Ví dụ: ở 0oC, nó xấp xỉ 100Ω và ở 100oC, nó xấp xỉ 138,5Ω.
Vì vậy, khi đưa ra đánh giá tại chỗ về nhiệt độ của Pt100, trước tiên người ta thực sự phải đo giá trị điện trở hiện tại của nó, sau đó chuyển nó thành nhiệt độ tương ứng tính bằng độ C dựa trên mối quan hệ giữa điện trở và nhiệt độ.
Khi máy phát đo Pt100, nó sẽ cung cấp cho cảm biến một dòng điện đo tương đối nhỏ và ổn định, sau đó đo điện áp ở cả hai đầu của nó. Bằng cách sử dụng điện áp và dòng điện, giá trị điện trở được tính toán.
R = U/I
Sau khi thu được giá trị điện trở, máy phát sẽ chuyển đổi thành nhiệt độ thực tế theo thang đo tiêu chuẩn Pt100.
Quá trình này có thể hiểu là: Nhiệt độ → Điện trở → Giá trị nhiệt độ → Tín hiệu chuẩn.
III. Dây nối dòng Pt100
Giá trị điện trở Pt100 không cao nên điện trở của dây nối sẽ ảnh hưởng đến kết quả đo.
Ví dụ: nếu Pt100 hiện tại là 110Ω, nhưng hai dây có tổng điện trở là 2Ω, khi đo bằng hệ thống hai dây, thiết bị sẽ thấy 112Ω và 2Ω bổ sung này cũng sẽ được tính là điện trở của Pt100 và nhiệt độ hiển thị cuối cùng sẽ cao hơn.
Vì vậy, ưu điểm của hệ thống hai dây là đi dây đơn giản nhưng nhược điểm cũng lộ rõ. Điện trở cáp tại hiện trường sẽ được đưa vào kết quả đo.
Hệ thống ba dây bù điện trở của dây nối qua mạch đo và được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp.
Hệ thống bốn dây tách biệt đường dòng đo và đường phát hiện điện áp, điều này có thể làm giảm hơn nữa sai số do điện trở của dây kết nối gây ra và phù hợp cho những trường hợp có yêu cầu độ chính xác cao hơn.
Khi gặp nhiệt độ Pt100 luôn cao hoặc thấp tại hiện trường, đừng cho rằng đầu dò bị hỏng ngay lập tức. Phương pháp nối dây, điện trở của cáp, đầu kết nối có bị lỏng hay không và có bị oxy hóa hay không, tất cả những điều này cần phải được kiểm tra cùng nhau.
IV. Đo nhiệt độ cặp nhiệt điện
Phương pháp đo của cặp nhiệt điện khác với Pt100.
Cặp nhiệt điện và Pt100 không dựa trên cùng một nguyên tắc. Chúng bao gồm hai dây dẫn kim loại khác nhau. Ví dụ, cặp nhiệt điện loại K thường được sử dụng trong lĩnh vực này thường là niken-crom - niken-silicon.
Hai kim loại này được hàn lại với nhau ở đầu trước để tạo thành đầu đo. Chỉ cần có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu đo và đầu tham chiếu thì sẽ tạo ra điện thế nhiệt điện.
Điện áp này rất nhỏ, thường ở mức milivolt.
Sau khi nhiệt độ thay đổi thì thế nhiệt điện cũng sẽ thay đổi.
Quá trình chuyển đổi tín hiệu có thể được hiểu là: Sự chênh lệch nhiệt độ đầu tiên trở thành tín hiệu milivolt rất nhỏ, sau đó thiết bị sẽ chuyển đổi tín hiệu milivolt này thành nhiệt độ.
Sau khi bộ truyền nhiệt độ được kết nối với cặp nhiệt điện, nhiệm vụ chính là đo tín hiệu millivolt đầu ra của nó, sau đó tính toán nhiệt độ theo các đặc tính tương ứng với các số thang đo khác nhau như loại K, loại J, loại S và loại T.
Các vật liệu được sử dụng cho cặp nhiệt điện loại K, loại J, loại S và loại T là khác nhau và mối quan hệ tương ứng giữa nhiệt độ và tiềm năng nhiệt điện cũng khác nhau. Vì vậy, các thông số của máy phát cần phải phù hợp với loại cặp nhiệt điện tại hiện trường.
