Термопары и терморезисторы

Для измерения температуры используются первичные преобразователи - термодатчики. В промышленности в основном используются два вида датчиков - термопары и термометры сопротивления.

Термосопротивления меняют свое сопротивление в зависимости от температуры. В качестве термосопротивлений используют медную или платиновую проволку. Нормированные статические характеристики промышленных термосопротивлений отражены в ГОСТ 50342‑92. В программе Термометр сопротивления заложены НСХ по этому ГОСТ. К модулям ZETSensor 7021, АЦП/ЦАП ZET 210*, ZET 220, тензостанциям ZET 017-T8 подключаются большинство термосопротивлений отечественного и зарубежного производства, имеющих соответствующие градуировочные характеристики и имеющих электрическую изоляцию от корпуса.

К модулям ZETSensor 7021, АЦП/ЦАП ZET 210*, ZET 220, тензостанциям ZET 017‑T8 могут быть подключены как медные (ТСМ-Cu) так и платиновые (ТСП-Pt) термосопротивления. При настройке программы следует установить тип термосопротивления и его градуировку (смещение при 0°C) на основной панели программы. В многоканальных измерениях ко всем каналам должны быть подключены термосопротивления одного типа.

Термосопротивления могут быть подключены к модулям АЦП/ЦАП по трехпроводной и по двухпроводной схеме. Двухпроводная схема подключения дает удовлетворительные результаты, когда датчик удален на небольшое расстояние от прибора. Допустим, используется медное термосопротивление номиналом 100 Ом. Сопротивление этого датчика изменяется на dR=0,39% R=0,39 Ом при изменении температуры на один градус. Это означает, что если сопротивление проводов, соединяющих термодатчик с прибором, будет равно 0,4 Ом, ошибка измерения температуры будет равна одному градусу. В таблице приведены справочные значения сопротивлений медных проводов разного сечения, и допустимые длины проводов при двухпроводной схеме подключения.

Влияние длины подводящего медного кабеля при измерении термосопротивлением
Сечение кабеля	Удельное сопротивление кабеля	Максимальная длина кабеля при погрешности 1 град для ТС 50 Ом	Максимальная длина кабеля при погрешности 1 град для ТС 100 Ом
0,25 мм²	82 Ом/км	1,25 м	2,5 м
0,5 мм²	41 Ом/км	2,5 м	5 м
1 мм²	20.5 Ом/км	5 м	10 м

При удалении термосопротивления на большие расстояния следует применять трехпроводную схему подключения. Третий провод используется для компенсации сопротивления подводящих проводов. Все три провода должны быть выполнены из одного и того же медного кабеля сечением не менее 0,5 мм² и иметь одинаковую длину. Максимальная длина проводов не должна превышать 200 м. Для работы с искрозащитными барьерами требуется четырехпроводная схема подключения термосопротивления. Для четырехпроводного подключения необходимо использовать дифференциальные входы модулей АЦП/ЦАП и тензостанции.

Для проверки работоспособности программы, термодатчика, схемы подключения и настроек необходимо поместить подключенный датчик в кипящую воду (или в тающий лед). Измеренная программой температура не должна отличаться от 100°C (от 0°C) более, чем на 2°C. Без датчика можно протестировать, подключив к входу вместо термосопротивления точный постоянный резистор номиналом 100 Ом (точность не хуже 0,5%) или 50 Ом. Установить тип термодатчика Cu или Pt. После этого программа должна показывать температуру 0±2°C. С помощью точного резистора аналогичным образом можно проверить качество длинной линии, подключив резистор вместо термосопротивления на длинной линии.

Существует несколько типов термопар. Самые распространенные термопары — хромель-алюмель ХА(К) и хромель-копель ХК(L). Другие типы — платина-платинородий П (S и R), железо-константан ЖК(J), медь-константан МК(T), вольфрам-рений ВР менее распространены. Программа ZETLab Термометр термопары и модули АЦП/ЦАП могут работать с термопарами любого типа. В программе заложены нормированные статические характеристики по требованиям ГОСТ 50432-92 по следующим термопарам:

Перед измерениями следует установить тип используемой термопары и канал компенсатора холодного спая. В многоканальных измерениях к каналам могут быть подключены термопары разного типа. Термопара по принципу действия измеряет температуру между «горячим спаем» (рабочим спаем) и свободными концами («холодными спаями») термоэлектродов. Поэтому термопары следует подключать к устройству непосредственно, либо с помощью удлиннительных проводов, изготовленных из тех же термоэлектродных материалов. Температура «холодных спаев» измеряется в зоне подключения термопар (вблизи клеммной колодки) специальным термодатчиком (компенсатором холодного спая) и учитывается при вычислении температуры. Для достижения наибольшей точности и правильного измерения температуры холодных спаев, необходимо следить, чтобы в зоне контактной колодки отсутствовали большие градиенты температуры, конвективные потоки (обдув, ветер, сквозняки), а также лучистый нагрев от горячих тел.

Если включить программу термометр термопары, а вместо термопары к входу устройства подключить перемычку (закоротить вход), то программа должна показать измеренную температуру в зоне контактной колодки (температуру «холодного спая»). Сразу после включения эта температура близка к температуре окружающей среды, а затем несколько повышается по мере саморазогрева устройства. Это нормальный процесс, так как задача термокомпенсационного датчика измерять не температуру окружающей среды, а температуру холодных спаев. При необходимости компенсатор холодного спая можно подстроить. Подстройку следует выполнять в соответствии с инструкцией по калибровке для компенсатора холодного спая. Для проверки работоспособности программы, устрйства, термопары, компенсационного провода, необходимо погрузить термопару в кипящую воду.

Показания прибора не должны отличаться от 100 градусов более чем на 1—2 градуса. Модуль ZETSensor 7020, тензостанция ZET 017-T8, модуль АЦП/ЦАП ZET 220, усилители ZET 410 и ZET 412 имеют высокое входное сопротивление, поэтому сопротивление термопары и компенсационных проводов и их длина в принципе не влияют на точность измерения. Однако, чем короче термопарные провода, тем меньше на них электрические наводки. В любом случае длина термопарных проводов не должна превышать 50 м. Если требуется измерять температуру на больших расстояниях, то лучше использовать распределенные системы с выносным усилителем ZET 410 или ZET 412. В этом случае расстояние между усилителем и модулем АЦП/ЦАП может достигать 200 м. Конструктивно термопары изготавливаются двух типов — изолированные или неизолированные от корпуса (горячий спай либо изолирован, либо приварен к защитному чехлу). Усилители ZET 412 могут работать с любыми термопарами, а остальные — только с изолированными от корпуса термопарами.

* к модулям АЦП/ЦАП ZET 210 термопары и термосопротивления подключаются через усилители ZET 410 или ZET 412.

В любой части настоящего сайта могут иметься неточности и технические ошибки. В содержание могут периодически вноситься изменения и/или поправки.

Россия, 124482, Москва, Зеленоград, Савелкинский проезд, дом 4, 21 этаж, офис 2101. Схема проезда.
Тел.: (495) 228-01-11 (многоканальный); Факс: (495) 228-01-11; E-mail: info@zetms.ru, sale@zetms.ru.
GPS координаты: долгота: 37°13′2.9″ в. д. (37.217473), широта: 55°59′27.77″ с. ш. (55.991048)