Untuk tujuan pengendalian tertentu, misalnya untuk mengontrol sistem pemanas, penting untuk mengukur perbedaan suhu. Pengukuran ini dapat dilakukan, khususnya, dengan perbedaan antara suhu eksternal dan internal atau suhu masuk dan keluar.
Beras. 7.37. Jembatan pengukur menentukan nilai absolut suhu dan perbedaan suhu di 2 titik; U Br – tegangan jembatan.
Desain dasar rangkaian pengukuran ditunjukkan pada Gambar. 7.37. Sirkuit ini terdiri dari dua jembatan Wheatstone, dan digunakan cabang tengah (R3 - R4) dari kedua jembatan. Tegangan antara titik 1 dan 2 menunjukkan perbedaan suhu antara Sensor 1 dan 2, sedangkan tegangan antara titik 2 dan 3 menunjukkan suhu Sensor 2, dan antara titik 3 dan 1 suhu Sensor 1.
Pengukuran suhu T 1 atau T 2 dan perbedaan suhu T 1 - T 2 secara simultan penting ketika menentukan efisiensi termal mesin kalor (proses Carnot). Seperti diketahui efisiensi W diperoleh dari persamaan W = (T 1 – T 2)/T 1 = ∆T)/T 1.
Jadi, untuk menentukannya, Anda hanya perlu mencari perbandingan kedua tegangan ∆U D 2 dan ∆U D 1 antara titik 1 dan 2 dan antara titik 2 dan 3.
Untuk menyempurnakan instrumen yang dirancang untuk mengukur suhu, diperlukan perangkat kalibrasi yang cukup mahal. Untuk kisaran suhu 0...100°C, pengguna memiliki suhu referensi yang cukup mudah diakses, karena 0°C atau 100°C, menurut definisi, masing-masing merupakan titik kristalisasi atau titik didih air murni.
Kalibrasi pada 0°C (273,15°K) dilakukan dalam air dengan es yang mencair. Untuk melakukan ini, bejana berinsulasi (misalnya, termos) diisi dengan potongan es yang sangat hancur dan diisi dengan air. Setelah beberapa menit, suhu dalam bak mandi ini mencapai tepat 0°C. Dengan merendam sensor suhu dalam wadah ini, pembacaan sensor yang sesuai dengan 0°C diperoleh.
Mereka bertindak serupa ketika dikalibrasi pada 100°C (373,15 K). Sebuah bejana logam (misalnya panci) diisi setengahnya dengan air. Kapal tersebut tentunya tidak boleh mempunyai endapan (kerak) pada dinding bagian dalamnya. Dengan memanaskan bejana di atas kompor panas, didihkan air hingga mencapai tanda 100 derajat, yang berfungsi sebagai titik kalibrasi kedua untuk termometer elektronik.
Untuk memeriksa linearitas sensor yang dikalibrasi dengan cara ini, diperlukan setidaknya satu titik uji lagi, yang harus ditempatkan sedekat mungkin ke tengah rentang pengukuran (sekitar 50°C).
Untuk melakukan ini, air yang dipanaskan didinginkan kembali hingga luas tertentu dan suhunya ditentukan secara akurat menggunakan termometer air raksa yang dikalibrasi dengan akurasi 0,1°C. Pada suhu sekitar 40°C, akan lebih mudah jika menggunakan termometer medis untuk tujuan ini. Dengan mengukur suhu air dan tegangan keluaran secara akurat, diperoleh titik referensi ketiga, yang dapat dianggap sebagai ukuran linearitas sensor.
Dua sensor berbeda, dikalibrasi dengan metode yang dijelaskan di atas, memberikan pembacaan yang identik pada titik P 1 dan P 2, meskipun karakteristiknya berbeda (Gbr. 7.38). Pengukuran tambahan, misalnya suhu tubuh, menunjukkan sifat nonlinier DI DALAM sensor 2 di titik P 1. Karakteristik linier A sensor 1 pada titik P 3 berhubungan dengan tepat 36,5% dari total tegangan dalam rentang yang diukur, sedangkan karakteristik nonlinier B berhubungan dengan tegangan yang jelas lebih rendah.
Beras. 7.38. Penentuan linearitas karakteristik sensor dengan rentang 0...100ºС. Linier ( A) dan nonlinier ( DI DALAM) karakteristik sensor bertepatan pada titik referensi 0 dan 100ºС.
=======================================================================================
Sensor suhu terbuat dari platina dan nikel
Termokopel
Sensor suhu silikon
Sensor suhu integral
Pengontrol suhu
Termistor dengan TCS negatif
Termistor dengan TCR positif
Sensor level berdasarkan termistor dengan TCR positif
Pengukuran perbedaan suhu dan kalibrasi sensor
SENSOR TEKANAN, ALIRAN DAN KECEPATAN
Seperti sensor suhu, sensor tekanan termasuk yang paling banyak digunakan dalam teknologi. Namun, bagi non-profesional, pengukuran tekanan kurang diminati, karena sensor tekanan yang ada saat ini relatif mahal dan penerapannya terbatas. Meskipun demikian, mari kita lihat beberapa opsi untuk menggunakannya.
