Tanya lima orang maksud "PT100" dan anda biasanya akan mendapat "sejenis sensor suhu" sebagai jawapan penuh. Tidak mengapa jika anda hanya berbual - tetapi jika anda yang menulis spesifikasi pembelian, jurang dalam jawapan itu betul-betul di mana masalah akan muncul kemudian: penderia yang membaca dengan baik di atas bangku tetapi hanyut sebaik sahaja ia dikimpal ke dalam termowell, atau yang secara teknikal betul tetapi berwayar dengan cara yang salah untuk pemancar ia menyuap.
Artikel ini merangkumi mekanik tentang cara PT100 sebenarnya mengukur suhu, perbezaan praktikal antara jenis penderia yang akan anda pilih antara dan - kerana teori itu hanya membawa anda - situasi sebenar di mana mendapatkan salah satu butiran ini menyebabkan masalah yang boleh diukur pada barisan pengeluaran.
Apa Itu PT100 Sebenarnya
PT100 ialah pengesan suhu rintangan (RTD) - unsur platinum yang rintangan elektriknya berubah dalam cara yang diketahui dan boleh berulang apabila suhu berubah. "100" dalam nama ialah nilai rintangan pada 0 darjah : tepat 100 ohm. Panaskan, rintangan meningkat; sejukkan, rintangan menurun.
Platinum bukan satu-satunya logam yang - nikel dan kuprum RTD ini wujud juga - tetapi platinum menang untuk kegunaan industri kerana ia tidak mudah teroksida, mengekalkan penentukurannya selama bertahun-tahun kitaran haba dan keluk rintangannya cukup-ditakrifkan dengan cukup sehingga ia telah diseragamkan di peringkat antarabangsa. Piawaian itu ialah IEC 60751, dan ia adalah dokumen yang dirujuk secara senyap oleh setiap lembaran data pengeluar terkemuka walaupun mereka tidak menyatakannya secara langsung.
Secara fizikalnya, elemen itu terletak di dalam sarung logam - biasanya 316 tahan karat, kadangkala Inconel atau Hastelloy untuk media jahat - dengan wayar plumbum mengalir keluar ke pemancar atau kad input analog pengawal. Sensor itu sendiri tidak mempunyai paparan dan tiada logik; ia hanya mengubah rintangan. Segala-galanya berlaku di hilir.
Fizik Di Sebalik Pembacaan
Mengapa Rintangan Berubah dengan Suhu
Apabila platinum menjadi panas, getaran atom bertambah, yang menjadikannya lebih sukar bagi elektron untuk bergerak melalui rintangan - kekisi naik. Perhubungan ini tidak linear merentas keseluruhan julat, tetapi ia cukup hampir dan-dicirikan dengan baik, sehingga ia ditangkap dalam persamaan dan bukannya jadual carian sahaja: persamaan Callendar-Van Dusen.
Untuk suhu di atas 0 darjah , bentuk yang dipermudahkan ialah:
Rt=R0 [1 + At + Bt²]
R0 ialah 100 ohm untuk PT100, dan A dan B ialah pemalar tetap daripada IEC 60751. Di bawah 0 darjah sebutan ketiga ditambah kerana lengkung membengkok sedikit berbeza di bawah sana. Anda tidak perlu menghafal - ini tetapi perlu mengetahui ia wujud, kerana ini adalah sebab "PT100" daripada satu pengilang dan "PT100" daripada yang lain akan benar-benar bersetuju antara satu sama lain pada suhu tertentu, bukannya masing-masing mempunyai lengkung peribadi mereka sendiri.
Satu nombor yang patut diingat: pada 100 darjah , PT100 standard membaca kira-kira 138.5 ohm. Jika anda sedang menyelesaikan masalah penderia dengan meter berbilang dan ia tidak hampir sama dengan 100 darjah , ada sesuatu yang tidak kena - sama ada elemen, pendawaian atau andaian anda tentang suhu yang sebenarnya.
