Cold Junction of a Thermocouple: Mengapa Ia Sangat Penting dan Cara CJC Berfungsi

Jika anda pernah membandingkan dua termokopel pada paip yang sama dan melihatnya tidak bersetuju dengan beberapa darjah, hujung penderia mungkin bukan masalahnya. Selalunya, jawapannya terletak di hujung gelung yang lain, di blok terminal tempat wayar termokopel bertemu dengan instrumen. Titik sambungan itu ialah persimpangan sejuk, dan setelah anda memahami fungsinya, pengukuran termokopel berhenti berasa seperti meneka.

Artikel ini membincangkan tentang apa itu simpang sejuk, sebab termokopel tidak boleh melaporkan suhu mutlak tanpanya, cara pampasan simpang sejuk berfungsi dalam instrumen moden, dan tabiat manakah yang menghalang simpang rujukan daripada merosakkan data anda secara senyap.

Bagaimana Termokopel Menghasilkan Voltan

Termokopel ialah dua wayar logam yang tidak serupa yang dicantum pada satu hujung. Sambungan itu, pengukur atau persimpangan panas, ialah apa yang anda letakkan dalam proses. Apabila kedua-dua logam melihat perbezaan suhu antara hujung bercantum dan hujung bebas, kesan Seebeck menjana voltan kecil, biasanya berpuluh-puluh mikrovolt setiap darjah Celsius.

Perincian yang menarik perhatian orang ialah ini: voltan itu tidak sepadan dengan suhu simpang pengukur sahaja. Ia sepadan dengan perbezaan antara simpang pengukur dan titik di mana wayar ditamatkan. Termokopel jenis K menghasilkan kira-kira 41 mikrovolt setiap darjah Celsius, jadi anjakan 5 °C pada terminal ditunjukkan sebagai anjakan 5 °C dalam bacaan, walaupun proses itu tidak pernah bergerak.

Apakah Persimpangan Sejuk?

Persimpangan sejuk, juga dipanggil persimpangan rujukan, terbentuk di mana termokopel atau wayar sambungannya disambungkan kepada instrumen bacaan: blok terminal pemancar, input pengawal, pencatat data atau pemancar suhu.

Dua perkara mengenainya biasanya salah faham:

• Ia bukan sekadar suhu bilik. Ia adalah suhu sebenar terminal tersebut pada masa itu, di bawah apa jua draf, haba kepungan dan pemuatan kabel wujud.
• Ia tidak selalunya satu tempat yang sesuai. Setiap sambungan perantaraan yang dibuat dengan wayar yang salah mewujudkan persimpangan tambahan, dan setiap sambungan menyumbang voltannya sendiri.

Jika skru kuprum atau trek papan litar menyentuh wayar termokopel, titik sentuhan tersebut menjadi sebahagian daripada litar termoelektrik. Mengekalkan kawasan terminal isoterma, bermakna semua sambungan berada pada suhu yang sama, adalah asas fizikal reka bentuk persimpangan sejuk yang baik.

Daripada Mandi Ais kepada Pampasan Elektronik

Untuk sebahagian besar abad yang lalu, persimpangan rujukan diadakan pada 0 °C yang diketahui dalam kelalang ais cair. Voltan yang diukur kemudiannya boleh dibandingkan secara langsung dengan jadual yang diterbitkan yang dibina di atas rujukan tersebut. Ia adalah tepat, dan ia masih menjadi idea di sebalik jadual termokopel standard yang digunakan hari ini, tetapi ia tidak praktikal pada unit petrokimia atau di sebelah relau rawatan haba.

Instrumen moden menyelesaikan masalah secara elektronik. Daripada memaksa simpang sejuk kepada 0 °C, mereka mengukur suhu sebenar dan menambah voltan termokopel akan dihasilkan jika rujukannya adalah pada 0 °C. Kuantiti tambahan itu ialah voltan pampasan simpang sejuk.

