การชดเชยจุดเชื่อมต่อความเย็นสำหรับเครื่องส่งสัญญาณอุณหภูมิ
คนที่ทำงานกับเทอร์โมคัปเปิลเป็นจำนวนมากอาจไม่ทราบแน่ชัดว่าจุดต่อเย็นของเทอร์โมคัปเปิล (อ้างอิง) ทำงานอย่างไร เพื่อให้สามารถหารือเกี่ยวกับจุดเชื่อมต่อเย็นได้ ก่อนอื่นเราต้องมีความเข้าใจโดยย่อเกี่ยวกับทฤษฎีเทอร์โมคัปเปิลและวิธีการทำงานของเทอร์โมคัปเปิล
ทางแยกเย็นหรือทางแยกอ้างอิง
เทอร์โมคัปเปิ้ล"ทางแยกเย็น"มักเรียกกันว่า"ทางแยกอ้างอิง"แต่ในความเห็นของเราคนใช้คำว่า"ทางแยกเย็น"บ่อยขึ้น .
เทอร์โมคัปเปิลทั่วไป
เทอร์โมคัปเปิลเป็นเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิทั่วไปในอุตสาหกรรม ข้อดีหลายประการของเทอร์โมคัปเปิ้ลทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย สามารถใช้วัดอุณหภูมิที่สูงมาก ซึ่งสูงกว่าเซ็นเซอร์อุณหภูมิแบบต้านทาน (RTD) มาก เทอร์โมคัปเปิลยังเป็นเซ็นเซอร์ที่มีความแข็งแรงมาก จึงไม่แตกหักง่าย แม้ว่าเทอร์โมคัปเปิลจะไม่แม่นยำเท่ากับเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแบบต้านทาน แต่ก็มีความแม่นยำเพียงพอในการใช้งานหลายประเภท
เทอร์โมคัปเปิ้ลทำงานอย่างไร
เทอร์โมคัปเปิลประกอบด้วยสายไฟสองเส้นที่ประกอบด้วยตัวนำไฟฟ้าต่างกันมาต่อกันที่ปลายด้านหนึ่ง (สาย"ร้อน"จบ) ซึ่งเป็นปลายที่ใช้วัดอุณหภูมิ ดังที่ โทมัส โยฮันน์ ซีเบค ค้นพบในปี 1821 เมื่อจุดเชื่อมต่อของสายไฟเหล่านี้สัมผัสกับอุณหภูมิที่แตกต่างกัน จะเกิดกระแสความร้อน ซึ่งทำให้เกิดช่องว่างเล็กๆ ระหว่างสายไฟที่ปลายเปิด แรงดันไฟฟ้า. แรงดันไฟฟ้าขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและวัสดุของสายไฟที่ใช้ เอฟเฟกต์นี้เรียกว่า"ซีเบคเอฟเฟ็กต์"-
แผนผังอย่างง่ายของเทอร์โมคัปเปิล
"วัสดุเทอร์โมคัปเปิล 1 และ 2"ในรูปด้านบนแสดงถึงวัสดุสองชนิดที่แตกต่างกันที่ใช้สำหรับเทอร์โมคัปเปิล"T1"คือจุดเชื่อมต่อร้อนของเทอร์โมคัปเปิลซึ่งเป็นจุดที่วัดอุณหภูมิ ทั้งสอง"ทีเจ"คืออุณหภูมิทางแยกเย็น เนื่องจากการไล่ระดับอุณหภูมิในสายเทอร์โมคัปเปิล แรงดันไฟฟ้าเทอร์โมคัปเปิลจึงถูกสร้างขึ้นระหว่าง"ร้อน"และ"เย็น"สิ้นสุด ดังนั้น ไม่ใช่ทางแยกที่สร้างแรงดันไฟฟ้า แต่การไล่ระดับอุณหภูมิตามเส้นลวดต่างหากที่สร้างแรงดันไฟฟ้า แต่คำอธิบายว่าแรงดันความร้อนเกิดขึ้นระหว่างขั้วร้อนและเย็นนั้นง่ายต่อการเข้าใจ
ประเภทและวัสดุของเทอร์โมคัปเปิ้ล
เทอร์โมคัปเปิลมีหลายประเภทที่ผลิตจากวัสดุและโลหะผสมที่แตกต่างกัน วัสดุที่แตกต่างกันส่งผลให้เกิดความไวที่แตกต่างกัน ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าความร้อนที่แตกต่างกันที่อุณหภูมิเดียวกัน และอาจส่งผลต่อคุณสมบัติอื่นๆ เทอร์โมคัปเปิลหลายประเภทได้รับการกำหนดมาตรฐานและมีการกำหนดชื่อสำหรับวัสดุที่ระบุที่ใช้ ชื่อมักจะสั้นมาก โดยปกติจะมีตัวอักษรเพียงตัวเดียว เช่น ประเภท K, R, S, J, K เป็นต้น
เทอร์โมคัปเปิ้ลที่พบบ่อยที่สุดและวัสดุ
