выбор правильного датчики температуры время от времени может быть довольно сложной задачей,, необходимо учитывать множество факторов,, но в первую очередь необходимо убедиться, что точность измерения и преобразование низкого уровня датчика температуры (Ом или mv) сигнал к стандартному сигналу тока 4-20 мА, который может быть легко принят системой мониторинга и управления ,, такой как РСУ или ПЛК.

развивающаяся технология сделала преобразователь температуры надежным, доступным, ниже приведены несколько моментов, которые следует учитывать при выборе правильного преобразователя температуры.

1. задняя панель или локальная установка

возможно, наиболее важным соображением при выборе преобразователя температуры является среда, в которой он будет установлен., если расстояние между местом измерения датчика и диспетчерской относительно короткое и отсутствие электрических "помех", преобразователи температуры могут быть недорого установлены в диспетчерской, с подводящими к ним удлинительными проводами датчика. эти конфигурации преобразователей называются корпусами в стиле DIN или рейками (рис. 1). из соображений экономии, несколько передатчиков высокой плотности в стиле DIN устанавливаются на монтажной рейке в многоблочном защитном корпусе, и питаются от общего источника питания.

рис. 1. корпуса для монтажа на рейку обычно устанавливаются на поверхность или в многоблочный защитный корпус.

если существует большое расстояние между датчиком и диспетчерской, или если заводской шум будет отрицательно влиять на относительно "слабый" низкий уровень сигнала, датчика, преобразователь температуры следует установить как можно ближе к датчику. Возможно. это позволит обработать сигнал датчика и преобразовать его в более устойчивый сигнал 4-20 мА, способный лучше выдерживать передачу на большие расстояния через "шумное" предприятие.

для этих применений, преобразователи устанавливаются индивидуально в полевых корпусах, называемых соединительными головками или крышками защитных гильз (рис. 2). для работы с коррозионными,, едкими,, опасными,, опущенными из шланга, или просто противными погодные условия, соединительные головки бывают разных форм и из различных материалов, включая алюминий,, нержавеющую сталь,, железо, и пластик., где атмосферное воздействие будет. намного хуже, с фиксированным дальномеры, если вы должны перейти на датчик другого типа, вам не повезло.

рис. 2. корпуса для монтажа в полевых условиях рассчитаны на коррозионные, едкие, опасные, опущенные из шланга или просто неблагоприятные погодные условия.

универсальные преобразователи на базе микропроцессора предлагают широкий спектр эксплуатационных преимуществ по ценам, лишь немногим превышающим цены многих их аналогов с ограниченным фиксированным диапазоном.. Наиболее важным из них является возможность настройки для работы с широким диапазоном различных типов датчиков и температуры. диапазоны . могут включать термопары (J, K, E, T, R, S, B, N, и C) и термометры сопротивления (2-, 3-, и 4-проводные, pt, медь и никель, от 10 до 1000 Ом), и температурный диапазон от –200 до 850°C (от –328 до 1562°F). универсальные датчики можно настроить для контроля любого диапазона в пределах установленной кривой датчика., поэтому, вы можете настроить датчик на "концентрацию" на точном диапазоне, важном для вашего процесса.

один тип трансмиттера может быть указан и храниться на складе для работы с каждым приложением на объекте. если вы (как и большинство) используете много разных типов датчиков, вам пришлось изменить тип используемого датчика, или вы просто не уверены что может произойти в будущем, универсальные передатчики гораздо более гибкие.

рис. 3. для поверхностных измерений, датчик и трансмиттер могут быть закреплены зажимами, стяжками, болтами или сваркой непосредственно в точке измерения.

2. метод конфигурации

Доступные универсальные преобразователи температуры могут быть сконфигурированы с помощью встроенных элементов управления, ручных конфигураторов, и/или программного обеспечения для ПК. встроенные элементы управления позволяют не полагаться на внешние устройства для выполнения настройки . однако, доступные параметры конфигурации иногда очень ограничены.