Kalibrasi sensor suhu eksternal untuk mengukur konsentrasi ion dalam mode kompensasi suhu otomatis (tipe TD-1, TKA-4 dll. dengan resistansi elemen sensitif tidak lebih dari 5 kOhm) dilakukan untuk menyesuaikan sensitivitas suhu dalam mode otomatis di beberapa titik (dari 2 hingga 5). Kalibrasi harus dilakukan menggunakan termostat yang memastikan bahwa suhu yang disetel dipertahankan dengan akurasi tidak lebih buruk dari 0,1 o C.
Hubungkan sensor suhu ke konektor "sensor" atau "ITU 2 » mengukur transduser. Nyalakan penganalisis, masuk ke mode “Mode Tambahan” dan tekan tombolnya "MEMASUKI".
Tombol “ “ Dan “ “ Pilih opsi “Gradtermometer” dan tekan tombolnya "MEMASUKI". Untuk masuk ke mode kalibrasi termometer, Anda harus memasukkan kata sandi. Layar akan ditampilkan
MASUKKAN KATA KUNCI
Masukkan nomornya
Anda harus memasukkan nomor dari keyboard "314" dan tekan tombolnya "MEMASUKI".
Masukkan jumlah poin kelulusan. Untuk melakukan ini, klik tombol "N".Pesan berikut akan muncul di layar:
Jumlah poin
Tombol “ “ Dan “ “ Install nomor yang diperlukan titik kalibrasi dan tekan tombol "MEMASUKI". Dalam hal ini, sebuah jendela akan muncul di layar dengan nilai suhu larutan di baris paling atas, nomor kalibrasi bersyarat dan nomor titik kalibrasi di baris paling bawah, misalnya:
25.00 0С
xxxxx.xxx n1
Atur suhu air di termostat pada awal rentang kompensasi suhu, misalnya (5 0,5) 0 C. Lanjutkan ke titik kalibrasi pertama. Untuk melakukan ini, klik “ “ pilih jendela dengan nomor titik kelulusan di baris paling bawah n1. Kemudian klik tombolnya “Izm”. Layar akan menunjukkan nilai kalibrasi yang berubah.
angka. Setelah menetapkan nilai konstannya, tekan tombol "MEMASUKI".Setelah pesan:
Memasuki perubahan?
YA - MASUK TIDAK - BATAL
klik tombolnya "MEMASUKI". Kemudian klik tombolnya "Nomor". Sebuah pesan muncul "Masukkan nomornya". Masukkan suhu yang diukur dengan termometer referensi dan tekan tombol "MEMASUKI".Setelah pesan
Memasuki perubahan?
YA - MASUK TIDAK - BATAL
tekan tombol secara berurutan "MEMASUKI".
Demikian pula, kalibrasi titik suhu yang tersisa, misalnya pada suhu (20 0,5) 0 C dan (35 0,5) 0 C.
Ini secara otomatis akan menyesuaikan sensitivitas suhu perangkat.
3.6. Petunjuk verifikasi
3.6.1. Semua alat analisa yang baru diproduksi, yang sudah tidak diperbaiki dan yang masih beroperasi harus menjalani verifikasi.
3.6.2. Verifikasi berkala alat analisa harus dilakukan setidaknya setahun sekali oleh badan teritorial layanan metrologi Gosstandart.
3.6.3. Verifikasi alat analisa dilakukan sesuai dengan “Metodologi Verifikasi”
3.7. Persyaratan kualifikasi pemain
Orang dengan pendidikan khusus yang lebih tinggi atau menengah, yang telah menjalani pelatihan yang sesuai, memiliki pengalaman bekerja di laboratorium kimia, dan harus menjalani tes pengetahuan keselamatan setiap tahun diperbolehkan untuk melakukan pengukuran dan memproses hasil.
3.8. Langkah-langkah keamanan
3.8.1. Dalam hal persyaratan keselamatan, perangkat ini memenuhi persyaratan GOST 26104, kelas perlindungan III.
3.8.2. Saat melakukan pengujian dan pengukuran, persyaratan keselamatan sesuai dengan Gost 12.1.005, gost 12.3.019 harus dipatuhi.
3.8.3. Saat bekerja dengan penganalisis, Anda harus melakukan aturan umum bekerja dengan instalasi listrik hingga 1000V dan persyaratan yang ditentukan oleh “Aturan Dasar pekerjaan yang aman di laboratorium kimia”, M; Kimia, 1979-205p.
4. PERBAIKAN
4.1. Kondisi perbaikan
Alat analisa adalah perangkat elektronik yang kompleks, oleh karena itu personel pabrikan atau perwakilan resmi yang berkualifikasi diperbolehkan untuk memperbaikinya berdasarkan ketentuan layanan. Setelah perbaikan, wajib untuk memeriksa karakteristik teknis utama perangkat sesuai dengan “Metodologi Verifikasi”.
Saat memperbaiki alat analisa, tindakan keselamatan harus diambil sesuai dengan aturan yang berlaku untuk pengoperasian instalasi listrik hingga 1000 V.
4.2. Kemungkinan malfungsi dan cara menghilangkannya
Daftar beberapa yang paling umum atau kemungkinan malfungsi penganalisis, gejala dan solusinya diberikan pada Tabel 4.