เนื่องจากเทอร์โมคัปเปิ้ลที่แตกต่างกันทำจากวัสดุที่แตกต่างกัน แรงดันไฟฟ้าของเทอร์โมอิเล็กทริกจึงแตกต่างกัน ดังแสดงในรูปด้านล่าง ที่อุณหภูมิเดียวกัน แรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นระหว่างประเภทต่างๆ จะแตกต่างกันอย่างมาก
แรงดันความร้อนของเทอร์โมคัปเปิ้ล
ค่าสัมประสิทธิ์ซีเบคของเทอร์โมคัปเปิล
หากคุณต้องการวัดอุณหภูมิที่ต่ำกว่า ประเภทที่ละเอียดอ่อนกว่าจะดีกว่าอย่างเห็นได้ชัด เนื่องจากมีแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าและวัดได้ง่ายกว่า แต่หากคุณต้องการวัดอุณหภูมิที่สูง คุณอาจต้องเลือกประเภทที่มีความไวน้อยกว่าซึ่งสามารถใช้ในความร้อนจัดได้ ค่าสัมประสิทธิ์ ซีเบค บ่งชี้ว่าแรงดันไฟฟ้าของเทอร์โมคัปเปิลเปลี่ยนแปลงไปมากน้อยเพียงใดเมื่อเทียบกับอุณหภูมิ กราฟด้านบนแสดงให้เห็นถึงความไวที่แตกต่างกันระหว่างเทอร์โมคัปเปิลที่แตกต่างกัน และยังอธิบายด้วยว่าเหตุใดเครื่องสอบเทียบเทอร์โมคัปเปิลจึงมีระดับความแม่นยำที่แตกต่างกันสำหรับเทอร์โมคัปเปิลประเภทต่างๆ
ปลายเย็น
เรานำเสนอแผนผังเทอร์โมคัปเปิลแบบง่ายโดยแสดงตัวนำไฟฟ้าสองตัวที่ไม่เหมือนกันเชื่อมต่อเข้าด้วยกันเพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าเทอร์โมคัปเปิ้ล "ทางแยกร้อน"การเชื่อมต่อ. ณ จุดนี้ คำถามสำคัญที่คุณจะถามควรจะเป็น"ปลายสายอีกด้านอยู่ที่ไหน?"เมื่อคุณวัดแรงดันไฟฟ้าจากเทอร์โมคัปเปิล คุณจะต้องต่อสายไฟจากเทอร์โมคัปเปิลเข้ากับโวลต์มิเตอร์ วัสดุเชื่อมต่อโวลต์มิเตอร์มักจะเป็นทองแดงหรือทองแดงชุบทอง ดังนั้นจึงไม่เหมือนกับวัสดุเทอร์โมคัปเปิล ซึ่งหมายความว่าคุณต้องสร้างเทอร์โมคัปเปิลใหม่ 2 ตัวในการเชื่อมต่อโวลต์มิเตอร์!
ในแผนภาพด้านบน วัสดุ 1 และวัสดุ 2 คือวัสดุเทอร์โมคัปเปิลสองชนิดที่ประกอบเป็นเทอร์โมคัปเปิล ที่"ปลายร้อน"คือจุดที่บัดกรีเข้าด้วยกัน คือจุดที่วัดอุณหภูมิของกระบวนการ และจุดที่ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้า U1 U1 นี่คือสิ่งที่เราต้องการวัด ที่"ทางแยกเย็น"จุดเทอร์โมคัปเปิลต่อกับโวลต์มิเตอร์ซึ่งต่อด้วยวัสดุต่างกัน (วัสดุ 3) ตราบใดที่วัสดุที่แตกต่างกันเหล่านี้อยู่ที่อุณหภูมิแวดล้อมเท่ากัน แรงดันไฟฟ้าเพิ่มเติม U2, U3 ที่สร้างขึ้นจะไม่มีผลกระทบต่อแรงดันความร้อนโดยรวม แรงดันไฟฟ้าความร้อนในตารางดัชนีคือแรงดันไฟฟ้าที่ตั้งไว้ซึ่งสร้างขึ้นโดยการไล่ระดับความร้อนจากปลายร้อนไปยังปลายเย็น เมื่อปลายเย็นอยู่ที่ 0°C อย่างไรก็ตาม ในการใช้งานจริง อุณหภูมิโดยรอบของเครื่องส่งสัญญาณอุณหภูมิและจุดเชื่อมต่อความเย็นของเทอร์โมคัปเปิลจะไม่อยู่ที่ 0°C ในกรณีส่วนใหญ่ ดังนั้น จะต้องลบอิทธิพลของอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อความเย็นออกเมื่อคำนวณอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อร้อนโดยใช้ตารางดัชนี ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าการชดเชยจุดเชื่อมต่อความเย็น
วิธีการชดเชยทางแยกเย็น
1. วิธีการอาบจุดเยือกแข็ง
