A PT100 érzékelők precíz hőmérsékletmérést tesznek lehetővé különböző ipari és laboratóriumi alkalmazásokban. Alább áttekintjük, hogy hogyan működik a PT100, milyen eszközökre van szüksége a hőmérséklet leolvasásához és hogyan végezheti el a beállításokat. Ez az útmutató bemutatja a PT100 érzékelők típusait, a PLC-vel történő használatukat és az analóg jellé alakítás folyamatát.
Hőmérséklet leolvasás PT100 érzékelővel
Követelmények
- PT100 hőmérséklet távadó
- Industrial shields PLC
- Tápegység
A PT100 érzékelővel történő hőmérséklet leolvasáshoz az alábbi eszközökre lesz szükséged:
1. PT100 hőmérséklet érzékelő:
-
Ez maga a hőmérséklet érzékelő, ami a hőmérséklet változásával arányosan változtatja az ellenállását. Fontos a megfelelő pontossági osztály (A vagy B), mérési tartomány és kivitel kiválasztása a mérési feladatnak megfelelően.
2. Mérőműszer:
-
Digitális multiméter: Egy egyszerűbb megoldás, ha csak a PT100 érzékelő ellenállását szeretnéd leolvasni. Ehhez egy olyan multiméterre van szükség, ami képes ellenállás mérésére.
-
Hőmérséklet kijelző: Ez az eszköz már közvetlenül hőmérsékletet jelenít meg. Különböző típusok léteznek, például panelre szerelhető vagy hordozható kivitelben.
-
PLC: Ipari környezetben gyakran PLC-t vagy adatgyűjtőt használnak a PT100 érzékelő jeleinek feldolgozására és rögzítésére.
-
Hőmérséklet-távadó: Ez az eszköz a PT100 érzékelő mellett egy jelátalakítót is tartalmaz ami a PT100 érzékelő jelét egy szabványos analóg jelre (pl. 4-20 mA) alakítja át, ami könnyen továbbítható és feldolgozható más rendszerekben.
3. Csatlakozó kábelek:
-
A PT100 érzékelő csatlakoztatásához megfelelő kábelekre van szükség. A kábel típusa (3 vagy 4 vezetékes) és hossza befolyásolja a mérési pontosságot.
4. Opcionális eszközök:
-
Csatlakozók: A kábelek és az érzékelő/mérőműszer közötti csatlakoztatáshoz.
-
Védőcső: Az érzékelő védelmére a környezeti hatásoktól (pl. mechanikai sérülés, korrózió).
Fontos megjegyezni, hogy az eszközök kiválasztása a konkrét alkalmazástól függ. Egy egyszerűbb hőmérséklet méréshez elegendő lehet egy PT100 érzékelő, egy digitális multiméter és néhány kábel. Komplexebb rendszerekben, ahol a mérési pontosság kritikus, szükség lehet pontosabb mérőműszerre, hőmérséklet-távadóra és egyéb kiegészítőkre.
Hogyan működik a PT100 érzékelő?
A PT100 érzékelő egy ellenállás-hőmérő (RTD - Resistance Temperature Detector), ami azt jelenti, hogy a hőmérséklet változását az elektromos ellenállásának változásán keresztül méri. A PT100 érzékelők működése a platina egy érdekes tulajdonságán alapul: a platina ellenállása a hőmérséklet emelkedésével növekszik, méghozzá nagyon kiszámítható és lineáris módon.
Így működik a PT100 érzékelő:
-
Alap ellenállás: 0°C-on a PT100 érzékelő ellenállása pontosan 100 ohm. Innen ered a neve is: Platina, Temperature, 100 ohm.
-
Hőmérséklet változás: Ahogy a hőmérséklet emelkedik vagy csökken, a platina ellenállása is ennek megfelelően változik. A változás mértéke szabványosított, így minden PT100 érzékelő (azonos pontossági osztályon belül) ugyanúgy viselkedik.
-
Ellenállás mérése: A PT100 érzékelő ellenállását egy mérőműszerrel mérik. Ez lehet egy egyszerű multiméter, vagy egy bonyolultabb elektronikus eszköz.
-
Hőmérséklet kiszámítása: A mért ellenállás alapján a mérőműszer kiszámítja a hőmérsékletet. Ehhez a PT100 érzékelőkre vonatkozó szabványosított ellenállás-hőmérséklet táblázatot vagy egy matematikai képletet használ.
PT100 érzékelők típusai
A PT100 érzékelők különböző konfigurációkban kaphatók a csatlakoztatásukhoz használt vezetékek száma alapján. A vezeték konfigurációk (2, 3 és 4 vezetékes) változatai a csatlakozó vezetékekben rejlő ellenállást hivatottak kezelni és kompenzálni, amely befolyásolhatja a hőmérsékletmérés pontosságát, különösen nagy távolságon vagy elektromos zajjal terhelt környezetben.
Az egyes típusok jellemzői a következők:
1. 2 vezetékes PT100:
-
Leírás: Két vezetékkel csatlakozik a mérőműszerhez. Az egyik vezeték a mérési áramot vezeti az érzékelőhöz, a másik pedig a feszültséget méri az érzékelőn.