Tabel 4.1
|
Nama kerusakan dan manifestasi eksternal |
Kemungkinan Penyebabnya |
Solusi |
|
Setelah penganalisa dihidupkan, tidak ada informasi pada indikator |
1. Baterai tidak ada atau baterai sudah habis sama sekali 2. Tidak ada tegangan di jaringan 3. Catu daya rusak 4. Baterai lemah |
1. Pasang atau ganti baterai 2. Hubungkan catu daya ke stopkontak yang berfungsi 3. Ganti catu daya 4. Isi daya baterai dengan menghubungkan catu daya |
|
Setelah penganalisis dihidupkan, indikator “Ganti baterai” muncul di indikator. |
Baterai hampir habis |
Ganti baterai |
Kesalahan lainnya diperbaiki oleh pabrikan.
Kalibrator dapat digunakan sebagai blok kering atau termostat cair. Kalibrator menggunakan teknologi unik pompa panas Mengaduk dengan pendingin gas(FPSC). Penampilan tempat kerja ditunjukkan pada Gambar 4.
Gambar 4 - Penampilan tempat kerja
Termostat kalibrator memiliki dua zona dengan pengaturan terpisah. Pengatur zona bawah mempertahankan nilai suhu yang disetel, dan pengatur atas mempertahankan perbedaan suhu “nol” relatif terhadap zona bawah. Metode ini memastikan keseragaman suhu tinggi area kerja dan kesalahan penugasan yang rendah.
Kalibrator dilengkapi dengan sirkuit untuk mengukur sinyal dari termometer resistansi referensi eksternal. Termometer semacam itu dipasang di sebelah sensor yang sedang diverifikasi dan dihubungkan ke konektor khusus pada kalibrator. Hal ini sangat menyederhanakan kalibrasi menggunakan metode perbandingan, yang memiliki kesalahan jauh lebih rendah.
Kalibrator dilengkapi dengan sirkuit DLC - kompensasi dinamis untuk pengaruh kehilangan panas melalui sensor yang diverifikasi. Termometer DLC dipasang di sebelah sensor yang diverifikasi, mengukur perbedaan suhu di area kerja tabung sisipan dan mengontrol regulator zona atas termostat. Hal ini memastikan distribusi suhu yang sangat seragam di area kerja hingga 60 mm dari dasar tabung, berapa pun jumlah dan/atau diameter sensor yang dimasukkan.
Kalibrator memungkinkan Anda mengukur sinyal termokopel terverifikasi dan termometer resistansi (mV, Ohm, V, mA) sesuai dengan GOST, IEC, dan DIN.
Fitur unik:
Batas terendah suhu negatif-100°C;
Stabilitas yang sangat tinggi;
Keseragaman suhu tinggi di area kerja hingga 60 mm dari dasar tabung sisipan;
Kesalahan rendah;
Sirkuit unik untuk kompensasi dinamis dari pengaruh pembebanan termostat;
Pemanasan cepat, pendinginan;
Kompensasi penuh atas pengaruh lonjakan dan ketidakstabilan pasokan listrik utama;
Sarana bawaan untuk mengukur sinyal keluaran dari berbagai sensor suhu;
Sirkuit bawaan untuk mengukur sinyal termometer resistansi pintar referensi eksternal, yang memorinya menyimpan koefisien kalibrasi individual;
Menyimpan hasil kalibrasi/verifikasi pada memori internal kalibrator;
Antarmuka pengguna berbasis menu Russified yang ramah;
Otomatisasi penuh verifikasi/kalibrasi sensor suhu baik dalam mode mandiri maupun saat bekerja dengan PC di bawah kendali perangkat lunak, termasuk verifikasi beberapa sensor secara bersamaan menggunakan sakelar ASM-R.
Selain memastikan pengaturan pengaturan suhu, kalibrator secara otomatis menerapkan verifikasi/kalibrasi dalam mode perubahan suhu bertahap, serta (dalam versi B) kalibrasi relai termal.
Perangkat lunak Russified memungkinkan Anda untuk:
Periksa sensor suhu dalam mode otomatis atau muat tugas verifikasi/kalibrasi ke kalibrator dan, setelah melakukannya dalam mode offline, transfer hasil verifikasi ke PC.
Kalibrasi ulang kalibrator untuk suhu dan sinyal listrik.
Perangkat lunak ini menyediakan akses untuk mengontrol semua fungsi kalibrator dan, sebagai tambahan, memungkinkan Anda memuat beberapa tugas kalibrasi ke kalibrator dan, setelah selesai dalam mode otonom atau otomatis, mentransfer hasilnya ke komputer pribadi untuk diproses dan disimpan.
Dengan menggunakan perangkat lunak, Anda dapat mengatur termometer internal (“BACA”) kalibrator, serta saluran untuk mengukur besaran listrik, termasuk saluran termometer eksternal (“TRUE”). Perangkat lunak ini memungkinkan Anda memuat karakteristik kalibrasi untuk konverter termal resistansi presisi tinggi eksternal ke dalam kalibrator.
Struktur perangkat lunak:
Dukungan untuk instrumen pengukuran suhu yang dapat diverifikasi/dikalibrasi;
Konfigurasi skema verifikasi/kalibrasi alat ukur suhu;
Penjadwal verifikasi/kalibrasi alat ukur suhu;
Verifikasi/kalibrasi alat ukur suhu menggunakan PC.
Konektor untuk menghubungkan ke komputer, serta untuk menghubungkan perangkat eksternal disajikan pada Gambar 5.
Gambar 5 - Konektor digital.
