Μέθοδος αντιστάθμισης ψυχρού άκρου για μέτρηση θερμοκρασίας θερμοστοιχείου

Το Thermocouple είναι ένας συνήθως χρησιμοποιούμενος αισθητήρας θερμοκρασίας. Χρησιμοποιεί το θερμοηλεκτρικό αποτέλεσμα και μετρά τη θερμοκρασία με βάση το θερμοηλεκτρικό δυναμικό που παράγεται από τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των θερμών και των κρύων άκρων. Έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής ακρίβειας μέτρησης, της απλής δομής και της εύκολης χρήσης. Έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε όργανα μέτρησης θερμοκρασίας. Η κοινή μέθοδος αντιστάθμισης κρύου άκρου έχει πολύπλοκη δομή, υψηλό θόρυβο και κακή γραμμικότητα, η οποία θα έχει μεγάλο αντίκτυπο στα αποτελέσματα της μέτρησης.

Νέα μέθοδος για αντιστάθμιση κρύου άκρου των θερμοστοιχείων

Αρχή

Αυτή η μέθοδος μετρά τη θερμοκρασία του ψυχρού άκρου κατά PT1000. Μετά από μετατροπή A/D, το MCU το μεταδίδει στον υπολογιστή υποδοχής για να μετατρέψει την τιμή αντίστασης σε τιμή τάσης μέσω λογισμικού και να την προσθέσει στην τάση του θερμοστοιχείου. Στη συνέχεια, το μπλοκ αντιστάθμισης χρησιμοποιείται για την εξάλειψη της επίδρασης της αλλαγής θερμοκρασίας κρύου άκρου, με αποτέλεσμα την αποζημίωση. Μέθοδος μέτρησης θερμοκρασίας θερμοστοιχείου ψυχρού άκρου

Σχεδιασμός μπλοκ αντιστάθμισης

Η κύρια συσκευή για αντιστάθμιση κρύου άκρου σε αυτή τη μέθοδο είναι ένα μπλοκ αλουμινίου με καλή θερμική αγωγιμότητα.

Universal Thermocouple Cold End Method

Αρχή της μεθόδου αντιστάθμισης γέφυρας

Μεταξύ αυτών, τα R1, R2 και R3 έχουν τιμές ίσης αντίστασης και είναι κατασκευασμένες από χαλκό μαγγάνιο με συντελεστή θερμοκρασίας κοντά στο μηδέν, δηλαδή η τιμή αντίστασης τους δεν αλλάζει με τις μεταβολές της θερμοκρασίας και η RT χρησιμοποιεί θερμική αντίσταση PT1000, η ​​οποία βρίσκεται στο ίδιο πεδίο θερμοκρασίας με το κρύο άκρο του θερμοσυγκροτήματος και οι μεταβολές της τιμής αντίστασης με τις μεταβολές της θερμοκρασίας. Όταν αυξάνεται η θερμοκρασία, η τιμή αντίστασης αυξάνεται. Όταν η θερμοκρασία του κρύου άκρου είναι μηδενική, r 1= r 3= r 2= r1, η οποία μπορεί να κάνει την έξοδο της γέφυρας μηδέν. Εάν η θερμοκρασία του ψυχρού άκρου αυξάνεται, το θερμοηλεκτρικό δυναμικό του θερμοστοιχείου θα μειωθεί και θα προκαλέσει σφάλματα μέτρησης. Ωστόσο, αυτή τη στιγμή, η τιμή αντίστασης του PT1000 θα αυξηθεί επίσης με την αύξηση της θερμοκρασίας, τότε η γέφυρα αντιστάθμισης χάνει ισορροπία και η τιμή εξόδου δεν είναι μηδενική. Η τιμή μεταβολής της εξόδου της γέφυρας είναι ίση με την τιμή μεταβολής του θερμοηλεκτρικού δυναμικού του θερμοστοιχείου και οι δύο μεταβάλλονται σε αντίθετες κατευθύνσεις, τότε οι δύο ακυρώνουν ο ένας τον άλλον έτσι ώστε η συνολική τιμή εξόδου να μην αλλάζει με την αλλαγή της θερμοκρασίας του κρύου άκρου.