Terdapat juga pemisahan yang perlu anda ketahui sebelum membuat pesanan: "lengkung Eropah" (alfa=0.00385) ialah standard di mana-mana di luar Amerika Utara, manakala "lengkung Amerika" yang lebih lama (0.00392) masih muncul pada beberapa peralatan lama. Mencampurkan kedua-duanya pada pengubahsuaian ialah sumber klasik bacaan suhu yang dimatikan beberapa darjah tanpa sebab yang jelas.
Menukar Rintangan kepada Nombor yang Boleh Anda Baca
Pemancar menghantar arus kecil melalui elemen, mengukur voltan merentasinya, mengira rintangan, dan menggunakan lengkung untuk memuntahkan suhu. Itu sahaja. Inilah sebabnya mengapa PT100 pada asasnya tidak berguna tanpa pemancar atau kad input berkeupayaan -RTD di belakangnya - penderia hanya separuh daripada rantai ukuran.
Butiran Pendawaian Yang Sebenarnya Menyebabkan Masalah Medan
Di sinilah banyak keputusan membeli yang silap, dan jarang sekali kerana sesiapa yang cuai - cuma tidak jelas melainkan seseorang memberitahu anda.
2-wayaradalah paling murah, tetapi rintangan wayar plumbum itu sendiri ditambah terus ke dalam bacaan. Lebih daripada 30-meter kabel berjalan, ralat itu tidak lagi penting. Denda untuk jangka pendek atau pemantauan tidak kritikal; tidak baik untuk apa-apa yang anda mahu kawal.
3-wayaradalah lalai untuk kebanyakan kerja industri. Wayar ketiga membolehkan pemancar menganggar dan membatalkan rintangan plumbum, dengan mengandaikan ketiga-tiga konduktor dipadankan dengan panjang dan tolok. Keseimbangan kos dan ketepatan yang baik, itulah sebabnya anda akan dapati pada kebanyakan pemancar proses yang dijual hari ini.
4-wayarmengalih keluar ralat rintangan plumbum hampir keseluruhannya dengan mengasingkan wayar-pembawa dan voltan-arus. Inilah yang anda inginkan untuk piawaian rujukan penentukuran atau mana-mana pecahan darjah sebenarnya penting - tetapi ia berlebihan dan kos tambahan, untuk banyak titik pemantauan am.
Kesilapan yang paling kerap saya lihat ialah tidak memilih jenis pendawaian yang salah dalam pengasingan - ia memesan penderia 3 wayar untuk pemancar yang dikonfigurasikan untuk input 2 wayar, atau sebaliknya. Penderia dan instrumen perlu bersetuju, dan perincian itu mudah terlepas apabila perolehan dan instrumentasi adalah dua orang berbeza yang mengusahakan dua dokumen berbeza.
Elemen Filem-Kawat lwn. Nipis-
Wayar-lukaelemen - wayar platinum yang dililitkan di sekeliling teras seramik atau kaca - cenderung untuk memegang penentukuran dengan sangat baik sepanjang hayat perkhidmatan yang panjang dan perubahan suhu yang luas. Ia lebih mahal dan sedikit lebih rapuh secara mekanikal.
Filem-nipiselemen dibuat dengan mendepositkan platinum pada substrat seramik, serupa dengan semangat bagaimana cip mikro dibina. Ia lebih kecil, lebih murah untuk dihasilkan pada volum, dan lebih tahan terhadap getaran - itulah sebabnya ia sebahagian besarnya telah mengambil alih penggunaan industri am dan OEM. Pertukaran-adalah julat suhu berkadar yang lebih sempit berbanding dengan wayar premium-versi luka, walaupun untuk kebanyakan kerja proses siling itu tidak pernah didekati.
Jika aplikasi anda adalah ringan - fikirkan penyaluran HVAC, filem pemantauan tangki am - nipis-hampir sentiasa menjadi pilihan yang menjimatkan dan wajar. Simpan wayar-luka untuk-suhu tinggi atau aplikasi-lama-yang mana kestabilan tambahan memperoleh kembali kosnya.
PT100 lwn Termokopel lwn PT1000
Pembeli baharuinstrumentasi suhusering bertanya yang mana antara ketiga-tiga ini sebenarnya harus mereka nyatakan.