Nbsp; PEKERJAAN LABORATORIUM No. 8 Pengukuran suhu menggunakan termometer hambatan dan rangkaian pengukur jembatan 1. Tujuan pekerjaan. 1.1. Pembiasaan dengan prinsip operasi dan perangkat teknis termometer resistansi. 1.2. Pembiasaan dengan struktur dan pengoperasian jembatan elektronik otomatis. 1.3. Studi tentang rangkaian dua dan tiga kawat untuk menghubungkan termometer resistansi.
Informasi Umum.
2.1. Desain dan pengoperasian termometer resistansi.
Termometer resistansi digunakan untuk mengukur suhu pada kisaran -200 hingga +650 0 C.
Prinsip pengoperasian termometer hambatan logam didasarkan pada sifat konduktor untuk meningkatkan hambatan listrik ketika dipanaskan. Elemen peka panas dari termometer resistansi adalah kawat tipis (tembaga atau platina) yang dililitkan secara spiral di sekeliling bingkai dan ditutup dengan selubung.
Hambatan listrik kawat pada suhu 0 0 C yang ditentukan secara ketat. Dengan mengukur resistansi termometer resistansi dengan suatu perangkat, Anda dapat menentukan suhunya secara akurat. Sensitivitas termometer resistansi ditentukan oleh koefisien suhu resistansi bahan pembuat termometer, yaitu. perubahan relatif resistansi elemen peka panas pada termometer bila dipanaskan sebesar 100 0 C. Misalnya, resistansi termometer yang terbuat dari kawat platina berubah kira-kira 36 persen bila suhu berubah sebesar 1 0 C.
Termometer resistansi, misalnya, memiliki sejumlah keunggulan dibandingkan termometer manometrik: akurasi pengukuran lebih tinggi; kemampuan untuk mengirimkan bacaan jarak jauh; kemampuan untuk memusatkan kontrol dengan menghubungkan beberapa termometer ke satu alat pengukur (melalui saklar).
Kerugian dari termometer resistansi adalah kebutuhan akan sumber listrik eksternal.
Jembatan elektronik otomatis biasanya digunakan sebagai perangkat sekunder lengkap dengan termometer resistansi. Untuk resistansi termal semikonduktor, alat ukurnya biasanya berupa jembatan tidak seimbang.
Untuk pembuatan termometer resistansi, seperti disebutkan di atas, logam murni (platinum, tembaga) dan semikonduktor digunakan.
Platinum paling memenuhi persyaratan dasar bahan untuk termometer resistansi. Dalam lingkungan pengoksidasi, ia bersifat inert secara kimiawi bahkan pada suhu yang sangat tinggi suhu tinggi, namun kinerjanya jauh lebih buruk di lingkungan pemulihan. Dalam lingkungan reduksi, elemen penginderaan termometer platina harus disegel.
Perubahan resistansi platina dalam kisaran suhu dari 0 hingga +650 0 C dijelaskan oleh persamaan
R t =R o (1+at+bt 2),
dimana R t, R o adalah hambatan termometer masing-masing pada 0 0 C dan suhu t
a, b adalah koefisien konstan, yang nilainya ditentukan dengan mengkalibrasi termometer berdasarkan titik didih oksigen dan air.
Keunggulan tembaga sebagai bahan termometer resistansi antara lain biayanya yang rendah, kemudahan produksi bentuk murni, relatif tinggi koefisien suhu dan ketergantungan linear resistensi pada suhu:
R t =R o (1+at),
dimana R t, R o - ketahanan bahan termometer, masing-masing pada 0 0 C dan suhu t;
a - koefisien resistansi suhu (a = 4,26*E-3 1/derajat.)
Kerugian dari termometer tembaga termasuk rendah resistivitas dan mudah teroksidasi pada suhu di atas 100 0 C. Ketahanan termal semikonduktor. Keuntungan signifikan semikonduktor adalah koefisien resistansi suhunya yang besar. Selain itu, karena konduktivitas semikonduktor yang rendah, termometer berukuran kecil dengan resistansi awal yang besar dapat dibuat dari semikonduktor, sehingga resistansi dapat diabaikan. menghubungkan kabel dan elemen lainnya Diagram listrik termometer. Ciri khas Termometer resistansi semikonduktor memiliki koefisien resistansi suhu negatif. Oleh karena itu, dengan meningkatnya suhu, resistansi semikonduktor menurun.
Untuk pembuatan ketahanan termal semikonduktor, oksida titanium, magnesium, besi, mangan, kobalt, nikel, tembaga, dll. atau kristal logam tertentu (misalnya, germanium) dengan berbagai pengotor digunakan. Jenis ketahanan termal MMT-1, MMT-4, MMT-5, KMT-1 dan KMT-4 paling sering digunakan untuk mengukur suhu. Untuk semua resistansi termal tipe MMT dan KMT dalam rentang suhu pengoperasian, resistansi bervariasi terhadap suhu menurut hukum eksponensial.
Termometer resistansi platinum (PRT) untuk suhu dari -200 hingga +180 0 C dan termometer resistansi tembaga (RCT) untuk suhu dari -60 hingga +180 0 C diproduksi secara komersial.Dalam rentang suhu ini, terdapat beberapa skala standar.
Semua termometer resistansi platina yang diproduksi secara komersial memiliki simbol: 50P, 100P, yang setara dengan 0 0 C hingga 50 ohm dan 100 ohm. Termometer resistansi tembaga diberi label 50M dan 100M.
