Термопара және RTD сигналдарының тұтастығы: Кабель және жерге қосу
Дала инженері үшін термопараның қосымша сымдары, RTD кабелінің өлшемі, экрандау тәжірибесі және дәл температура өлшеу үшін жерге қосу философиясы бойынша нұсқаулық.
Сигнал тұтастығы неге маңызды
Class A Pt100 RTD 0°C-та ±0.15°C төзімділікке ие. Type K термопара 500°C-та ±2.2°C төзімділікке ие. Егер сигнал кабелі қосымша қателік енгізсе, бұл дәлдіктер мәнсіз болады. Термопара сигналдары милливольт ауқымында — 1°C қате 40 µV-қа тең. 200 µV индукцияланған шу 5°C қате көрсетеді.
Қате бюджетін кабель де қамтуы керек. Егер қосымша сымдардың түйіспелері әртүрлі температурада болса, паразиттік түйісу пайда болады. Оны азайту үшін оқшауланған түйісу термопара коннекторларын қолданыңыз. Honeywell STT3000 және Emerson Rosemount 644 кабельден туындайтын қателіктерді анықтай алмайды. Оларды анықтаудың жалғыз жолы — тұрақты циклдік калибрлеу.
Термопара қосымша сымын таңдау
Термопара қосымша сымдары термопараның ЭҚК қисығына сәйкес келетін қорытпа өткізгіштерін пайдаланады. Қарапайым мыс сымын қолдану мақсатқа қайшы — мыс әр ұшында паразиттік термопара түйісулерін тудырады, ал қате 20°C-тан асып кетуі мүмкін.
Дұрыс оқшаулауды таңдаңыз. PVC максималды 105°C-қа арналған. XLPE 150°C-қа дейін жарамды. Жоғары температуралар үшін шыны талшықты өрім немесе тот баспайтын болаттан жасалған өрімді қолданыңыз. Дұрыс экранды таңдаңыз — Phoenix Contact FLK сериясы 85% жабуымен қапталған калайланған мыс өрімінен тұрады. Экранды тек бір нүктеде, әдетте бергіш жағында жерге қосыңыз. Екі ұшын жерге қосу жерлік контурды тудырып, сигнал өткізгіштерінде шуды арттырады.
RTD кабелінің өлшемі және сымдарын жалғау
RTD сенсорлары 1 мА тұрақты токпен қоздырылады. Үш сымды және төрт сымды конфигурациялар кабельдің кедергісін өтейді. Үш сымды RTD-де екі сым бір ұшқа, бір сым екінші ұшқа қосылады. Бергіш екі жетек сымның кедергісі бірдей деп есептейді — бұл тек барлық үш сымның ұзындығы мен қалыңдығы бірдей болғанда ғана дұрыс.
Барлық RTD жетек сымдары үшін бірдей қалыңдық пен ұзындықты қолданыңыз. 0.5 мм² мыс сымның метрге шаққандағы кедергісі 36 миллиом. 50 метр үшін сымның кедергісі 1.8 ом болады. Егер бір сым 1.8 ом болса, ал екіншісі 2.0 ом болса, қате 0.1 ом, яғни Pt100 үшін 0.26°C құрайды.
Фольгалы экран және дренаж сымы бар RTD кабелін таңдаңыз. Дренаж сымын бір нүктеде жерге қосыңыз. Қауіпті аймақтар үшін көк жабыны бар IS-рейтингті кабельді қолданыңыз. Кабельдің артық сыйымдылығы (>200 нФ/км) IS тосқауылын тербелтіп, жалған көрсеткіштер тудыруы мүмкін.
Жерге қосу философиясы
Термопара тізбектерінде теріс сым әдетте бергіште жерге қосылады, бұл жалпы режимдегі шуды азайтады. Алайда, егер термопара қаптамасы өлшеу нүктесінде де жерге қосылса, жерлік контур пайда болады. Шешімі — оқшауланған бергіш. Emerson 644 оқшаулауымен және Honeywell STT3000 арнааралық оқшаулауымен жерлік контурларды үзіп тастайды.