Terhadap atermokopel, PT100 menang berdasarkan ketepatan dan-kestabilan jangka panjang dalam julat-hingga-rendah (kira-kira -200 darjah hingga 850 darjah ) dan tidak memerlukan pampasan simpang sejuk. Termokopel menang apabila suhu menjadi lebih tinggi daripada yang boleh dikendalikan oleh platinum, atau apabila anda memerlukan tindak balas yang lebih pantas dan boleh hidup dengan ketepatan yang lebih rendah.
Terhadap aPT1000, prinsip kerjanya ialah - platinum yang sama, fizik yang sama - hanya 1,000 ohm pada 0 darjah dan bukannya 100. Rintangan asas yang lebih tinggi itu menjadikan-ralat wayar plumbum secara berkadar lebih kecil, jadi PT1000 selalunya boleh terlepas dengan 2-pendawaian wayar yang memerlukan ketepatan PT1. Itu menjadikan PT1000 pilihan biasa dalam membina automasi, di mana kabel berjalan panjang tetapi anda tidak mengejar ketepatan gred makmal.
Kes Sebenar: Apabila "Cukup Dekat" Tidak
Operasi pemprosesan-makanan yang menjalankan barisan pempasteuran telah mendapat bacaan suhu kelompok yang tidak konsisten selama berminggu-minggu - tiada apa-apa yang dramatik, hanya beberapa darjah hanyut yang muncul berselang-seli dan tidak berkait dengan apa-apa yang jelas dalam proses itu sendiri. Penyelenggaraan telah menukar penderia sekali, menganggap ia membetulkan isu itu dan meneruskan. Ia kembali sebulan kemudian.
Punca sebenar ternyata adalah pendawaian, bukan penderia: 3-wayar PT100 asal telah digantikan dengan unit daripada pembekal lain yang tolok wayar plumbumnya berbeza sedikit daripada larian asal, yang membuang pampasan rintangan-plumbum yang sedang dikira oleh pemancar. Di atas kertas, kedua-dua penderia memenuhi spesifikasi. Dalam amalan, ketidakpadanan itu hanya cukup besar untuk mendorong bacaan di luar toleransi yang penting untuk masa penahanan pempasteuran - parameter keselamatan makanan, bukan parameter kosmetik.
Pembaikan itu bukan penderia yang lebih baik. Ia menyeragamkan tolok dan panjang wayar plumbum merentas semua stok gantian untuk talian itu dan menambah semakan rintangan pantas pada suhu ambien sebagai langkah-pemeriksaan penerimaan sebelum mana-mana penderia baharu digunakan. Pelajaran membuat generalisasi: PT100 hanya tepat seperti keseluruhan rantai ukuran di sekelilingnya dan "nombor bahagian yang sama" tidak selalu bermaksud "wayar sebenar yang sama."
Perkara yang Perlu Diperiksa Sebenarnya Sebelum Anda Memesan
Bagi kebanyakan pembeli, keputusan datang kepada lima soalan, kira-kira mengikut urutan kepentingan ini:
- Apakah julat suhu proses dan berapa ketatkah toleransi yang diperlukan?Ini menentukan kelas ketepatan - Kelas B (±0.30 darjah pada 0 darjah ) meliputi kebanyakan pemantauan umum; Kelas A atau 1/3 DIN bernilai premium untuk gelung kawalan atau proses terkawal.
- Apakah pendawaian yang diharapkan oleh pemancar atau kad PLC anda?Sahkan perkara ini sebelum membuat pesanan, bukan selepas - ia merupakan satu-satunya punca utama isu medan yang boleh dielakkan.
- Apakah bahan sarung dan diameter probe yang sesuai dengan media dan tekanan proses anda?Aplikasi menghakis atau tekanan tinggi-biasanya juga memerlukan termowell, kedua-duanya untuk perlindungan dan oleh itu penderia boleh ditukar tanpa penutupan.
- Adakah anda memerlukan pemancar-dilekapkan kepala?Menukar kepada isyarat 4-20mA tepat pada sensor meningkatkan imuniti hingar pada kabel yang panjang dan berbaloi dengan kos tambahan dalam persekitaran bising elektrik.
