Compensation de soudure froide pour les transmetteurs de température
Les personnes qui travaillent beaucoup avec des thermocouples peuvent également ne pas savoir exactement comment fonctionne la soudure froide du thermocouple (référence). Pour pouvoir discuter de la soudure froide, nous devons d’abord avoir une brève compréhension de la théorie des thermocouples et de leur fonctionnement.
Jonction froide ou jonction de référence
Le thermocouple"soudure froide"est souvent appelé le"jonction de référence", mais à notre avis, les gens utilisent le terme"soudure froide"plus souvent .
Thermocouples courants
Les thermocouples sont des capteurs de température courants dans l'industrie. Plusieurs avantages des thermocouples les rendent largement utilisés. Ils peuvent être utilisés pour mesurer des températures très élevées, bien supérieures aux capteurs de température résistifs (RTD). Un thermocouple est également un capteur très puissant, il ne se cassera donc pas facilement. Bien que les thermocouples ne soient pas aussi précis que les capteurs de température résistifs, ils le sont suffisamment dans de nombreuses applications.
Comment fonctionnent les thermocouples
Le thermocouple est constitué de deux fils constitués de conducteurs électriques différents réunis à une extrémité (le"chaud"fin), qui est l’extrémité utilisée pour mesurer la température. Comme Thomas Johann Seebeck l'a découvert en 1821, lorsque les points de connexion de ces fils sont exposés à des températures différentes, un courant thermique est généré, ce qui crée un petit espace entre les fils aux extrémités ouvertes. Tension. La tension dépend de la température et du matériau du fil utilisé. Cet effet est appelé"Effet Seebeck".
Schéma simplifié du thermocouple
"Matériaux des thermocouples 1 et 2"dans la figure ci-dessus représentent deux matériaux différents utilisés pour les thermocouples."T1"est la jonction chaude du thermocouple, le point où la température est mesurée. Les deux"TCJ"sont la température de la soudure froide. En raison du gradient de température dans le fil du thermocouple, une thermotension est toujours générée entre le"chaud"et"froid"prend fin. Ce n'est donc pas la jonction qui crée la tension, c'est le gradient de température le long du fil qui crée la tension. Mais l’explication selon laquelle une tension thermique est générée entre les bornes chaude et froide est plus facile à comprendre.
Types et matériaux de thermocouples
Il existe de nombreux types de thermocouples fabriqués à partir de différents matériaux et alliages. Différents matériaux entraînent des sensibilités différentes, produisent des tensions thermiques différentes à la même température et peuvent affecter d'autres propriétés. Plusieurs types de thermocouples différents ont été standardisés et des désignations sont données pour les matériaux spécifiés utilisés. Le nom est généralement très court, généralement une seule lettre, telle que K, R, S, J, K, etc.
Thermocouples les plus courants et leurs matériaux
Étant donné que différents thermocouples sont constitués de matériaux différents, les tensions thermoélectriques sont également différentes, comme le montre la figure ci-dessous. À la même température, la tension générée entre les différents types varie considérablement.
Tension thermique du thermocouple
Coefficient Seebeck du thermocouple
Si vous souhaitez mesurer des températures plus basses, les types les plus sensibles sont évidemment meilleurs car ils fournissent des tensions plus élevées et sont plus faciles à mesurer. Mais si vous devez mesurer des températures élevées, vous souhaiterez peut-être choisir des types moins sensibles qui peuvent être utilisés dans des températures extrêmes. Le coefficient Seebeck indique dans quelle mesure la tension du thermocouple change en fonction de la température. Le graphique ci-dessus illustre les différentes sensibilités entre les différents thermocouples et explique également pourquoi les calibrateurs de thermocouples ont souvent des classes de précision différentes pour différents types de thermocouples.
fin froide
Nous présentons un schéma simplifié de thermocouple montrant deux conducteurs différents connectés ensemble créant une thermotension dans "jonction chaude"connexion. À ce stade, la grande question que vous vous poserez devrait être"où est l'autre bout du fil ?"Lorsque vous mesurez la tension du thermocouple, vous connectez les fils du thermocouple au voltmètre. Le matériau de connexion du voltmètre est généralement du cuivre ou du cuivre plaqué or, ce n'est donc pas le même que le matériau du thermocouple, ce qui signifie que vous créez deux nouveaux thermocouples dans la connexion du voltmètre !
