Dlaczego kompensacja zimnego złącza jest konieczna w przypadku przetworników temperatury (lub kart wejść analogowych używanych do wejść temperatury w systemie DCS)?
⑴ Przetworniki temperatury instalowane są w terenie, gdzie temperatura zimnego złącza ulega wahaniom w odpowiedzi na zmiany otoczenia.
⑵ Jeżeli nie zostanie zastosowana kompensacja zimnego złącza, na wyjściu przetwornika zostanie zarejestrowana wartość wyższa niż rzeczywista temperatura; może to prowadzić operatorów do błędnych ocen. Dlatego też kompensacja zimnego złącza jest niezbędna.
Co to jest kompensator zimnego złącza? Jaka jest jego zasada działania?
Kompensator temperatury złącza odniesienia termopary to urządzenie zaprojektowane w celu automatycznej kompensacji zmian w pomiarach termopary spowodowanych wahaniami temperatury złącza odniesienia. Zasadniczo działa jako generator miliwoltów prądu stałego, który wytwarza sygnał wyjściowy wprost proporcjonalny do zmian temperatury złącza odniesienia. Po podłączeniu szeregowym w obwodzie pomiarowym termopary umożliwia automatyczną kompensację temperatury złącza odniesienia podczas operacji pomiarowych.
Specyfikacje produktu
Ten inteligentny moduł przetwornika temperatury został specjalnie zaprojektowany do użytku z wysokowydajnymi przetwornikami temperatury-z obsługą protokołu HART-. Obsługuje cztery typy czujników RTD (PT50, PT100, PT500 i PT1000) oraz osiem typów termopar (typy E, J, B, K, N, R, S i T). Dodatkowo obsługuje pomiar zarówno sygnałów miliwoltowych, jak i sygnałów rezystancji. Urządzenie charakteryzuje się napięciem izolacji wynoszącym 1000 V DC.
Podstawowe funkcje
1. Napięcie zasilania: DC 10 V – 32 V;
2. Sygnał wyjściowy: pętla prądowa 4–20 mA nałożona na komunikację cyfrową protokołu HART (system dwu-przewodowy); komunikacja HART nie zakłóca wyjścia analogowego 4–20 mA;
3. Zdalne zarządzanie: można nim zarządzać zdalnie za pomocą podręcznego komunikatora lub oprogramowania do konfiguracji i uruchamiania-na komputerze PC;
4. Wewnętrzny pomiar temperatury: wykorzystuje wewnętrzny czujnik Pt100 do pomiaru temperatury otoczenia w celu kompensacji zimnego-złącza termopary;
5. Dokładność kompensacji zimnego złącza: ±0,5 stopnia;
6. Tłumienie: regulowane od 0 do 32 sekund;
7. Częstotliwość odświeżania danych: 4 razy na sekundę;
8. Stabilność: ±0,2% rocznie;
9. Temperatura środowiska pracy: -40 stopni do +85 stopni
(Zakres temperatury roboczej LCD: -20 stopni do +70 stopni);
10. Wymiary: Ø44mm;
11. Rozstaw otworów montażowych: 33mm;
12. Odporność na wibracje mechaniczne: 10–60 Hz, fala sinusoidalna 0,21 mm;
13. Odporność na zakłócenia RF: IEC 61000-4-3, 20 V/m, 80–1000 MHz;
Zasada działania zintegrowanego przetwornika temperatury
Zintegrowany przetwornik temperatury przetwarza temperaturę zmierzoną przez termoparę lub czujnik RTD (rezystancyjny czujnik temperatury) na sygnał elektryczny. Sygnał ten jest następnie wprowadzany do sieci wejściowej przetwornika, która zawiera odpowiednie obwody do regulacji zera, kompensacji termopary i innych funkcji. Po wyzerowaniu sygnał trafia do wzmacniacza operacyjnego w celu wzmocnienia. Wzmocniony sygnał jest następnie rozdzielany na dwie ścieżki: jedna ścieżka jest przetwarzana przez przetwornik V/I (napięcie-na-prąd) w celu wytworzenia wyjściowego prądu stałego o natężeniu 4–20 mA; druga ścieżka jest przetwarzana przez przetwornik A/D (analogowy-na-cyfrowy) i wyświetlany na głowicy miernika urządzenia.
W przetworniku zastosowano dwa typy obwodów linearyzacyjnych, oba wykorzystujące mechanizm sprzężenia zwrotnego. W przypadku czujników RTD korekcję uzyskuje się metodą dodatniego sprzężenia zwrotnego; w przypadku czujników termoparowych korekcję przeprowadza się przy użyciu metody wielo-odcinkowej aproksymacji liniowej. Zintegrowany cyfrowy-przetwornik temperatury z wyświetlaczem oferuje dwie opcje wyświetlania: modele wyposażone w wyświetlacz LCD wykorzystują konfigurację wyjścia dwu-przewodowego, natomiast modele wyposażone w wyświetlacz LED wykorzystują konfigurację wyjścia trzy-przewodowego.