibrasyon referans standartları veya herhangi bir yerde bir derecenin kesirleri için istediğiniz şey budur - ancak bu, birçok genel izleme noktası için aşırıdır ve ekstra maliyettir.
En sık gördüğüm hata, izolasyonda yanlış kablolama tipini seçmek değil -, 2 kablolu giriş için yapılandırılmış bir verici için 3 kablolu bir sensör sipariş etmek veya tam tersi. Sensör ve cihazın aynı fikirde olması gerekir ve satın alma ve enstrümantasyon iki farklı belge üzerinde çalışan iki farklı kişi olduğunda bu ayrıntının gözden kaçırılması kolaydır.
Tel-Yaralı ve İnce-Film Elemanları
Tel{0}yarasıelemanlar - seramik veya cam bir çekirdek etrafına sarılmış platin tel -, uzun hizmet ömrü ve geniş sıcaklık dalgalanmaları boyunca kalibrasyonu son derece iyi tutma eğilimindedir. Daha pahalıdırlar ve mekanik olarak biraz daha kırılgandırlar.
İnce{0}}filmelementler, bir mikroçipin inşa edilmesine benzer şekilde, seramik bir alt tabaka üzerine platinin biriktirilmesiyle yapılır. Daha küçüktürler, hacimsel olarak üretimi daha ucuzdur ve titreşime daha iyi dayanırlar -, bu nedenle genel endüstriyel ve OEM kullanımını büyük ölçüde devralmışlardır. Bu ödün,-birinci sınıf tel sarımlı versiyonlarla karşılaştırıldığında daha dar bir nominal sıcaklık aralığıdır-, ancak çoğu proses işinde bu tavana gerçekte hiçbir zaman yaklaşılmaz.
Uygulamanız hafifse - HVAC kanallarını düşünün, genel tank izleme - ince-filmi neredeyse her zaman ekonomik ve mantıklı bir seçimdir. Ekstra stabilitenin maliyetini geri kazandırdığı yüksek-sıcaklık veya uzun-hizmet-ömürlü uygulamalar için tel sarımından tasarruf edin.
PT100 vs. Termokupl vs. PT1000
Alıcılar yenisıcaklık enstrümantasyonusıklıkla bu üçünden hangisini belirtmeleri gerektiğini sorarlar.
A'ya karşıtermokuplPT100, düşük-ile-orta aralıkta (kabaca -200 dereceden 850 dereceye kadar) doğruluk ve uzun-dönem kararlılığı açısından kazanır ve soğuk bağlantı telafisi gerektirmez. Sıcaklıkların platinin kaldırabileceğinden daha yüksek olduğu veya daha hızlı tepkiye ihtiyaç duyduğunuz ve daha düşük hassasiyetle çalışabildiği durumlarda termokupl kazanır.
A'ya karşıPT1000çalışma prensibi aynıdır - aynı platin, aynı fizik - 100 yerine 0 derecede yalnızca 1.000 ohm. Bu daha yüksek taban direnci, kurşun-kablo hatasını orantılı olarak azaltır, böylece bir PT1000, PT100'ün alacağı doğruluk kaybı olmadan genellikle 2-kablolu kablolamayla kurtulabilir. Bu, PT1000'i, kablo yollarının uzun olduğu ancak laboratuvar düzeyinde hassasiyet peşinde olmadığınız bina otomasyonunda yaygın bir seçim haline getirir.
Gerçek Bir Vaka: "Yeterince Yakın" Olmadığında
Bir pastörizasyon hattını çalıştıran bir gıda-işleme operasyonunda haftalardır tutarsız toplu sıcaklık okumaları alıyordu - dramatik bir durum değil, sadece aralıklı olarak ortaya çıkan ve sürecin kendisinde bariz hiçbir şeyle ilişkili olmayan birkaç derecelik sapma. Bakım, sensörü zaten bir kez değiştirmişti, sorunun çözüldüğünü varsaymıştı ve yoluna devam etmişti. Bir ay sonra tekrar geldi.
Asıl nedenin sensör değil kablolama olduğu ortaya çıktı: Orijinal 3-kablolu PT100, farklı bir tedarikçiden alınan, kablo ölçüsü orijinal çalışmadan biraz farklı olan bir üniteyle değiştirilmiş ve bu da vericinin hesapladığı kurşun-direnç telafisini bozmuştu. Kağıt üzerinde her iki sensör de spesifikasyonları karşıladı. Uygulamada uyumsuzluk, okumayı kozmetik değil, gıda güvenliği parametresi olan pastörizasyon bekletme süresi - için önemli olan toleransın dışına itecek kadar büyüktü.
Düzeltme daha iyi bir sensör değildi. Bu hat için tüm yedek stokta kurşun kablo ölçüsünü ve uzunluğunu standartlaştırıyordu ve herhangi bir yeni sensör hizmete girmeden önce bir-denetim adımı olarak ortam sıcaklığında hızlı bir direnç kontrolü ekliyordu. Ders genelleştiriyor: Bir PT100 yalnızca etrafındaki ölçüm zincirinin tamamı kadar doğrudur ve "aynı parça numarası" her zaman "aynı gerçek kablo" anlamına gelmez.
Sipariş Vermeden Önce Aslında Neleri Kontrol Etmelisiniz?
