Termoelement eller RTD: velg temperaturføler for testing

Temperatur er den vanligste målingen på en testbenk, og det første valget er følertypen. Termoelement eller RTD er et valg mellom måleområde og robusthet på den ene siden og nøyaktighet og stabilitet på den andre. Denne artikkelen sammenligner de to følertypene, forklarer tilkoblingsdetaljene som ligger bak de fleste målefeil, og viser hvilke ICP DAS-moduler som leser hver type.

Slik fungerer de to følerne

Et termoelement er et koblingspunkt mellom to ulike metaller. Det gir en liten spenning som avhenger av temperaturforskjellen mellom målepunktet og stedet der termoelementlederne møter kobber, kaldloddet. Et type K-termoelement gir omtrent 41 µV per °C, så inngangen må kunne oppløse mikrovolt og undertrykke støy.

En RTD (motstandstermometer) er en motstand der verdien øker med temperaturen. En Pt100 har 100 Ω ved 0 °C og endrer seg med omtrent 0,385 Ω per °C; en Pt1000 har 1000 Ω ved 0 °C. Inngangsmodulen sender en liten strøm gjennom føleren og måler spenningen over den.

Termoelement og RTD i korte trekk

Velg RTD når du trenger nøyaktighet og stabilitet mellom ca. −200 og +600 °C. Velg termoelement for høyere temperaturer, små eller raske følere og krevende mekaniske forhold.

Kaldloddkompensasjon

Et termoelement måler en differanse. For å få den absolutte temperaturen måler modulen temperaturen ved sine egne klemmer og legger til den tilsvarende termoelementspenningen. Denne kaldloddkompensasjonen (CJC) er aldri bedre enn temperaturlikheten mellom klemmene og CJC-føleren, så monter modulene unna varmekilder og trekk. Trekk termoelementkabel eller tilsvarende kompensasjonskabel helt fram til inngangsklemmene; et kobberstykke underveis gir nye koblingspunkter med ukjent temperatur.

Blant ICP DAS-inngangene kompenserer ET-2218HS-16 og USB-4018HS automatisk på hver kanal. M-7018-16-G og signalomformeren SG-3011 har justerbar CJC-offset for finkalibrering. For kort av typen PCI-1800U har koblingskortet DB-8225 en kaldloddkrets på analog inngangskanal 1.

Ledningsmotstand: 2-, 3- og 4-leder RTD-tilkobling

Ved 2-leder tilkobling legges ledningsmotstanden direkte til følermotstanden.

Regneeksempel: en Pt100 på 10 m kobberkabel med 0,5 mm² tverrsnitt får ca. 0,34 Ω per leder, eller 0,69 Ω i sløyfen. Delt på 0,385 Ω/°C blir avlesningen ca. 1,8 °C for høy. Samme kabel med en Pt1000 gir en feil på ca. 0,18 °C, fordi føleren endrer seg ti ganger så mye per grad.

En 3-leder tilkobling bruker en tredje leder til å måle og trekke fra ledningsmotstanden, forutsatt at alle lederne er like, og er det vanlige valget for kabling på testbenken. En 4-leder tilkobling fører målestrømmen på ett lederpar og måler spenningen på det andre, slik at ledningsmotstanden ikke påvirker resultatet; bruk den til kalibrering og referansemålinger.

M-7015P-G, ET-2215H, ET-7015 og ET-7215 har eliminering av ledningsmotstand for 3-leder tilkobling. M-7033-G tar imot 2-, 3- og 4-leder RTD-er, med eliminering av ledningsmotstand for 3- og 4-leder tilkobling.

Responstid og samplingsrate

Følerens responstid avhenger hovedsakelig av konstruksjonen og den termiske kontakten med testobjektet. Tynne, eksponerte termoelementpunkter reagerer raskest; en føler med kappe, uansett type, reagerer langsommere jo større diameteren er.

Inngangsmodulen må også sample raskt nok. Vanlige flerkanalsmoduler deler samplingsraten mellom kanalene: M-7018-G sampler totalt 10 Hz fordelt på 8 kanaler og M-7015-G 12 Hz fordelt på 6, noe som passer for langsomme termiske tester. For raske transienter sampler ET-2218HS-16 og USB-4018HS termoelementer med 100 Hz per kanal, og ET-2215H sampler RTD-er med 90 Hz per kanal i hurtigmodus, med ±0,1 % av FSR nøyaktighet mot ±0,05 % i normalmodus ved 1,5 Hz. Termoelementomformeren SG-3011H har responstid på 0,5 ms eller 100 ms, valgbar med bryter.

Hvilke ICP DAS-moduler passer

Termoelementinnganger

• M-7018-G (8 kanaler) og M-7018-16-G (16 kanaler): moduler for RS-485 med Modbus RTU og DCON, differensielle innganger for type J, K, T, E, R, S, B, N og C, i tillegg til spennings- og strømområder. M-7018R-G har i tillegg overspenningsvern på 240 Vrms og deteksjon av brudd i termoelementet.
• M-7019R-G: universell 8-kanals inngang for termoelementer (inkludert type L, M og L DIN43710), spenning og strøm, med individuelt område per kanal.
• ET-2218HS-16: 16-kanals Ethernet-modul med standard termoelementkontakter, 100 Hz per kanal og automatisk CJC.
• USB-4018HS og USB-4018HS-16: 8 eller 16 kanaler på USB, busstrømforsynt, ±0,5 °C nøyaktighet og 100 Hz per kanal.

RTD-innganger

• M-7015-G: 6-kanals modul med RS-485 for Pt100, Pt1000, Ni120, Cu50, Cu100 og Cu1000 med deteksjon av ledningsbrudd; M-7015P-G har i tillegg eliminering av ledningsmotstand for 3-leder tilkobling. M-7033-G har 3 kanaler for 2-, 3- eller 4-leder RTD-er.
• ET-2215H og ET-2215H-16: 8 eller 16 høyhastighets RTD-kanaler på Ethernet, 90 Hz per kanal.
• ET-7015 og ET-7215: 7-kanals RTD-moduler for Ethernet, beregnet på RTD-kabling over lange avstander.

Signalomformere

For DAQ-kort eller PLS-er med spennings- eller strøminnganger omformer SG-3011 (termoelement) og SG-3013 (RTD) signalet fra én føler til en spennings- eller strømutgang, med 1000 VDC treveis isolasjon.

Send oss følertyper, temperaturområder, antall kanaler og ønsket samplingsrate, så foreslår vårt tekniske salgsteam passende moduler.