Dans le diagramme ci-dessus, le matériau 1 et le matériau 2 sont les deux matériaux du thermocouple qui forment le thermocouple. Le"extrémité chaude"est le point où ils sont soudés ensemble, c'est le point où la température du processus est mesurée et le point où la tension U1 est générée. Cet U1 est ce que nous voulons mesurer. Au"soudure froide"point, le thermocouple est connecté au voltmètre dont la connexion est faite d'un matériau différent (Matériau 3). Tant que ces différents matériaux sont à la même température ambiante, les tensions supplémentaires U2, U3 qu'ils génèrent n'ont aucun effet sur la tension thermique globale. La tension thermique dans le tableau d'index est la tension définie générée par le gradient thermique de l'extrémité chaude à l'extrémité froide lorsque l'extrémité froide est à 0°C. Cependant, dans les applications pratiques, la température ambiante du transmetteur de température et de la soudure froide du thermocouple n'est pas de 0°C dans la plupart des cas. Par conséquent, l'influence de la température de soudure froide doit être éliminée lors du calcul de la température de soudure chaude à l'aide d'un tableau d'index, également appelé compensation de soudure froide.
Méthode de compensation de soudure froide
1. Méthode du bain au point de congélation
De par leur nature, les jonctions des thermocouples ne développent aucune tension thermique à 0°C (32°F). Ainsi, vous pouvez connecter des soudures froides à cette température, par exemple dans un bain à point de congélation ou dans un four d'étalonnage précis de la température. Connectez les fils du thermocouple aux fils de cuivre dans un bain de point de congélation sans générer de tension thermique pendant la connexion. Vous n'avez alors pas à vous soucier du côté froid. Les connexions doivent être isolées électriquement de l'eau du bain de glace pour éviter tout courant de fuite qui pourrait provoquer des erreurs ou une éventuelle corrosion. Il s’agit d’une méthode très précise et généralement réalisée par des laboratoires d’étalonnage. Dans les usines, ce n’est pas très pratique et n’est donc généralement pas utilisé dans les usines.
2. Jonction froide à température fixe
Étant donné que les puits de glace se sont révélés peu pratiques, vous pouvez également réaliser la soudure froide à une température fixe et connue. Une petite boîte de jonction peut être utilisée, dotée d'un dispositif de contrôle de la température pour maintenir la boîte de jonction à une certaine température à tout moment. En règle générale, la température est supérieure à la température ambiante, la boîte doit donc uniquement être chauffée et non refroidie.
Lorsque vous connaissez la température à la soudure froide et le type de thermocouple, vous pouvez calculer et compenser la tension thermique à la soudure froide. De nombreux appareils de mesure ou calibrateurs de température ont la capacité de saisir la température de soudure froide et l'appareil effectuera tous les calculs et compensations pour vous.
3. Compensation automatique pour mesurer la température de soudure froide
Laissez l’équipement de mesure calculer automatiquement. L'appareil de mesure (transmetteur, carte d'entrée DCS) peut mesurer la température de soudure froide à tout moment et compenser automatiquement l'erreur de soudure froide en ligne. L'appareil de mesure connaissant également le type de thermocouple, la compensation peut être effectuée automatiquement et en continu.
C'est nécessairement le moyen le plus simple et le plus pratique de compenser les soudures froides lors des mesures et étalonnages normaux, puisque vous n'avez pas à vous soucier de la soudure froide, mais laissez l'équipement s'en occuper.
Compensation de soudure froide pour NCS-TT106
Les produits de transmetteurs de température modulaires de Microcyber Corporation comprennent trois accords HART, PROFIBUS PA et FF H1.
Prend en charge toutes les méthodes de compensation de soudure froide mentionnées ci-dessus, et il existe deux méthodes de compensation automatique pour mesurer la température de soudure froide. Vous pouvez choisir d'utiliser le capteur de température intégré à proximité de la borne du NCS-TT106, ou vous pouvez choisir un capteur de température externe à résistance en platine. La précision de la mesure de la température du capteur de température intégré est de ±0,5 ℃, et lorsque le capteur de température externe à résistance platine PT100 est connecté, la précision de la mesure de la température est de ±0,15 ℃.