RTD тізбектерінде экранды тек бергіш жағында жерге қосыңыз. RTD элементі әдетте жерге қосылмайды — элементті жерге қосу жерлік контур қаупін арттырады. Егер RTD қаптамасы процесс қосылымында жерге қосылса, оқшауланған кіріс бергішін қолданыңыз. Әр қосылу қорабында бір нүктелі жерлік шинаны қолданыңыз және оны зауыттың жерлік торына бір өткізгішпен, гүл шоқ тәрізді емес, жалғаңыз.
Шуды азайту бойынша кезең-кезеңімен нұсқаулық
1-қадам: Сенсорды ажыратып, ашық тізбектегі кернеуді өлшеңіз. Термопара үшін >1 MΩ кіріс кедергісі бар вольтметр қолданыңыз. Көрсеткіш ±10 µV ішінде тұрақты болуы керек. RTD үшін төрт сымды омметр қолданыңыз — көрсеткіш ±0.05 ом ішінде тұрақты болуы тиіс.
2-қадам: Экранның үздіксіздігін тексеріңіз. Экран дренаж сымынан жерлік шинаның кедергісін өлшеңіз — ол 1 омнан кем болуы керек. Экранның тек бір нүктеде жерге қосылғанын растаңыз. Сенсор жағындағы экранды ажыратып, жерге кедергіні өлшеңіз — ол шексіз болуы тиіс.
3-қадам: Сигнал сымдары мен жер арасындағы айнымалы кернеуді өлшеңіз. Вольтметрді айнымалы токтың милливольт ауқымына қойыңыз. 10 мВ-тан жоғары айнымалы кернеу электромагниттік кедергіні білдіреді. Сигнал кабелін қуат кабельдерінен кемінде 300 мм қашықтықта жүргізіңіз.
4-қадам: Егер жерлік контурларды жою мүмкін болмаса, сигнал оқшаулағышын орнатыңыз. Phoenix Contact MINI Analog Pro 3-жолды оқшаулауды <0.1% қате деңгейімен қамтамасыз етеді. Ол барлық жерлік контурларды үзіп, 2 кВ дейінгі жалпы режимдегі шуды басады.
Жалған көрсеткіштерді түзету
Кенет максималды көрсеткішке секіру ашық тізбекке нұсқайды. Сенсор басындағы қосылымды тексеріңіз — діріл бұрандалы терминалдарды босатады. Барлық терминалдарды көрсетілген моментпен қатайтыңыз (әдетте 1.5 мм² сым үшін 0.5 Н·м).
Тұрақты ығысу термопара түрінің сәйкес келмеуін білдіреді. Бергіш конфигурациясын тексеріңіз. Type K Type J ретінде конфигурацияланғанда 500°C-та шамамен 50°C төмен оқиды. RTD “Cu10” орнына “Pt100” ретінде конфигурацияланғанда нақты температурадан 26 есе жоғары оқиды.
Жауап беру уақыты баяу нашар жылу байланысын көрсетеді. Термошұңқырға орнатылған RTD үшін серіппелі элемент қолданыңыз. Беткі термопара үшін жоғары жылу өткізгішті желіммен жабысатын сезгіш төсемді пайдаланыңыз. Нашар орнатылған беткі термопараның жауап беру уақыты 10 минуттан асуы мүмкін.
Қорытынды және іс-әрекетке кеңес
Сигнал кабелін таңдау, жерге қосу және экрандау сенсорды таңдаумен бірдей маңызды. Дұрыс термопара қосымша сым түрін қолданыңыз. Экрандарды тек бір нүктеде жерге қосыңыз. 30 метрден ұзын жүгірулер үшін үш немесе төрт сымды RTD қолданыңыз. Егер жерлік контурларды болдырмау мүмкін болмаса, бергішті оқшаулаңыз. Төтенше жөндеулер үшін қосымша термопара сымын сақтаңыз. Әр кабельдің екі ұшында сенсордың тег нөмірін жапсырыңыз.