Πειραματική καταγραφή δεδομένων

Κατά τη διάρκεια του πειράματος, χρησιμοποιήθηκε μια γεννήτρια τάσης Millivolt για την προσομοίωση του θερμοηλεκτρικού δυναμικού ενός θερμοστοιχείου τύπου Κ. Μετά την ολοκλήρωση της μετατροπής A/D στην πλακέτα κυκλώματος, μεταφορτώθηκε στον κεντρικό υπολογιστή μέσω του MCU και ο υπολογιστής υποδοχής μετατράπηκε στην τιμή A/D σε θερμοκρασία και την εμφάνισε.

Αυτή η μέθοδος έχει πολύ υψηλές απαιτήσεις σχετικά με την ακρίβεια των R1, R2 και R3 και η μετατόπιση θορύβου και θερμοκρασίας του V+ πρέπει να είναι μικρή και η σταθερότητα πρέπει να είναι υψηλή. Προκειμένου να ικανοποιηθούν οι πειραματικές απαιτήσεις, το ρεύμα της γέφυρας πρέπει να είναι μια κατάλληλη τιμή και το σφαλμάτων είναι δύσκολο. Κατά την εκτέλεση μετρήσεων πολλαπλών καναλιών, είναι απαραίτητο να ρυθμιστούν οι συσκευές πολλαπλών καναλιών και η δομή είναι σχετικά πολύπλοκη.

Τρεις με τρύπες είναι διάτρητες σε ακολουθία και ισότιμα ​​στον οριζόντιο κεντρικό άξονα του ορθογώνιου μπλοκ αλουμινίου και κόβονται κατά μήκος του οριζόντιου κεντρικού άξονα. Στη μεταγενέστερη διαδικασία καλωδίωσης, τα δύο καλώδια αντιστάθμισης πιέζονται προς τα αριστερά και δεξιά μέσα από τις τρύπες και η μέση από την οπή πιέζεται στην θερμική αντίσταση PT1000. Κατά τη διαδικασία πίεσης, προκειμένου να διασφαλιστεί η ομοιομορφία της αγωγιμότητας θερμότητας, οι διαμέτρους της θερμικής αντιστάσεως και το καλώδιο αντιστάθμισης πρέπει να είναι συνεπείς και πλήρως σε επαφή με το μπλοκ αντιστάθμισης και τα μονωτικά υλικά πρέπει να είναι τα ίδια.

Σχεδιασμός κυκλώματος αντιστάθμισης

Το θερμοστοιχείο συνδέεται με το μπλοκ αντιστάθμισης στο πλαίσιο οργάνων μέσω του καλωδίου αντιστάθμισης και στη συνέχεια συνδέεται με την πλακέτα κυκλώματος στο πλαίσιο μέσω του καλωδίου Cu. Το μπλοκ αντιστάθμισης και το κρύο άκρο του θερμοστοιχείου βρίσκονται στο πλαίσιο οργάνων. Το PT1000 χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της θερμοκρασίας στο πλαίσιο οργάνων και η TC είναι η θερμοκρασία περιβάλλοντος έξω από το πλαίσιο οργάνων.

Υπάρχει κάποια επίδραση στη σύνδεση ενός τμήματος καλωδίου χαλκού στο καλώδιο αντιστάθμισης του θερμοστοιχείου;

1. Η μέση του καλωδίου αντιστάθμισης θερμοστοιχείων μπορεί να συγκολληθεί με κασσίτερο!

2. Εάν το καλώδιο αντιστάθμισης δεν είναι αρκετό, πρέπει να αντικατασταθεί από σύρμα χαλκού και πρέπει να ακολουθηθεί ο "νόμος ενδιάμεσου αγωγού"!