V. Bồi thường ngã ba lạnh
Cặp nhiệt điện phản ánh sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu đo và đầu tham chiếu.
Giả sử đầu đo được đặt trong lò nung 500oC và đầu còn lại được kết nối với bộ truyền nhiệt độ. Lúc này, điện thế nhiệt điện do cặp nhiệt điện tạo ra không chỉ liên quan đến nhiệt độ trong lò mà còn liên quan đến nhiệt độ gần đầu nối của máy phát.
Nếu nhiệt độ môi trường tại đầu nối thay đổi thì nhiệt điện thế tương ứng cũng sẽ thay đổi đối với cùng nhiệt độ lò.
Do đó, bộ truyền nhiệt độ loại đầu vào cặp nhiệt điện sẽ phát hiện nhiệt độ gần đầu nối kết nối và tính toán ảnh hưởng này, đó là bù trừ điểm nối lạnh.
Nói chung, nếu nhiệt độ cặp nhiệt điện dao động ngẫu nhiên, trôi chậm hoặc không khớp với tình hình thực tế tại chỗ, hãy kiểm tra xem các cực dương và cực âm có được kết nối ngược chiều hay không, dây bù có được sử dụng đúng cách hay không, nhiệt độ gần đầu kết nối có thay đổi đáng kể hay không, sau đó kiểm tra xem có vấn đề với bù điểm lạnh hay không.
VI. Tại sao cần truyền
Pt100 truyền các thay đổi điện trở, trong khi cặp nhiệt điện truyền tín hiệu milivolt. Cả hai tín hiệu này đều phù hợp để đo tại chỗ và không phù hợp để gửi đi rất xa đến phòng điều khiển.
Pt100 dễ bị ảnh hưởng bởi điện trở đường dây.
Biên độ tín hiệu của cặp nhiệt điện rất nhỏ. Nhiễu điện từ do động cơ, bộ biến tần và cáp công suất cao tạo ra tại hiện trường cũng có thể dễ dàng ảnh hưởng đến độ ổn định của phép đo.
Do đó, máy phát nhiệt độ sẽ được bổ sung tại chỗ. Đầu tiên, các tín hiệu thô này sẽ được thu thập, sau đó được khuếch đại, lọc, bù và tuyến tính hóa, cuối cùng thống nhất thành các tín hiệu tiêu chuẩn để PLC và DCS dễ dàng tiếp nhận hơn.
Các dạng đầu ra phổ biến bao gồm 4-20mA, 0-10V, HART, RS485, Modbus, v.v.
Trong số đó, 4-20mA được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực này.
Bảy. Đầu ra 4-20mA
Ví dụ: nếu bộ truyền nhiệt độ có phạm vi 0-200oC và đầu ra là 4-20mA, thì 0oC tương ứng với 4mA và 200oC tương ứng với 20mA. Các giá trị ở giữa thường tỷ lệ thuận với phạm vi. 0oC tương ứng với 4mA, 100oC tương ứng với 12mA và 200oC tương ứng với 20mA.
Nếu dòng điện trong mạch trường được đo là 16mA thì nhiệt độ có thể được chuyển đổi bằng phương pháp "trừ 4mA khỏi dòng điện thực tế, chia cho 16mA, nhân với phạm vi và cộng với giới hạn dưới của phạm vi". Thay thế phạm vi 0-200oC: (16-4) 16 × 200 = 150oC.
Do đó, 16mA tương ứng với 150oC.
4mA cũng có chức năng thực tế là điểm bắt đầu của phạm vi.
Trong trường hợp bình thường, ngay cả khi nhiệt độ thực tế chính xác ở giới hạn dưới của phạm vi, dòng điện trong mạch vẫn phải có khoảng 4mA; nếu nó giảm xuống gần 0mA, thì đó thường không phải là tín hiệu nhiệt độ bình thường và nguồn điện, hệ thống dây điện, thiết bị đầu cuối và toàn bộ mạch điện cần phải được kiểm tra cẩn thận.
