Chọn lọc thiết bị cảm biến nhiệt Xem xét tổng quan
20.3 Tiêu chuẩn áp dụng
Cơ quan tiêu chuẩn
Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ ( ANSI ) : http://www.ansi.org
U.S. tự nguyện tiêu chuẩn hoá và phù hợp hệ thống giám định. Xã hội Mỹ của Thử và aterials ( Hiệp hội kiểm tra nguyên vật liệu Mỹ ) : http://www.astm.org
Một trong những tổ chức phát triển tiêu chuẩn tự nguyện lớn nhất trên thế giới.
Phát triển và xuất bản tiêu chuẩn nhất trí tự nguyện cho trang bị vật chất, sản vật, hệ thống, và phục vụ.
Liên kết Tiêu chuẩn Ca - na - đa ( CSA ) : http : / / www : csa. ca Không phải vì lợi nhuận công việc ống bọc cáp liên kết cơ sở gia nhập, công nghiệp, chính phủ, và người tiêu thụ ở Canada và ở khắp nơi trên thế giới. Phát triển tiêu chuẩn cho cải tiến an ninh công cộng và sức khoẻ, khấu đuổi chất lượng của sống, giúp bảo quản môi trường, và tạo điều kiện thuận lợi nghề.
Intrumentation, hệ thống, và Xã hội Kỹ thuật tự động ( Là ISA ) :
http://www.isa.org
Giúp tiến tới thuyết, bản vẽ phác, sản xuất, và sử dụng cảm biến, dụng cụ, máy tính, và hệ thống để đo và điều khiển đưa vào
nhiều ứng dụng.
Uỷ ban kỹ thuật điện quốc tế ( IEC ) :http://www.iec.ch
Chuẩn bị và xuất bản Tiêu chuẩn Quốc tế với mọi điện, electron. Và công nghệ học liên quan.
Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế ( ISO ) :
http://www.iso.ch/iso/ISoonline.openerpage
Lưới của tổ chức nhà nước, chính phủ, công nghiệp, công việc và người tiêuthụ tiêu biểu.
Liên kết Tiêu chuẩn Nhật Bản ( JSA ) : http://www.jsa.or.jp/default
tiếng Anh. Vật kính rắn mào là" để dạy dỗ công chúng liên quan đến tiêu chuẩn hoá và thống nhất của định mức công nghiệp, và do đó để góp phần tạo nên cải thiện của công nghệ học và nâng cao của độ hiệu quả sản xuất."
Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia ( NIST ) :
http://www.nist.gov
Thành lập vào năm 1901, NIST là cơ quan liên bang hành pháp máy trong Mỹ Bộ thương mại là Công nghệ học Quản lý. Nhiệm vụ của nó là để phát triển và thúc đẩy đo, tiêu chuẩn, và công nghệ học để cải tiến sức sản xuất, tạo điều kiện thuận lợi nghề, và cải thiện chất lượng của sống.
Lưu ý: Tất cả nhiệt điện trở thử và định cỡ bể là số đo đến" Quốc tế thang nhiệt độ của 1990" ( http://www.its - 90.com ) sử dụng khí cụ đo kiểm từ Hart Scietific ( http://www.hartscientific.com/ ). Tổ chức công nghiệp
Mục đích là để cải thiện nơi làm việc và xã hội bằng khấu đuổi học, cải thiện chất lượng, và kiến thức tổng đài. Khuyên Quốc hội Hoa Kỳ, cơ quan nhà nước, cơ quan lập pháp tiểu bang, và các nhóm và cá nhân trên chủ đề liên quan đến chất lượng.
Liên minh Đo quốc tế ( IMEKO ) : http://www.mit.tut.fi/imeko/ Cụm phi chính phủ của thành viên thứ 36 tổ chức. Thúc đẩy trao đổi lẫn nhau quốc tế của thông tin khoa học và kỹ thuật trong lĩnh vực đo và khí cụ đo kiểm và hợp tác quốc tế giữa nhà khoa học và kỹ sư từ nghiên cứu và công nghiệp.
Hội nghị quốc gia của Tiêu chuẩn Laboratories Quốc tế ( NCSL Quốc tế ) :
http://www.ncsli.org/
Hiệp hội chuyên nghiệp cho cá nhân liên quan đến tất cả vẻ của số đo - ment khoa học.
Laboratories của người bảo hiểm ( UL ) : http://www.ul.com
Độc lập, thử an toàn sản phẩm bất vụ lợi và tổ chức giấy chứng nhận.