Cara Pampasan Cold Junction Berfungsi

Di dalam pemancar, pengawal atau kad pemerolehan data, proses itu terbahagi kepada tiga langkah.

1. Ukur suhu terminal. Penderia RTD, termistor atau silikon kecil terletak di sebelah blok terminal, berdekatan dengan persimpangan sebenar seperti yang dibenarkan oleh susun atur.
2. Tukarkan suhu itu kepada EMF termokopel yang setara. Menggunakan jadual standard untuk jenis termokopel yang sedang digunakan, instrumen ini menghasilkan voltan yang akan muncul jika simpang pengukur berada pada suhu terminal tersebut manakala rujukan kekal pada 0 °C.
3. Tambah dan linearize. Voltan pampasan ditambah kepada isyarat yang diukur, dan jumlahnya ditukar melalui polinomial atau jadual carian kepada nilai suhu akhir.

Oleh kerana pembetulan bergantung pada jenis termokopel, pampasan hanya sah apabila input instrumen, penderia dan pendawaian sambungan semua sepadan. Penderia jenis K yang menyuap pemancar yang dikonfigurasikan untuk jenis J memberikan pengimbangan sistematik yang tiada jumlah penentukuran semula akan dialih keluar. Pampasan berasaskan perisian dalam sistem pemerolehan data mengikut logik yang sama, tetapi penderia rujukan selalunya terletak lebih jauh dari terminal, dan jarak itu adalah tempat ketepatan paling mudah hilang.

Perangkap Persimpangan Sejuk Biasa

Kebanyakan masalah simpang sejuk yang kita dengar jatuh ke dalam beberapa corak. Jadual di bawah meringkaskan perkara yang biasa berlaku dan perkara yang cenderung untuk membetulkannya.

Sambungan dan wayar pampasan patut diberi perhatian khusus, kerana ia adalah bahagian gelung yang paling kerap digantikan dengan apa sahaja yang ada di dalam bilik stor. Kabel kuprum adalah baik untuk membawa isyarat 4-20 mA, tetapi ia tidak boleh membawa isyarat termokopel tanpa mencipta persimpangan baharu pada setiap hujung. Kawat pampasan diperbuat daripada aloi yang dipadankan dengan jenis termokopel, dan penarafan suhunya perlu meliputi titik terpanas yang dilaluinya, termasuk mana-mana bahagian yang merentasi bekas panas atau selongsong relau.

Wayar Pampasan Termokopel Jalinan Gentian Kaca Suhu Tinggi Keluli Tahan Karat Untuk gelung termokopel, wayar pampasan jalinan keluli tahan karat berpenebat gentian kaca ini menjangkau -50 hingga 1600°C dan menyokong permintaan sebut harga atau PDF. Lihat Produk →

Perkakasan Yang Mengendalikan Persimpangan Sejuk untuk Anda

Di mana persimpangan sejuk hidup dengan berkesan bergantung pada tempat anda memutuskan untuk mendigitalkan isyarat. Tiga susunan meliputi kebanyakan pemasangan industri:

• Pendawaian terus ke pengawal atau kad input, dengan penderia rujukan di dalam instrumen.
• Pemancar yang dipasang di kepala atau medan pada sensor, melakukan pampasan secara tempatan dan menghantar isyarat 4-20 mA atau digital ke bilik kawalan.
• Pemancar yang dipasang di rel dalam kabinet, untuk penderia yang janggal untuk dicapai.

Mengalihkan pemancar ke penderia selalunya merupakan satu-satunya peningkatan terbesar yang ada. Termokopel dan pendawaian sambungannya menjadi lebih pendek, persimpangan perantaraan hilang, dan isyarat bergerak sebahagian besar jarak sebagai gelung arus teguh dan bukannya EMF tahap mikrovolt. Pemancar suhu bersepadu kami dibina untuk susunan ini dengan tepat, dengan persimpangan rujukan dikendalikan di dalam perumahan dan bukannya di hujung jangka panjang kabel.