Çoğu alıcı için karar, kabaca bu önem sırasına göre beş sorudan oluşuyor:
- Proses sıcaklık aralığı nedir ve toleransın ne kadar sıkı olması gerekir?Bu, doğruluk sınıfına karar verir - Sınıf B (0 derecede ±0,30 derece) çoğu genel izlemeyi kapsar; A Sınıfı veya 1/3 DIN, kontrol döngüleri veya düzenlenmiş süreçler için üstün değere sahiptir.
- Vericiniz veya PLC kartınız nasıl bir kablolama bekliyor?Bunu sipariş vermeden önce onaylayın, - tarihinden sonra değil, bu önlenebilir saha sorunlarının en yaygın nedenidir.
- Proses ortamınıza ve basıncınıza uygun kılıf malzemesi ve prob çapı nedir?Aşındırıcı veya yüksek-basınçlı uygulamalar, hem koruma sağlamak hem de sensörün kapanmadan değiştirilebilmesi için genellikle bir termovel gerektirir.
- Başa takılan bir-vericiye mi ihtiyacınız var?Doğrudan sensörde 4-20 mA sinyale dönüştürmek, uzun kablolarda gürültü bağışıklığını artırır ve elektriksel olarak gürültülü ortamlarda ekstra maliyete değerdir.
- Kalibrasyon ve değiştirme planınız nedir?Sensörler yıllar süren termal döngü boyunca sürükleniyor. Kritik süreçler genellikle yıllık olarak kontrol edilir; düşük-riskli izleme noktaları daha uzun sürebilir.
Bilmeye Değer Kurulum Notları
Ekleme derinliği çoğu insanın beklediğinden daha önemlidir - algılama ucunun sadece boru duvarını delmek değil, gerçek akışa veya ortama ulaşması gerekir, aksi takdirde süreç yerine sınır katmanını ölçersiniz. Basınç, korozyon veya çalışırken-değiştirilme ihtiyacının önemli olduğu durumlarda termoveller ekstra maliyete değerdir. Ve hatalı görünen bir okumanın sorunlarını gideriyorsanız, sorunun vericide veya sürecin kendisinde olduğunu varsaymadan önce bilinen bir referans sıcaklığındaki direnci kontrol edin (buzlu su ucuz, güvenilir bir 0 derece referanstır).
Sonuç olarak
PT100'ün arkasındaki fizik basittir ve onlarca yıldır değişmemiştir - platinin direnci sıcaklıkla tahmin edilebileceği gibi artar ve bu ilişki, farklı üreticilerin cihazlarının birbirleriyle aynı fikirde olması için standartlaştırılmıştır. Alıcıların aslında yanlış yaptığı nokta sensör seçimi değil; asıl süreç koşulları için - kablolama konfigürasyonu, kablo tutarlılığı, kılıf malzemesiyle ilgili ayrıntılardır. Bunları spesifikasyon aşamasında doğru yapın ve sensör kısmı kolay kısımdır.
Belirli bir hat veya ekipman parçası için PT100 sensörleri tedarik ediyorsanız, tedarikçinize sıcaklık aralığını, gereken doğruluk sınıfını, kablo tipini ve kurulum ortamını yalnızca bir parça numarası - yerine önceden - göndermek, genellikle çalışan bir sensörü, birisi gerçek sorunu bulmadan önce iki kez değiştirilen bir sensörden ayıran şeydir.
Sıkça Sorulan Sorular
PT100 RTD ile aynı şey midir?
Hayır - PT100, 0 derecede 100 ohm dirençli platinden yapılmış belirli bir RTD türüdür. RTD, PT500, PT1000 ve nikel- veya bakır- bazlı sensörleri de içeren daha geniş bir kategoridir.
Bir PT100 sensörü gerçekten ne kadar doğrudur?
B Sınıfı 0 derecede yaklaşık ±0,30 dereceye kadar doğrudur. A Sınıfı bunu kabaca ±0,15 dereceye kadar sıkılaştırır. Yüksek-hassasiyetli 1/10 DIN sensörleri ±0,03 dereceye ulaşır; bu, genel süreç izlemenin ihtiyaç duyduğu bir şeyden ziyade çoğunlukla laboratuvar veya kalibrasyon- standardı spesifikasyonudur.
PT100 sıfırın altındaki-sıcaklıklarla başa çıkabilir mi?
Evet, standart üniteler yaklaşık -200 dereceye kadar derecelendirilmiştir; bu, özel bir şeye ihtiyaç duymadan çoğu kriyojenik ve soğuk zincir uygulamasını kapsar.
Neden bazı PT100 sensörlerinde iki yerine üç veya dört kablo var?
Ekstra kablolar, cihazın, kablo uzunluğuyla büyüyen bir hata olan sıcaklık sinyalinin - bir parçası olarak sayılacağı, kablonun kendi direncini çıkarmasına izin verir.
Referanslar
- Uluslararası Elektroteknik Komisyonu.IEC 60751 - Endüstriyel platin dirençli termometreler ve platin sıcaklık sensörleri.
- Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST).ITS-90 Sıcaklık Ölçeği ve Platin Direnç Termometrisi Referans Verileri.
- Omega Mühendislik.RTD (Direnç Sıcaklık Dedektörü) Referans Kılavuzu.
- Fluke Şirketi.Kalibrasyon: Uygulamada Felsefe - Direnç Termometrisi.