Biasanya, resistansi termometer resistansi diukur menggunakan rangkaian pengukur jembatan (jembatan seimbang dan tidak seimbang).
2.2. Konstruksi dan pengoperasian jembatan penyeimbang elektronik otomatis.
Jembatan elektronik otomatis adalah perangkat yang bekerja dengan berbagai sensor di mana parameter proses yang diukur (suhu, tekanan, dll.) dapat diubah menjadi perubahan resistansi. Jembatan elektronik otomatis yang paling banyak digunakan digunakan sebagai perangkat sekunder saat bekerja dengan termometer resistansi.
Diagram skematik jembatan seimbang ditunjukkan pada Gambar 1. Gambar 1-a menunjukkan diagram jembatan seimbang dengan sambungan dua kawat dengan resistansi terukur Rt, yang bersama-sama dengan kabel penghubung merupakan lengan jembatan. Lengan R1 dan R2 mempunyai resistansi konstan, dan lengan R3 merupakan fluks (resistansi variabel). Diagonal ab mencakup catu daya rangkaian, dan diagonal cd mencakup perangkat nol 2.
Gambar.1. Diagram skema jembatan seimbang.
a) diagram koneksi dua kabel
b) diagram koneksi tiga kawat.
Skala jembatan terletak di sepanjang rheochord, yang resistansinya, ketika Rt berubah, diubah dengan menggerakkan penggeser 1 hingga penunjuk nol instrumen 2 disetel ke nol. Pada saat ini tidak ada arus pada diagonal pengukuran. Mesin 1 terhubung ke penunjuk skala.
Ketika jembatan berada dalam keseimbangan, kesetaraan tetap berlaku
R1*R3=R2*(Rt+2*Rpr)
Rt=(R1/R2)*R3-2*Rpr
Rasio resistansi R1/R2, serta resistansi kabel penghubung Rpr untuk jembatan tertentu, adalah nilai konstan. Oleh karena itu, setiap nilai Rt sesuai dengan resistansi tertentu dari rheochord R3, yang skalanya dikalibrasi dalam Ohm atau dalam satuan besaran non-listrik yang ingin diukur oleh rangkaian, misalnya, dalam derajat Celsius.
Jika ada kabel panjang yang menghubungkan sensor ke jembatan dalam rangkaian dua kabel, resistansinya berubah tergantung suhu lingkungan(udara) dapat menimbulkan kesalahan yang signifikan dalam pengukuran hambatan Rt. Cara radikal untuk menghilangkan kesalahan ini adalah dengan mengganti rangkaian dua kabel dengan rangkaian tiga kabel (Gbr. 1-b).
Pada rangkaian jembatan seimbang, perubahan tegangan listrik tidak mempengaruhi hasil pengukuran.
Pada jembatan elektronik seimbang otomatis rangkaian berikut digunakan untuk menyeimbangkan rangkaian. Diagram skema jembatan elektronik tipe KSM ditunjukkan pada Gambar 2. Pengoperasian jembatan elektronik didasarkan pada prinsip pengukuran hambatan menggunakan metode jembatan kesetimbangan.
Rangkaian jembatan terdiri dari tiga lengan dengan resistansi R1, R2, R3, sebuah rheochord R dan lengan keempat berisi resistansi terukur Rt. Sebuah sumber listrik dihubungkan ke titik c dan d.
Saat menentukan nilai resistansi, arus yang mengalir sepanjang lengan jembatan menimbulkan tegangan di titik a dan b, yang dicatat oleh indikator nol 1 yang terhubung ke titik-titik tersebut. Dengan menggerakkan mesin 2 dari rheochord R menggunakan mesin reversibel 4, dimungkinkan untuk menemukan posisi setimbang rangkaian di mana tegangan di titik a dan b akan sama. Oleh karena itu, dengan posisi motor penggeser 2, Anda dapat mengetahui nilai resistansi terukur Rt.
Pada saat kesetimbangan rangkaian yang diukur, posisi panah 3 menentukan nilai suhu yang diukur (resistansi Rt). Suhu yang diukur dicatat menggunakan pena-5 pada diagram 6.
Jembatan elektronik dibagi menurut jumlah titik pengukuran dan pencatatan menjadi titik tunggal dan banyak titik (3-, 6-, 12- dan 24 titik), dengan diagram strip dan perangkat dengan diagram disk. Jembatan elektronik diproduksi dengan kelas akurasi 0,5 dan 0,25.
Alat perekam alat multi titik terdiri dari drum pencetak dengan titik dan angka tercetak di permukaannya.
Perangkat diberi daya dari listrik arus bolak-balik tegangan 127 dan 220V, dan rangkaian pengukuran jembatan ditenagai oleh arus searah 6,3 V dari alat trafo daya. Perangkat yang ditenagai oleh elemen kering digunakan jika sensor dipasang di area berbahaya kebakaran.
Kalibrasi Sensor Suhu
Konverter termal resistansi dihubungkan ke alat pengukur menggunakan kabel tembaga (terkadang aluminium), penampang, panjang, dan, akibatnya, resistansinya ditentukan oleh kondisi pengukuran spesifik.