4-20mA được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực này và một lý do quan trọng là nó tương đối dễ xử lý để truyền đường dài. Sẽ có một sự sụt giảm điện áp nhất định trên đường dây hoặc một số nhiễu điện từ trong trường và nó tương đối dễ xử lý hơn so với các phương pháp khác.
VIII. Xử lý nội bộ
Sau khi nhận được tín hiệu từ cảm biến, bộ truyền nhiệt độ cũng trải qua một số bước xử lý.
1. Thu thập tín hiệu.
Máy phát được kết nối với Pt100 ở phía trước để đo sự thay đổi điện trở; nó được kết nối với cặp nhiệt điện để đo tín hiệu millivolt. Do đó, cài đặt tham số phải phù hợp với loại cảm biến thực tế tại hiện trường.
2. Khuếch đại và lọc.
Đầu ra của cặp nhiệt điện là vài milivolt đến vài chục milivolt. Tín hiệu tương đối nhỏ, do đó, phần đầu phía trước của máy phát thường cần được khuếch đại và tiếng ồn cũng như nhiễu do trường mang lại phải được lọc càng nhiều càng tốt.
3. Tuyến tính hóa.
Cho dù đó là Pt100 hay cặp nhiệt điện, tín hiệu và nhiệt độ ban đầu của chúng không thể được tính toán đơn giản từ đầu đến cuối bằng một tỷ lệ đơn giản. Do đó, việc chuyển đổi bên trong của thiết bị phải tuân theo các đặc điểm thang đo tiêu chuẩn tương ứng.
4. Bồi thường và sửa chữa.
Đối với cặp nhiệt điện, ngoài việc chuyển đổi tỷ lệ còn phải thực hiện bù điểm lạnh; một số bộ truyền nhiệt độ thông minh sẽ điều chỉnh thêm độ lệch nhiệt độ, điểm 0 hoặc độ lệch cảm biến của mạch bên trong.
Sau các bước xử lý tín hiệu này, bộ phát chuyển đổi nhiệt độ cuối cùng thành 4-20mA hoặc gửi nó đến PLC, DCS, đồng hồ hiển thị hoặc hệ thống thu thập thông qua các phương thức truyền thông kỹ thuật số HART hoặc fieldbus.
IX. Hệ thống hai dây
Nhiều máy phát nhiệt độ 4-20mA sử dụng phương thức kết nối hai dây.
Hai dây này có nhiệm vụ cung cấp điện và truyền tín hiệu đo.
Bộ phát, nguồn điện và mô-đun đầu vào tương tự của hệ thống điều khiển được kết nối nối tiếp trong cùng một mạch dòng điện. Máy phát lấy năng lượng cần thiết cho hoạt động của nó từ mạch và chuyển đổi thông tin nhiệt độ thành 4-20mA bằng cách điều chỉnh dòng điện trong mạch.
Các máy phát nhiệt độ hai dây phổ biến ngoài hiện trường, trong đó nguồn điện và tín hiệu 4-20mA sử dụng cùng một cặp dây, vừa cấp nguồn cho máy phát vừa truyền tín hiệu đo về hệ thống điều khiển.
X. Tóm tắt
Nếu màn hình hiển thị nhiệt độ tại chỗ không chính xác, điều đó không nhất thiết có nghĩa là bộ truyền nhiệt độ bị lỗi.
Mạch đo nhiệt độ gồm: cảm biến nhiệt độ → dây kết nối → khối đầu cuối → bộ truyền nhiệt độ → mạch 4-20mA → mô-đun đầu vào analog → PLC hoặc DCS.
Bất kể bộ phận nào của dây chuyền này bị lỗi thì nhiệt độ hiển thị trên bộ điều khiển trung tâm có thể không bình thường. Vì vậy, khi xử lý sự cố không nên chỉ tập trung vào cảm biến hoặc bộ phát.
Vì vậy, khi tiến hành điều tra, cách tiếp cận hiệu quả hơn là tiến hành kiểm tra từng bước theo hướng truyền tín hiệu.
Bộ truyền nhiệt độ không trực tiếp "đo nhiệt độ" mà chuyển đổi và truyền tín hiệu nhiệt độ giữa cảm biến tại chỗ và hệ thống điều khiển một cách chính xác.
-- Trích từ tài khoản chính thức của một người ngang hàng
Yuyao Huangong automation instruments factory