- Apakah pelan penentukuran dan penggantian anda?Penderia hanyut selama bertahun-tahun kitaran haba. Proses kritikal biasanya disemak setiap tahun; titik pemantauan-pertaruhan rendah boleh berjalan lebih lama.
Nota Pemasangan Yang Perlu Diketahui
Kedalaman sisipan lebih penting daripada kebanyakan orang jangkakan - hujung penderiaan perlu mencapai aliran atau medium sebenar, bukan hanya mencucuk melalui dinding paip atau anda akhirnya mengukur lapisan sempadan dan bukannya proses. Thermowells berbaloi dengan kos tambahan di mana-mana sahaja tekanan, kakisan atau keperluan untuk penggantian-panas adalah faktor. Dan jika anda sedang menyelesaikan masalah bacaan yang kelihatan tidak berfungsi, semak rintangan pada suhu rujukan yang diketahui (air ais ialah rujukan 0 darjah yang murah dan boleh dipercayai) sebelum menganggap pemancar atau proses itu sendiri adalah masalah.
Bottom Line
Fizik di sebalik PT100 adalah mudah dan tidak berubah dalam beberapa dekad - rintangan platinum meningkat secara dijangka dengan suhu, dan perhubungan itu diseragamkan supaya instrumen daripada pengeluar yang berbeza bersetuju antara satu sama lain. Di mana pembeli sebenarnya tersilap bukan pemilihan sensor itu sendiri; ia adalah butiran di sekelilingnya - konfigurasi pendawaian, ketekalan wayar plumbum, bahan sarung untuk keadaan proses sebenar. Dapatkan yang betul pada peringkat spesifikasi dan bahagian sensor adalah bahagian yang mudah.
Jika anda mendapatkan penderia PT100 untuk barisan atau peralatan tertentu, menghantar julat suhu kepada pembekal anda, kelas ketepatan yang diperlukan, jenis pendawaian dan persekitaran pemasangan di hadapan - dan bukannya hanya nombor bahagian - biasanya yang memisahkan penderia yang berfungsi daripada penderia yang ditukar dua kali sebelum seseorang menemui masalah sebenar.
Soalan Lazim
Adakah PT100 sama dengan RTD?
Tiada - PT100 ialah satu jenis RTD khusus, diperbuat daripada platinum dengan rintangan 100 ohm pada 0 darjah . RTD ialah kategori yang lebih luas, yang turut merangkumi penderia berasaskan PT500, PT1000 dan nikel- atau tembaga-.
Seberapa tepat penderia PT100?
Kelas B adalah tepat kepada kira-kira ±0.30 darjah pada 0 darjah . Kelas A mengetatkannya kepada kira-kira ±0.15 darjah . Penderia DIN-kepersisan tinggi 1/10 mencecah ±0.03 darjah , yang kebanyakannya adalah makmal atau penentukuran-spek standard dan bukannya sesuatu yang diperlukan oleh pemantauan proses umum.
Bolehkah PT100 mengendalikan suhu sub-sifar?
Ya, unit standard dinilai hingga lebih kurang -200 darjah , yang meliputi kebanyakan aplikasi kriogenik dan rantaian sejuk tanpa memerlukan apa-apa yang khusus.
Mengapa sesetengah penderia PT100 mempunyai tiga atau empat wayar dan bukannya dua?
Wayar tambahan membenarkan instrumen menolak rintangan wayar plumbum itu sendiri, yang sebaliknya akan dikira sebagai sebahagian daripada isyarat suhu - ralat yang tumbuh dengan panjang kabel.
Rujukan
- Suruhanjaya Elektroteknik Antarabangsa.IEC 60751 - Termometer rintangan platinum industri dan penderia suhu platinum.
- Institut Piawaian dan Teknologi Negara (NIST).Skala Suhu ITS-90 dan Data Rujukan Termometri Rintangan Platinum.
- Kejuruteraan Omega.Panduan Rujukan RTD (Pengesan Suhu Rintangan).
- Syarikat Fluke.Penentukuran: Falsafah dalam Amalan - Termometri Rintangan.