Có hiệu lực Tiêu chuẩn và Đặc điểm Thiết bị cơ điện
Mil - PRF - 24236
Cầu dao, ( Bi - kim loại và Kim loại ), Đặc điểm Đại cương cho Được phát hành bởi : Bảo vệ Cung cấp Tâm ( Khuôn ép gạch rỗng )
ANSI Z21.21
Bộ ổn nhiệt, thiết bị khí ga
Được phát hành bởi : viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ UL873
Tiêu chuẩn cho Nhiệt độ Chỉ thị và Điều chỉnh Trang bị Được phát hành bởi : Underwriters Phòng thí nghiệm Có thể / CSA 22.2 số 24-1993
Nhiệt độ Chỉ thị và Điều chỉnh Trang bị
Được phát hành bởi : Liên kết Tiêu chuẩn Ca - na - đa Thermistors
Mil - PRF - 23648
Điện trở, Nhiệt ( Nhiệt điện trở ) Cách ly, Đặc điểm Đại cương cho Được phát hành bởi : Bảo vệ Cung cấp Tâm ( Khuôn ép gạch rỗng )
ANSI / EIA 337
Thủy tinh kính Được phủ Gờ Nhiệt điện trở và Gờ Nhiệt điện trở đưa vào Thủy tinh kính Thăm dò và
Que thủy tinh kính ( NTC ) Đặc điểm Đại cương cho Được phát hành bởi : viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ ANSI / EIA 275
Được phát hành bởi : viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ Thermocouples
ANSI MC96.1
Thermocouples, Đặc điểm Đại cương cho được phát hành bởi : Dụng cụ Xã hội của Hoa Kỳ
Mil - T - 24388
Thiết bị Nhiệt độ chống lại ( RTDs ) và Cặp nhiệt độ cho Mạn tàu Sử dụng, Đặc điểm Đại cương cho
Được phát hành bởi : Hoa Kỳ Bộ tư lệnh đặc trách Hệ thống Hải lực Hải quân
RTDs
IEC (uỷ ban kỹ thuật điện quốc tế) - 751
Mẫu điện trở cho Thiết bị Nhiệt độ Chống lại ( RTDs ) Được phát hành bởi : uỷ ban kỹ thuật điện quốc tế JIS C 1604
Mẫu điện trở cho Thiết bị Nhiệt độ Chống lại ( RTDs ) Được phát hành bởi : Tiêu chuẩn Nhật Bản Liên kết DIN 43760
Mẫu điện trở cho Thiết bị Nhiệt độ Chống lại Nền ( RTDs )
Được phát hành bởi : Normung bộ da lông thú Deutsches Institut Vần b 1904
Mẫu điện trở cho Thiết bị Nhiệt độ Chống lại ( tương tự như IEC (uỷ ban kỹ thuật điện quốc tế) 751 )
Được phát hành bởi : Liên kết Tiêu chuẩn Anh SAMA RC21-4-1966
Mẫu điện trở cho Thiết bị Nhiệt độ Chống lại ( RTDs )
Được phát hành bởi : Liên kết Máy Người chế tạo Khoa học Mil - T - 24388
Thiết bị Nhiệt độ chống lại ( RTDs ) và Cặp nhiệt độ cho Sử dụng Mạn tàu, Đặc điểm Đại cương cho
Được phát hành bởi : Hoa Kỳ Bộ tư lệnh đặc trách Hệ thống Hải lực Hải quân
20.4 Mặt phân cách và Bản vẽ phác Thông tin
Yếu tố quan trọng nhất với mọi loại chiều công nghệ học là xác định vị trí cảm biến.
Đưa vào ứng dụng điều khiển, nơi giá của thay đổi nhiệt độ khá chậm, cảm biến nên nằm càng gần nguồn nhiệt càng tốt. Bằng cách này, chậm nhiệt là rất nhỏ. Nguồn nhiệt sẽ chu kỳ thường xuyên hơn nữa ; tuy nhiên, nó sẽ loại trừ thế không tới đích hoặc quá mức của ứng dụng.
Khi giá của thay đổi nhiệt độ là thác vì tính dẫn nhiệt của trang bị vật chất hoặc vì đổi thường xuyên đưa vào khối lượng được nhiệt, cảm biến nên nằm càng gần trang bị vật chất càng tốt. Điều này sẽ làm cho chu kỳ nguồn nhiệt được dài và tăng thăng giáng của
khối lượng công việc. Với hệ thống có nền tảng electron, thăng giáng này có thể đạt tới cực tiểu với bộ điều khiển PID.