ручные конфигураторы обычно связаны с интеллектуальными приборами,, такими как интеллектуальные датчики температуры HART®.. Преимущество их заключается в возможности переконфигурировать датчик из любой удобной точки подключения по контуру 4–20 мА.. недостатки заключаются в том, что ручные манипуляторы могут быть менее интуитивно понятными,, дорогими (свыше), и иногда могут использоваться только с одним типом или классом инструментов.

Конфигурация ПК является наиболее универсальной, и, безусловно, самой простой и быстрой в использовании (рис. 4). все рабочие параметры, даже сложные пользовательские таблицы линеаризации датчика, можно легко выбрать из окна программного обеспечения и загрузить к передатчику за несколько минут. Отличный ПК стоит меньше, чем многие карманные компьютеры, и может использоваться для множества других целей. единственный недостаток в том, что передатчик нужно брать с собой на ПК, либо к передатчику, необходимо поднести ноутбук для настройки.

рисунок 4. Программное обеспечение для ПК позволяет настроить преобразователь всего за несколько минут.

3. точность и стабильность

Датчики температуры сильно различаются по точности измерения. на нижнем уровне, вы можете ожидать точность ±1°F. на верхнем уровне, некоторые датчики обеспечивают поразительную точность ±0.025°F . многие факторы могут влиять на общую точность, в том числе: точность ввода, точность вывода; разрешающая способность; линейность; эффект нагрузки; влияние линейного напряжения; компенсация холодного спая (для термопар); повторяемость; влияние температуры окружающей среды; эффект ЭМИ/РЧП; и эффект сопротивления выводов датчика., усложняющий ситуацию, способ определения заявленной точности отличается от производителя к производителю.

при сравнении точности, имейте в виду, что некоторые поставщики используют термин «линейность» вместо точности., другие заявляют, что спецификация точности включает в себя линейность и повторяемость, и допускает ошибки, вызванные колебаниями температуры окружающей среды. все же другие характеристики указаны в терминах выбранного диапазона температур,, показаний температуры, или интервала измерения.. Operate. степень точности, требуемая для вашего приложения,, конечно, зависит от характера самого процесса. в целом, чем выше точность,, тем увереннее будет результат почти каждого процесса.

в то время как точность — это уровень неопределенности выходного сигнала преобразователя в заданное время,, стабильность — это неопределенность выходного сигнала преобразователя или датчика в течение определенного периода времени., стабильность (обычно указывается в процентах от температурного диапазона в год) будет помочь вам определить, как часто ваша система будет нуждаться в плановой калибровке. типичные характеристики долговременной стабильности, предоставляемые производителями, варьируются от 6 месяцев до 5 лет.

4. выбор датчика

Ваш поставщик датчика температуры должен быть в состоянии порекомендовать лучший датчик для вашего приложения. в целом, RTD обеспечит более точное, стабильное измерение температуры, чем термопара (T/C), при условии, что несколько более хрупкий RTD может выдерживать воздействие окружающей среды.

выход RTD или T/C будет изменяться из-за циклического изменения температуры, перепадов температуры, коррозии, износа проводов, влаги, и загрязнения. по возможности, используйте 4-проводные термометры сопротивления , и укажите преобразователь температуры, который может принимать "правильный" 4-проводной вход RTD.. Преимущество заключается в том, что четвертый провод в цепи RTD эффективно компенсирует ошибки из-за дисбаланса сопротивлений между отведения. каждый ом дисбаланса в выводах ТС приводит к погрешности измерения до 2.5°C.

5. Защита от радиопомех и электромагнитных помех и изоляция сигнала

всегда выбирайте передатчик с заявленными характеристиками устойчивости к радиопомехам/ электромагнитным помехам.. Влияние радиочастотных помех (РЧП) и электромагнитных помех может привести к непредсказуемому и неповторяемому ухудшению характеристик и точности передатчика, и даже к полной неисправности прибора..