Pemancar Suhu Bersepadu dengan Output 4-20 mA SBWR/SBWZ Dua Wayar Modul SBWR/SBWZ dipasang dalam kotak sambungan termokopel atau RTD, memendekkan pendawaian sensor dan mengeluarkan linear 4-20 mA untuk pengukuran dan kawalan. Lihat Produk →

Jika anda menimbang analog terhadap pemancar pintar, panduan kami mengenai cara pemancar suhu berfungsi meliputi kelas ketepatan, drift dan kriteria pemilihan dengan lebih terperinci.

Tabiat Praktikal untuk Persimpangan Sejuk yang Boleh Dipercayai

Semasa pemasangan

• Simpan setiap sambungan terminal satu termokopel di dalam zon isoterma tunggal dan bukannya membelahnya merentasi dua blok.
• Jangan lekapkan blok terminal atau pemancar terus di atas penyentuh, pemacu atau bekalan kuasa.
• Gunakan wayar gred termokopel, hormati penarafan suhunya, dan periksa polariti sebelum mengetatkan.
• Lindungi terminal daripada aliran udara terus dan cahaya matahari, terutamanya dalam kepungan luar.

Dalam perkhidmatan

• Sahkan gelung terhadap rujukan yang diketahui, seperti penentukuran blok kering atau input millivolt simulasi.
• Periksa terminal untuk pengoksidaan dan tork semula selepas kitaran terma pertama pemasangan baharu.
• Rekod suhu kabinet bersama-sama bacaan proses; hanyut bermusim dalam proses yang stabil biasanya menghala ke kepungan, bukan penderia.

Di bahagian kawalan, pengawal dengan pengendalian simpang rujukan bunyi mengambil kerja ini daripada tangan pengendali. Pengawal suhu PID digital padat kami menerima input termokopel secara langsung dan mengurus simpang sejuk secara dalaman, yang memastikan gelincir kecil, inkubator dan ketuhar mudah dibina dan mudah diselenggara.

Pengawal Suhu PID Digital Padat xmtg1001 dengan Pengendalian Persimpangan Sejuk Dalaman Untuk gelincir kecil, inkubator atau ketuhar, pengawal 48×48 mm ini menerima input termokopel dan menguruskan persimpangan rujukan secara dalaman dengan output geganti. Lihat Produk →

Merawat Gelung sebagai Satu Sistem

Tingkah laku simpang sejuk ialah satu bahagian daripada gelung pengukuran, dan gelung selebihnya berhak mendapat perhatian yang sama. Jenis sensor, bahan sarung, tiub perlindungan, kaedah pelekap dan laluan kabel semuanya berinteraksi, dan pemancar berkompensasi sempurna tidak dapat menyelamatkan termokopel yang dipasang di tempat ia tidak akan bertahan. Dalam loji petrokimia, termokopel kalis air dan tahan haus yang dipasangkan dengan wayar pampasan yang dinilai dengan betul biasanya lebih penting daripada perbezaan kecil dalam ketepatan katalog. Dalam proses suhu tinggi, penderia platinum-rhodium dan tungsten-rhenium memastikan simpang pengukur boleh dipercayai di mana jenis logam asas tidak akan bertahan. Anda boleh melihat bagaimana gabungan ini bersatu merentasi kami halaman aplikasi industri .

Semua ini tidak perlu rumit. Terima bahawa termokopel melaporkan perbezaan dan bukannya nilai mutlak, berikan persimpangan rujukan rumah yang stabil dan isoterma, gunakan wayar yang sepadan dengan penderia, dan biarkan pemancar atau pengawal yang dinyatakan dengan baik mengendalikan aritmetik. Lakukan empat perkara itu dan simpang sejuk berhenti menjadi sumber ralat tersembunyi dan menjadi seperti yang sepatutnya: bahagian gelung pengukuran yang tenang dan difahami.