Bergantung pada metode menghubungkan konverter termal resistansi ke alat pengukur - sesuai dengan sirkuit dua kabel atau tiga kabel (Gbr. 1., opsi "a" dan "b"), resistansi kabel disertakan seluruhnya di satu lengan sirkuit jembatan perangkat, atau dibagi rata di antara lengannya. Dalam kedua kasus tersebut, pembacaan perangkat ditentukan tidak hanya oleh resistansi konverter termal resistansi, tetapi juga oleh kabel penghubung. Tingkat pengaruh kabel penghubung pada pembacaan instrumen tergantung pada nilai resistansinya. Jadi, dalam setiap kondisi pengukuran tertentu, mis. untuk setiap nilai spesifik resistansi ini, pembacaan perangkat yang sama yang mengukur suhu yang sama (bila konverter termal memiliki resistansi yang sama) akan berbeda. Untuk menghilangkan ketidakpastian tersebut alat pengukur dikalibrasi pada resistansi standar tertentu dari kabel penghubung, yang pada skalanya harus ditunjukkan dengan menulis, misalnya R in = 5 Ohm. Jika selama pengoperasian perangkat saluran penghubung memiliki hambatan yang sama, pembacaan perangkat akan benar. Oleh karena itu, pengukuran harus didahului dengan operasi penyetelan saluran penghubung, yang terdiri dari membawa resistansinya ke nilai kalibrasi yang ditentukan R ext.
Resistansi saluran penghubung, meskipun dengan penyesuaian yang cermat, sama dengan nilai kalibrasi hanya jika suhu sekitar tidak berbeda dari suhu saat penyesuaian dilakukan. Perubahan suhu saluran akan menyebabkan perubahan resistansi kabel tembaga (aluminium), pelanggaran kesesuaian dan, pada akhirnya, munculnya kesalahan suhu dalam pembacaan perangkat. Kesalahan ini terutama terlihat pada jalur komunikasi 2 kabel, ketika peningkatan suhu pada resistansi saluran hanya terjadi pada satu lengan rangkaian jembatan. Dengan saluran 3-kawat, peningkatan suhu pada resistansi saluran diterima oleh dua lengan yang berdekatan dan keadaan rangkaian jembatan berubah lebih sedikit dibandingkan pada kasus pertama. Hasilnya, kesalahan suhu menjadi lebih kecil. Oleh karena itu, jalur 3 kabel lebih disukai konsumsi yang lebih tinggi bahan yang digunakan untuk membuat kabel penghubung.
Urutan pekerjaan.
4.1. Biasakan diri Anda dengan prinsip pengoperasian dan desain termometer resistansi dan alat listrik berdiri. Rakitlah rangkaian pengukuran dua kawat sesuai dengan Gambar. 3a.
4.2. Atur sakelar sakelar ke posisi 2 kabel dan sakelar ke posisi 0.
4.3. Atur jembatan MS, simulasikan termometer resistansi, ke resistansi dalam Ohm sesuai dengan data tabel (Tabel 1), lakukan pembacaan suhu pada 0 C pada skala MPR51 dan hitung kesalahan absolut dan relatif dari pengukuran yang ditunjukkan pada Tabel 1 dari suhu.
Studi tentang rangkaian 2 kabel.
4.4. Atur sakelar sakelar ke posisi diagram koneksi 2 kabel.
4.5. Atur sakelar resistansi kabel penghubung ke posisi 1 (sesuai dengan R pr = 1,72 Ohm).
4.6. Jalankan poin 4.3 dan masukkan hasil pengukuran pada Tabel 1 pada baris 5-7, sesuai dengan diagram sambungan 2 kabel dengan R pr = 1,72 Ohm.
4.7. Atur sakelar resistansi kabel penghubung ke posisi 2 (sesuai dengan R pr =5 Ohm).
4.8. Jalankan poin 4.3 dan masukkan hasil pengukuran pada Tabel 1 pada baris 8-10 sesuai diagram sambungan 2 kabel dengan R pr = 5 Ohm.
Studi tentang rangkaian 3 kabel.
4.9. Atur sakelar sakelar ke posisi diagram koneksi 3 kabel (Gbr. 3 b).
4.10. Penuhi poin 4.5-4.8 dan masukkan hasilnya pada baris 11-16 Tabel 1 sesuai dengan hambatan kabel penghubung R pr = 1,72 Ohm dan R pr = 5 Ohm.
4.11. Memberikan analisis keakuratan pengukuran dengan rangkaian pengukuran dua kawat dan tiga kawat.
4.12. Laporan ini memberikan kesimpulan berdasarkan protokol pengujian (Tabel 1).
Pertanyaan kontrol.
1. Sebutkan jenis-jenis termometer hambatan dan prinsip pengoperasiannya.
2. Sebutkan kelebihan dan kekurangan termometer hambatan.
3. Berikan contoh penggunaan termometer hambatan dalam sistem kontrol otomatis dan regulasi.
4. Apa tujuan dari jembatan penyeimbang elektronik otomatis?
5. Prinsip pengoperasian jembatan seimbang.
Desember 2012
Sensor sangat penting untuk pengendalian proses yang tepat, sesuatu yang sering diabaikan dalam modernisasi sistem yang ada. Keakuratan sensor harus diperiksa dengan cermat, jika tidak, modernisasi apa pun menjadi tidak berarti.
Banyak OEM yang menjanjikan kemudahan dalam menyalakan dua-dua modul sistem yang dapat diganti dan tidak memerlukan penggantian jaringan, kabel, penutup sistem, atau catu daya yang ada, sekaligus mengurangi waktu henti dari berminggu-minggu dan berbulan-bulan menjadi “satu hari atau kurang.”