-
Előny: Egyszerű bekötés, olcsóbb.
-
Hátrány: A vezetékek ellenállása hozzáadódik a mért ellenálláshoz, ami pontatlanságot okozhat, különösen hosszú vezetékek esetén.
-
Alkalmazás: Olyan esetekben, ahol a pontosság nem kritikus, és a vezetékek rövidek.
2. 3 vezetékes PT100:
-
Leírás: Három vezetékkel csatlakozik a mérőműszerhez. Két vezeték a mérési áramot vezeti, a harmadik vezeték pedig a feszültséget méri az érzékelő egyik végén.
-
Előny: A harmadik vezeték segítségével kompenzálható a vezetékek ellenállása, így pontosabb mérést tesz lehetővé, mint a 2 vezetékes típus.
-
Hátrány: Bonyolultabb bekötés, mint a 2 vezetékes típusnál.
-
Alkalmazás: A leggyakoribb típus, széles körben alkalmazzák az iparban.
3. 4 vezetékes PT100:
-
Leírás: Négy vezetékkel csatlakozik a mérőműszerhez. Két vezeték a mérési áramot vezeti, a másik két vezeték pedig a feszültséget méri az érzékelő két végén.
-
Előny: A legpontosabb mérést teszi lehetővé, mivel a vezetékek ellenállása teljesen kompenzálható.
-
Hátrány: A legbonyolultabb bekötés, drágább, mint a többi típus.
-
Alkalmazás: Olyan esetekben, ahol a legnagyobb pontosság szükséges, például laboratóriumi méréseknél vagy precíziós hőmérséklet-szabályozásnál.
Melyik típust válasszuk?
A választás a mérési pontosság és a költségvetés függvénye. Általánosságban elmondható, hogy a 3 vezetékes PT100 jó kompromisszumot jelent a pontosság és az ár között, és a legtöbb alkalmazáshoz megfelelő. Ha a legnagyobb pontosság szükséges, akkor a 4 vezetékes PT100 a legjobb választás.
PT100 Hőmérséklet távadó analóg kimenettel
Ahhoz hogy PLC segítségével dolgozhassuk fel a hőmérsékleti adatokat egy analóg jel kiadására képes Integrált hőmérséklet-távadóra van szükség amiben a PT100 érzékelő mellett egy jeladó egység is található amiben a hőmérséklet-érzékelő elemet a hőmérséklet-modul segítségével lineárisan korrigálják a kimenet pedig egy 4-20mA-es jellé alakítják. A MicroSensor MTM integrált hőmérséklet-jeladó például közvetlenül mérheti a különböző folyadékok, gázközegek és szilárd anyagok hőmérsékletét. Az eszköz egy speciális hőmérséklet-modult használ a hőmérséklet-érzékelő elem linearitási korrekciójához, szabványos analóg jelet és digitális jelet ad ki magából.
A hőmérséklet leolvasása
A 4-20mA-es jelet egy átalakítóval 0-10V analóg jellé alakítjuk amit már közvetlenül az Industrial Shields PLC bemenetére csatlakoztathatunk.
Ahhoz, hogy le tudjuk olvasni a hőmérsékletet, először meg kell értenünk, hogyan jelenik meg a PLC-ben. Bármelyik Industrial Shields PLC analóg bemenete 0-10V-os, de a felbontás bitjei mindegyiknél eltérőek. Itt van például egy táblázat, amely az összes Industrial Shields PLC modell felbontási bitjeit mutatja:
- M-Duino PLC: 10 bit
- ESP32 alapú PLC: 11 bit
- ESP32 PLC 14: 12 bit
- Raspberry PI PLC: 12 bit
Egy másik érdekes pont a szonda hőmérséklet-tartománya. Ebben az esetben az érzékelő -50ºC-tól 100ºC-ig terjed, de más érzékelők más tartományokkal rendelkezhetnek. A PLC-től származó analóg értékek hőmérsékletre történő átalakítására szolgáló képlet a következő (Ne feledje, hogy az ellenállás növekedését a hőmérsékleten lineárisnak tekintettük, így az egyenlet a lineáris grafikon képlete lesz):
Miután tudjuk, hogyan kell az analóg bemeneti feszültséget hőmérsékletre konvertálni, létrehozhatunk egy kis Arduino IDE szkriptet az olvasáshoz és a konverzióhoz:
Az érzékelő leolvasásához használt PLC-től és a PT100 hőmérséklet-tartományától függően az „a” és „b” paraméterek változhatnak, ezért igazítsa őket az igényeihez.
Reméljük, hogy ez az útmutató segített megérteni a PT100 érzékelők működését és a hőmérséklet leolvasásának folyamatát Industrial Shields PLC-vel. Ne feledje, hogy a megfelelő PT100 érzékelő és mérőeszköz kiválasztása kulcsfontosságú a pontos és megbízható hőmérsékletméréshez. Ha további segítségre van szüksége a PT100 érzékelők kiválasztásában vagy beüzemelésében, forduljon bizalommal az ANXQ Vision Technology Kft. szakértőihez. Kísérletezzen bátran, és fedezze fel a PT100 érzékelők sokoldalú felhasználási lehetőségeit!