даже если вы считаете, что ваша среда "свободна от шума",, рассмотрите лишь несколько источников возможных радиопомех/электропомех: мобильные и стационарные радиостанции,, телевизоры и портативные (рации) передатчики. ; трансформаторы; двигатели переменного и постоянного тока; большие соленоиды или реле; и даже люминесцентные лампы.

6. диагностические возможности

Датчики температуры, даже простые аналоговые датчики с фиксированным диапазоном, способны обеспечить базовую диагностику в виде управления выходным сигналом 4-20 мА вверх или вниз по шкале при потере входного сигнала датчика. это должно предупредить вас о датчике выгореть.

Преобразователи температуры с интеллектуальными диагностическими возможностями могут пойти еще дальше. в дополнение к приводу вверх/вниз шкалы, они постоянно контролируют датчик, и, если провод обрывается или иным образом прекращает посылать сигнал во время работы, может показать вам, какой провод оборван, с помощью сообщения об ошибке либо на встроенном цифровом дисплее (в случае датчиков с индикацией), либо с помощью программного обеспечения для настройки ПК . специальные сообщения об ошибках устраняют необходимость удаления датчика или проверки всех проводов провода для диагностики проблемы (рис. 5).

Рисунок 5. Некоторые преобразователи выдают специальные сообщения об ошибках, которые ускоряют диагностику конкретной проблемы с датчиком.

7. цифровая связь

подавляющее большинство датчиков температуры, установленных и все еще определяемых, используют сигналы 4-20 мА для интерфейса с устройством управления или системой. 4-20 мА является стандартным, это просто, ему доверяют, и оно работает.

это меняется по мере того, как пользователи осознают преимущества реализации доступных стратегий цифровых протоколов, таких как Foundation Fieldbus,, HART, и profibus.. Наиболее заметное преимущество включает в себя возможность многоточечного подключения нескольких датчиков к одной витой паре,, что экономит расходы на проводку и установку. Вторым важным преимуществом является то, что цифровая связь позволяет датчику передавать ценную диагностическую информацию непосредственно в систему.. Это может быть использовано для оповещения пользователя о проблемах с датчиком и датчиком, и даже потенциальных проблем для профилактического обслуживания. недостатком является то, что в дополнение к новым полностью цифровым коммуникационным передатчикам, вам также необходимо установить систему управления, способную принимать данные протокола цифровой связи.

8. сертификатов агентств

сертификация для опасных зон, как правило, не выбор,, а требование. всемирные агентства,, такие как фабрика-взаимная компания (FM) и UL (лаборатории андеррайтеров), изучают конструкцию, тестируют и сертифицируют приборы, как правило безопасность установки в опасных зонах. к опасным зонам обычно относятся зоны, в которых могут присутствовать взрывоопасные газы,, такие как водород или ацетилен,. если вы устанавливаете прибор в опасной зоне, вам необходимо чтобы убедиться, что вы указали тот, который предназначен для использования в этой «классифицированной» области ., это обычно обозначается системой кодирования, которая определяет рейтинг прибора для опасных зон ., например ,, если прибор одобрен FM для использования во взрывозащищенной зоне, кодировка на блоке должна выглядеть следующим образом: класс I, раздел I, группы A, B, C, D.

9. специальные функции

неудивительно, что температура,, являющаяся наиболее часто измеряемой переменной процесса,, должна иметь десятки,, если не сотни,, очень уникальных требований для конкретного применения., к счастью,, рыночный спрос привел производители преобразователей температуры удовлетворяют эти потребности с помощью очень специализированных функций., которые могут включать в себя встроенные цифровые дисплеи, которые можно запрограммировать для отображения рабочих параметров конкретного применения (рис. 6); возможность построения пользовательских таблиц линеаризации для нестандартных входов датчиков; и передовые методы подстройки сенсора, обеспечивающие феноменальную точность измерений до ±0.025°F..

рис. 6. специальные функции,, такие как настраиваемый дисплей,, помогают удовлетворить уникальные требования приложений.

об авторе