โดยธรรมชาติแล้ว หัวต่อเทอร์โมคัปเปิลจะไม่เกิดแรงดันความร้อนใดๆ ที่ 0°C (32°F) ดังนั้น คุณจึงสามารถเชื่อมต่อจุดต่อเย็นที่อุณหภูมินั้นได้ เช่น ในอ่างจุดเยือกแข็ง หรือในเตาอบสอบเทียบอุณหภูมิที่แม่นยำ เชื่อมต่อสายเทอร์โมคัปเปิลกับสายทองแดงในอ่างเยือกแข็งโดยไม่สร้างแรงดันไฟฟ้าความร้อนระหว่างการเชื่อมต่อ จากนั้นคุณไม่ต้องกังวลเรื่องความเย็นอีกต่อไป การเชื่อมต่อจำเป็นต้องแยกการเชื่อมต่อด้วยไฟฟ้าจากน้ำในอ่างน้ำแข็ง เพื่อหลีกเลี่ยงกระแสรั่วไหลที่อาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดหรือการกัดกร่อนได้ นี่เป็นวิธีการที่แม่นยำมากและมักทำโดยห้องปฏิบัติการสอบเทียบ ในโรงงาน วิธีนี้ใช้ไม่ได้ผลมากนัก ดังนั้นจึงมักไม่นิยมใช้ในโรงงาน
2. จุดแยกความเย็นที่อุณหภูมิคงที่
เนื่องจากพบว่าอ่างน้ำแข็งใช้งานไม่ได้ คุณจึงสามารถทำจุดต่อความเย็นที่อุณหภูมิคงที่ที่ทราบได้ สามารถใช้กล่องรวมสัญญาณขนาดเล็กซึ่งมีอุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิเพื่อให้กล่องรวมสัญญาณอยู่ที่อุณหภูมิที่กำหนดตลอดเวลา โดยปกติแล้ว อุณหภูมิจะสูงกว่าอุณหภูมิโดยรอบ ดังนั้นกล่องจะต้องได้รับความร้อนเท่านั้น ไม่ใช่ทำให้เย็นลง
เมื่อคุณทราบอุณหภูมิที่ทางแยกเย็นและประเภทของเทอร์โมคัปเปิ้ล คุณสามารถคำนวณและชดเชยแรงดันความร้อนที่ทางแยกเย็นได้ อุปกรณ์ตรวจวัดหรือเครื่องสอบเทียบอุณหภูมิจำนวนมากมีความสามารถในการป้อนอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อเย็น และอุปกรณ์จะทำการคำนวณและชดเชยทั้งหมดให้กับคุณ
3. การชดเชยอัตโนมัติสำหรับการวัดอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อเย็น
ปล่อยให้อุปกรณ์วัดคำนวณให้อัตโนมัติ อุปกรณ์ตรวจวัด (เครื่องส่งสัญญาณ การ์ดอินพุต ดีซีเอส) สามารถวัดอุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อความเย็นได้ตลอดเวลา และชดเชยข้อผิดพลาดของจุดเชื่อมต่อความเย็นทางออนไลน์โดยอัตโนมัติ เนื่องจากอุปกรณ์ตรวจวัดรู้ประเภทของเทอร์โมคัปเปิลด้วย การชดเชยจึงทำได้โดยอัตโนมัติและต่อเนื่อง
นี่ถือเป็นวิธีที่ง่ายและใช้งานได้จริงที่สุดในการชดเชยจุดเชื่อมต่อเย็นในการวัดและการสอบเทียบตามปกติ เนื่องจากคุณไม่จำเป็นต้องกังวลเกี่ยวกับจุดเชื่อมต่อเย็น แต่ปล่อยให้อุปกรณ์จัดการเอง
การชดเชยจุดแยกความเย็นสำหรับ เอ็นซีเอส-ทีที106
ผลิตภัณฑ์เครื่องส่งสัญญาณอุณหภูมิแบบโมดูลาร์ของ ไมโครไซเบอร์ บริษัท ได้แก่ ฮาร์ท, โปรฟิบัส ป้า, เอฟเอฟ H1 สามข้อตกลง
รองรับวิธีการชดเชยจุดเชื่อมต่อความเย็นทั้งหมดที่กล่าวถึงข้างต้น และการชดเชยอัตโนมัติสำหรับการวัดอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อความเย็นมีสองวิธี คุณสามารถเลือกใช้เซ็นเซอร์อุณหภูมิในตัวใกล้กับขั้วต่อของ เอ็นซีเอส-ทีที106 หรือคุณสามารถเลือกเซ็นเซอร์อุณหภูมิความต้านทานแพลตตินัมภายนอกก็ได้ ความแม่นยำในการวัดอุณหภูมิของเซ็นเซอร์อุณหภูมิในตัวคือ ± 0.5 ℃ และเมื่อเชื่อมต่อเซ็นเซอร์อุณหภูมิความต้านทานแพลทินัม พีที100 ภายนอก ความแม่นยำในการวัดอุณหภูมิคือ ± 0.15 ℃