Efisiensi sensor
Kenyataannya, segalanya sedikit berbeda. Memperbarui sistem untuk mencapai lebih banyak level tinggi manajemen perusahaan menggunakan komputer dan perangkat lunak, tanpa menilai efektivitas sensor yang memasok data ke sistem ini adalah sia-sia. Untuk memahami dan mengirimkan data dengan benar dari parameter proses, sensor harus akurat.
Sensor Tekanan
Keakuratan sensor tekanan biasanya berkisar antara 0,25% dari kisaran tekanan yang diukur. Untuk skenario aplikasi yang tidak terlalu ketat, akurasi mungkin berada pada kisaran 1,25%.
Keakuratan sensor tekanan bergantung pada seberapa baik sensor dikalibrasi dan berapa lama sensor dapat mempertahankan kalibrasi tersebut. Kalibrasi awal sensor tekanan industri di stasiun kalibrasi dicapai dengan menerapkan sumber tekanan konstan, seperti penguji bobot mati. Setelah sensor tekanan dipasang, akurasinya dapat dinilai dengan mempertimbangkan pengaruh pengaruh lingkungan, efek tekanan statis, dll. pada akurasi kalibrasi awal.
Sistem kalibrasi otomatis beroperasi dengan menggunakan sumber tekanan yang dapat diprogram untuk menghasilkan sinyal tekanan tertentu yang diterapkan pada sensor yang akan dikalibrasi. Pertama, pembacaan sensor dicatat sebelum kalibrasi. Sensor kemudian diuji dengan menaikkan dan menurunkan sinyal input untuk memperhitungkan terjadinya efek histeresis. Sistem kemudian membandingkan data yang diterima dengan kriteria penerimaan kalibrasi untuk sensor tekanan dan secara otomatis menentukan apakah sensor tersebut harus dikalibrasi. Jika demikian, sistem memberikan sinyal yang diperlukan ke sensor untuk mengkalibrasinya dan menjaga nilai input tetap konstan saat penyesuaian dilakukan, dan tekanan terendah, yang harus dikalibrasi. Sistem kemudian menghasilkan laporan yang mencakup data sebelum dan sesudah kalibrasi dan menyimpannya untuk analisis tren dan deteksi kegagalan yang baru terjadi.
Sensor suhu
Jenis sensor suhu industri yang umum, termometer resistansi (RTM), biasanya tidak mencapai akurasi lebih dari 0,05 - 0,12 °C pada 300 °C, sementara biasanya diperlukan untuk memberikan akurasi lebih dari 0,1 °C pada 400 °C. Proses pemasangan termometer resistansi juga dapat menimbulkan kesalahan akurasi tambahan. Jenis sensor suhu umum lainnya, termokopel, umumnya tidak dapat memberikan akurasi yang lebih baik dari 0,5°C pada suhu hingga 400°C. Semakin tinggi suhunya, semakin sedikit keakuratan termokopel yang biasanya dapat dicapai.
Kalibrasi termometer resistansi
Keakuratan sensor suhu ditentukan melalui kalibrasi, membandingkan pembacaannya dengan bagan kalibrasi universal atau kalibrasi khusus dalam lingkungan presisi tinggi. RTD, tidak seperti termokopel, dapat “dibersihkan” dan dikalibrasi ulang setelah pemasangan. Sensor suhu industri biasanya dikalibrasi dalam tangki es, air, minyak, atau pasir, dan dalam oven, atau dengan kombinasi metode ini. Jenis reservoir kalibrasi bergantung pada kisaran suhu yang dipilih, persyaratan akurasi, dan aplikasi sensor. Proses kalibrasi biasanya melibatkan pengukuran suhu reservoir kalibrasi menggunakan termometer standar. Untuk kendaraan yang dikalibrasi secara individual, keakuratan dipastikan melalui proses kalibrasi, yang pada gilirannya bergantung pada keakuratan peralatan yang digunakan untuk kalibrasi, serta kesalahan seperti histeresis, pemanasan sendiri, interpolasi, dan kesalahan pemasangan.
Kalibrasi termokopel
Meskipun termokopel dapat dikalibrasi ulang setelah pemasangan, termokopel tidak dapat. Termokopel yang kehilangan kalibrasinya harus diganti. Termokopel industri biasanya tidak dikalibrasi secara individual. Sebaliknya, pembacaannya dibandingkan dengan tabel referensi standar. Untuk kalibrasi, biasanya, salah satu dari dua metode digunakan: metode perbandingan (di mana ggl termokopel dibandingkan dengan sensor referensi) atau metode titik pasti(GGL termokopel diukur dalam beberapa keadaan tertentu). Saat menilai keakuratan sensor suhu, penting untuk mempertimbangkan tidak hanya kalibrasi sensor itu sendiri, tetapi juga pengaruh pemasangan dan kondisi sensor. proses teknologi untuk akurasi ini.
Sensor Bagaimana cara mengevaluasi waktu respons?
Untuk menampilkan data pada frekuensi yang konsisten dengan persyaratan pabrik atau peraturan industri, sensor harus cukup cepat untuk mendeteksi perubahan mendadak dalam nilai parameter proses. Akurasi dan waktu respons sebagian besar merupakan metrik independen. Karena efisiensi sensor memiliki sangat penting Untuk sistem produksi, upaya modernisasi sistem harus dimulai dengan penilaian sistem secara menyeluruh, serta penilaian terhadap keakuratan dan keandalan sensor.