Trong tất cả hoàn cảnh, khoảng cách giữa nguồn nhiệt, cảm biến và khối lượng để được nhiệt nên càng ngắt mạch càng tốt. Điều này sẽ đạt tới cực tiểu chậm nhiệt, tem khối lượng công việc - perature thăng giáng và sử dụng dùng điện.
Bi - kim loại và Bóng đèn và Bộ ổn nhiệt Ống mao dẫn
Cảm biến cơ điện là thường thành phần đơn để mặt phân cách với ứng dụng của họ. Vì họ có khả năng hoặc mở hoặc đóng với tăng nhiệt độ, họ có khả năng ngắt mạch cung cấp điện năng để điều khiển hay dùng máy mạch điện hoặc đóng mạch điện để âm tín hiệu báo động, bật quạt, v.v
Trong hầu hết trường hợp, bộ ổn nhiệt được nối đến một chân của nguồn điện.
Khi nhiệt độ ứng dụng là vươn tới, thiết bị sẽ hoạt động để hoặc kiểu hoặc cắt mạch điện.
Khi tải điện đòi hỏi bởi ứng dụng vượt khả năng của bộ ổn nhiệt, bộ ổn nhiệt có thể được dùng chung với rơle, côngtăctơ hoặc vài kiểu khác của cường độ điều khiển thành phần.
Sức cản và Độ chính xác
Độ chính xác cảm biến là hàm của chấp nhận sản xuất và bất kỳ định cỡ thêm cảm biến có thể nhận được. Định cỡ có thể cải thiện độ chính xác của RTD gấp 10 lần trên chấp nhận sản xuất. Tiêu chuẩn độ chính xác đưa vào Cái bàn 20.4.1 áp dụng cho RTDs hàng hải) tình trạng sẵn sàng nhổ neo kín chấp nhận sản xuất với chấp nhận điểm đóng băng của R0 ±0.1%. Tiêu chuẩn màng mỏng đưa vào Cái bàn 20.4.2 dành cho RTDs platin hàng hải) tình trạng sẵn sàng nhổ neo kín. Cả hai màng mỏng và RTDs hàng hải) tình trạng sẵn sàng nhổ neo kín quấn dây với 0.00385 anpha tiêu chuẩn gặp gỡ IEC (uỷ ban kỹ thuật điện quốc tế) 751 Lớp b.
Đưa vào có đủ khả năng thể tích, RTDs có thể la - de hàng hải) tình trạng sẵn sàng nhổ neo cho tính đổi lẫn sức cản kín tại bất kỳ nhiệt độ nào giữa 0°C và 150°C hoặc sức cản điểm đóng băng ngoài 100 hoặc 1000. Tinh chỉnh la - de cũng cho phép kết hợp sức cản của RTDs với anpha khác định giá nhiệt độ bia. Bảng20.4.1 : Độ chính xác * đấu với nhiệt độ.
Băng Point, Alpha giá trị 1000Ω 0.00375 100Ω0.00385 100Ω0.003902 Nhiệt độ ° C ± Δ kháng (Ω) -200 5.1 0.5 0.5 -100 2.4 0.3 0.3 0 1.0 0.1 0.1
100 2.2 0.2 0.2200 4.3 0.4 0.4 200 4.3 0.4 0.4 300 6.2 0.6 0.6 400 8.3 0.8 0.8 500 9.6 1.0 1.0 600 10.4 1.2 1.2 Nhiệt độ ° C ± Δ kháng (Ω) -200 1.2 1.2 1.2 -100 0.6 0.6 0.6 0 0.3 0.3 0.3 100 0.6 0.6 0.6 200 1.2 1.2 1.2 300 1.8 1.8 1.8 400 2.5 2.5 2.5 500 3.0 3.0 3.0 600 3.3 3.6 3.6
*Con số này cho khả năng chịu sản xuất RTD cắt chặt chẽ. Bảng 20.4.2: Platinum RTD kháng so với nhiệt độ.