Meskipun keakuratan sensor dapat dipulihkan melalui kalibrasi ulang, waktu respons merupakan karakteristik bawaan yang umumnya tidak dapat diubah setelah sensor diproduksi. Dua metode utama untuk mengevaluasi waktu respons sensor adalah uji perendaman (untuk sensor suhu) dan uji linier (untuk sensor tekanan).
Kalibrasi dan waktu respons sensor, khususnya sensor suhu, sangat bergantung pada kondisi proses, termasuk tekanan statis, suhu proses, suhu lingkungan, dan laju aliran fluida.
Inspeksi di tempat kerja
Ada beberapa metode yang sering disebut dengan pengujian di tempat atau pengujian online. Mereka dirancang untuk menguji kalibrasi dan waktu respons sensor yang sudah digunakan dalam suatu proses. Untuk sensor suhu, uji LCSR ( Ulangi Respon Langkah Saat Ini) akan mengecek karakteristik dinamis Sensor suhu yang paling umum adalah termokopel dan termometer resistansi - yang dipasang selama proses pengoperasian. Metode LCSR menunjukkan waktu respons sebenarnya dari RTD (termometer resistansi) “selama pengoperasian”.
Tidak seperti termometer resistansi dan termokopel, waktu respons sensor tekanan, ketinggian, dan aliran umumnya tidak berubah setelah pemasangan. Hal ini karena sensor ini merupakan perangkat elektromekanis yang beroperasi secara independen terhadap suhu lingkungan dan suhu proses. Kesulitan dalam mengevaluasi sensor tekanan berasal dari adanya sistem antarmuka sensor-kabel proses yang menghubungkan sensor dengan proses sebenarnya. Garis pengukuran (kabel) ini menambahkan penundaan beberapa milidetik pada waktu respons sensor. Meskipun penundaan ini dapat diabaikan, penundaan hidraulik dapat menambah waktu respons puluhan milidetik untuk merasakan tekanan sistem.
Teknik analisis kebisingan mengukur waktu respons sensor tekanan dan garis pengukur dalam satu pengujian. Seperti halnya metode LCSR, teknik analisis kebisingan tidak mengganggu pengoperasian dengan menggunakan pintu keluar yang ada sensor untuk menentukan waktu responsnya, dan dapat dilakukan dari jarak jauh untuk sensor yang dipasang di produksi. Teknik analisis kebisingan didasarkan pada prinsip pemantauan keluaran AC normal dari sensor tekanan menggunakan sistem akuisisi data cepat (frekuensi mulai 1 kHz). Keluaran arus bolak-balik dari sensor, disebut “noise”, dihasilkan oleh fluktuasi acak dalam proses yang terkait dengan turbulensi, getaran, dan fenomena alam lainnya. Karena suara-suara asing ini lebih sering terjadi frekuensi tinggi Selain respons dinamis sensor tekanan, sensor tekanan juga dapat dipisahkan dari sinyal menggunakan penyaringan low-pass. Setelah sinyal AC atau noise dipisahkan dari sinyal arus searah Dengan menggunakan peralatan pemrosesan sinyal, sinyal AC diperkuat, melewati penyaringan antialiasing, didigitalkan, dan disimpan untuk analisis selanjutnya. Analisis ini memberikan waktu respons dinamis dari sensor tekanan dan garis pengukuran.
Sejumlah peralatan tersedia untuk mengumpulkan dan menganalisis data kebisingan untuk sensor tekanan. Peralatan analisis spektral komersial dapat mengumpulkan data kebisingan dan melakukan analisis real-time, namun peralatan ini biasanya tidak dapat menangani banyak algoritma analisis data yang diperlukan untuk menghasilkan hasil dengan Waktu tepatnya tanggapan. Inilah sebabnya mengapa sistem akuisisi data berbasis PC, yang terdiri dari node terisolasi, amplifier dan filter untuk pengkondisian dan penghalusan sinyal, sering kali pilihan optimal untuk mengumpulkan data kebisingan dan menganalisisnya.
Kehidupan sensor
Kapan sensor harus diganti? Jawabannya sederhana: sensor harus diganti setelah masa pakai yang ditetapkan oleh pabrikan untuk produk tertentu telah berakhir, misalnya 20 tahun. Namun, hal ini bisa sangat mahal dan tidak praktis.
Alternatifnya adalah terus menggunakan sensor setelah masa pakainya telah berlalu, namun pastikan untuk menggunakan sistem pemantauan kinerja sensor untuk menentukan apakah dan kapan sensor harus diganti. Pengalaman menunjukkan bahwa sensor berkualitas tinggi kemungkinan besar akan terus terlihat hasil yang baik bekerja jauh melampaui jangkauan layanan yang digariskan oleh pabrikan. Konsensus antara rekomendasi pabrik dan penggunaan aktual sensor dapat dicapai dengan mengoperasikan sensor selama stabilitas kalibrasi dapat diterima dan waktu responsnya tidak berkurang.
Banyak orang bercanda bahwa sensor yang bekerja dengan benar sebaiknya “dibiarkan saja”, namun sensor “tua” berkualitas tinggi mungkin sama bagusnya, jika tidak lebih baik, dibandingkan sensor baru dari model dan pabrikan yang sama.