-200 199.49 18.10 18.10 19.76 -180 284.87 26.81 26.81 26.01 -160 368.57 35.35 35.35 36.17 -140 450.83 43.75 43.75 44.27 -120 531.83 52.04 52.04 52.31 -100 611.76 60.21 60.21 60.31 -80 690.78 68.30 68.30 68.27 -60 769.01 76.32 76.32 76.22 -40 846.58 84.27 84.27 84.15 -20 923.55 92.16 92.16 92.08 0 1000.00 100.00 100.00 100.00 20 1075.96 107.79 107.79 107.92 40 115.44 115.54 115.54 115.84 60 1226.44 123.24 123.24 123.76 80 1300.96 130.89 130.89 131.69 100 1375.00 138.50 138.50 139.61 120 1448.56 146.06 146.06 147.53 140 1521.63 153.57 153.57 155.45 160 1594.22 161.04 161.04 163.37 180 1666.33 168.46 168.46 171.29 200 1737.96 175.83 175.83 179.21 220 1809.11 183.16 183.16 187.14 240 1879.78 190.43 190.43 195.06
260 1949.96 197.67 197.67 202.98280 2019.67 204.85 204.85 210.90 280 2019.67 204.85 204.85 210.90 300 2088.89 211.99 219.99 219.82 320 2157.63 219.08 219.08 226.74 340 2225.89 226.12 226.12 234.66 360 2293.66 233.12 233.12 242.59 380 2360.96 240.07 240.07 250.51 400 2427.78 246.98 246.98 258.43 420 2494.11 253.83 253.83 266.35 440 2559.96 260.65 260.65 274.27 460 2625.33 267.41 267.41 282.19 480 2690.22 274.13 274.13 290.11 500 2754.63 280.80 280.80 298.04 520 2818.55 287.42 287.42 305.96 540 2881.99 294.00 294.00 313.88 560 2944.96 300.53 300.53 321.80
Bảng 20.4.2: Kháng bạch kim RTD vs nhiệt độ (tiếp theo) Băng Point, Alpha Giá trị & loại RTD 1000Ω 0.00375 Pt Thin Film 100Ω 0.00385 Pt Thin Film 100Ω 0.00385 Pt WW 100Ω 0.003902 Pt WW Nhiệt độ ◦C Kháng (Ω) 580 3007.44 307.01 600 3069.44 313.44 620 3130.96 319.83 640 3191.99 326.18 660 3252.55 332.47 680 3312.62 338.72 700 3372.21 344.92 720 3431.32 351.08 740 3489.95 357.18 750 3519.09 360.22 Mạch nhiệt độ
Hai - dây mạch : cầu Wheatstone là phương pháp phổ biến nhất cho đo lường RTD. Khi RT gia tăng hoặc giảm với nhiệt độ, Vout cũng tăng lên hoặc giảm. Sử dụng bộ khuếch đại thuật toán để quan sát Vout. Chống đối đường dây dẫn, L1 và L2 trực tiếp thêm vào chân RTD của cầu. ( Xem hình 21.4.1. )
Mạch có ba dây : Trong biện pháp này, L1 và L3 mang hiện hành cầu. Khi cầu cân bằng, dòng điện không qua L2, nên sức đề
kháng dẫn L2 không được theo dõi. Cầu trở thành mất thăng bằng so với thay đổi RT. Sử dụng bộ khuếch đại thuật toán để quan sát Vout và ngăn ngừa dòng điện trong L2. Ảnh hưởng của L1 và L3 hủy bỏ khi L3 = L1 vì họ ở cánh tay riêng biệt của cầu. ( Xem hình 20.4.2. )
Bốn - dây mạch : bốn - dây đến gần sử dụng nguồn dòng điện không đổi để hủy bỏ ảnh hưởng đường dây dẫn thậm chí khi L1 ≠ L4. Sử dụng bộ khuếch đại thuật toán để quan sát Vout và ngăn ngừa dòng điện trong L2 và L3. ( xem hình 20.4.3. )
Chuyển đổi nhiệt độ với hiện tượng trễ. Mạch sau đây sử dụng thông tin phản hồi tích cực từ đầu ra đến tự sức nóng RTD đủ để phát triển hiện tượng trễ trong hành vi của chuyển đổi. Một lần trên, nhiệt độ phải thả đủ thấp để bù đắp sức nóng cái tôi trước chuyển đổi sẽ vô hiệu hoá. ( Xem hình 20.4.5. )
Hình 20.4.5 : chuyển đổi Nhiệt độ với mạch hiện tượng trễ. Cân bằng Tính dẫn sức nóng và Sức nóng Cái tôi RTD
Luồng sức nóng. Cân bằng Sức nóng Tính dẫn ( Hình 20.4.6 ) chi phối hồi đáp thời gian và các hiện tượng luồng sức nóng. Giải pháp cho Cân bằng Tính dẫn Sức nóng bao gồm thời gian - độc lập chung kết nhiệt độ phân phối và đợt tổng của chức năng trực giao làm giảm theo hàm mũ mô tả tiến triển của phân phối nhiệt độ từ f điều kiện ban đầu ( x ) đến điều kiện chung kết.
Sức nóng Tính dẫn Equation:α2 ∇ 2 u = ∂ u ∂ t α2 = K Nhiệt Độ khuếch tán ( s m )
ps
K = khả năng dẫn nhiệt ( J s. m. °C ) Mật độ = p ( m3 so kg ) s = Sức nóng c Specif ( °C J )
Hình 20.4.6 :Cân bằng dẫn truyền sức nóng. Lưu ý: không nhầm lẫn alpha dùng trong phương trình trong hình 20.4.6 với alpha được dùng để mô tả R của RTD - T đường.
Đưa Cân bằng Sức nóng Tính dẫn vào RTD màng mỏng nâng đến rất bằng nhiệt truyền dẫn - i. e. , bề mặt bằng kim loại. Từ khi RTD là rất mỏng, xấp xỉ vấn đề khi một chiều trong x với u giải pháp tổng quát ( x, t ) như đã trình bày trong hình 20.4.7.
x t Tu T x u T x l n e b t e T n x l n n , sin ( )=( − ) + + − = ∞ ∑ 1 1 2 1 2 2 2 2 2 π α π Hình 20.4.7 : Áp dụng cân bằng dẫn truyền sức nóng.
Tự - sức nóng : sức nóng Một khi được du nhập vào RTD bằng sức nóng chống lại, cân bằng trong hình 20.4.8, định rõ khả năng dẫn nhiệt, phải hài lòng :
ju = K - ∂ u ( T )
Áp dụng cân bằng khả năng dẫn điện như điều kiện ranh giới trên giải pháp tổng quát cho RTD - trên - - bề mặt ví dụ, u ( x, t ) dẫn đến tự - sức nóng quan hệ được trình bày trong Hình 20.4.9. P 2= α u ' ( 0 )
P = nhiệt điện tiêu tan trong RTD = v + 2 R ( T ) Surfac = vùng RTD
Mang lại kết quả của chúng tôi :
P = α 2 ( T2 - T1 ) hoặc T1 = lP 2 + T2 2 lV + 2 + T L αα R ( T ) 2
Hình 20.4.9 : Tự - quan hệ sức nóng.
Ví dụ 1 : đưa kết quả vào tình huống trở kháng nhiệt thấp, kiểm tra
HEL - 700 tại 0°C, với 0.254 mm ( 0.010 trong ) chất nền nhôm dày ( độ khuếch tán k J 38 W / m°C ) và 1000 Ω chống đối điểm đóng băng. Ở đây tự - sức nóng lỗi tính từ 2.3 mẹ hiện hành là không đáng kể, ít hơn 0.02°C.
Ví dụ 2 : Kiểm tra tình huống trở kháng nhiệt cao, sử dụng RTD cùng, gói gọn trong nhựa hay nhựa dính gói hàng như là một Đến - 92. Gần giống này như can thiệp 1 mm lớp polycarbonate dày và với độ khuếch tán của 0.199 W / m°C, 2.3 mẹ hiện hành bây giờ tạo ra 12.4°C offset.
RTD gói gọn nhựa sẽ triển lãm, nhiệt độ cao đáng kể bù đắp lỗi hơn Liên Hiệp Quốc cùng - gói gọn RTD khi cả hai được dựng đến bề mặt ( hoặc môi trường ) với tốt khả năng dẫn nhiệt. Tuy nhiên, cho đo lường không khí, ngược lại xảy ra như trong Bàn 20.4.3. Bảng 20.4.3: Nhiệt độ bù đắp trong không khí tĩnh
RTD dòng Gốm SIP Đóng gói
0.1mA <0.02C <0.02C
1.0mA 0.83◦C 0.50◦C
Kết luận : Khi khả năng dẫn nhiệt của gói hàng thiết bị cảm biến thấp hơn khả năng dẫn nhiệt của môi trường được đo lường, sau đó gói hàng thiết bị cảm biến có thể gia tăng sức nóng cái tôi.