Co jsou to termočlánky?

Termočlánky (termoelektrické senzory) jsou teplotní senzory, které se skládají ze dvou drátů z různých kovů, které jsou na jednom konci spojeny a tvoří měřicí svar. Volné konce termočlánku měří napětí, které vzniká při zahřátí nebo ochlazení svaru. Je úměrné teplotnímu rozdílu mezi měřicím svarem a volnými konci – svorkami.

Chyby měření teploty termočlánkem

Termočlánky jsou široce používány v mnoha průmyslových aplikacích, protože jsou robustní, relativně levné, mají dostatečnou přesnost pro většinu aplikací a nevyžadují externí napájení. Senzory termočlánků jsou také ceněny pro svůj široký měřicí rozsah – v závislosti na použitých materiálech může termočlánek měřit teploty od -200 °C do +1250 °C. Z různých důvodů však mohou nastat chyby měření termočlánků.

Jak zkontrolovat, zda termočlánek funguje?

Nejjednodušší způsob, jak zkontrolovat správnou funkci termočlánku, je simulovat měření pomocí milivoltového generátoru, který se připojuje přímo k indikačnímu zařízení. Nastavte hodnoty uvedené v napěťové řadě a porovnejte naměřené hodnoty s přiřazenými teplotami. Toto je nejrychlejší způsob, jak zjistit, zda byla správně zvolena lineární charakteristika nebo měřicí rozsah.

Pro rychlý test izolujte kus kompenzačního vodiče , zkroutit vodiče na jednom konci a zapojte indikační zařízení. Zkroucené vodiče tvoří termočlánek, pomocí kterého můžete zahřátím spoje zkontrolovat základní funkci zařízení.

Pokud nefunguje správně, zkontrolujte důvody poruchy termočlánku:

Výběr nesprávného typu termočlánku na vysílači

Problém: Častose setkáváme s tím, že na vysílači byl vybrán nesprávný typ termočlánku. K tomuto typu chyby dochází, protože existuje mnoho různých typů těchto senzorů, např. termočlánky typu K, typu J nebo typu S pro vysoké teploty.

Je třeba být opatrný, protože každý z nich má jiný rozsah, přesnost a elektrický výkon. Výběr nesprávného typu termočlánku při nastavování vysílače během instalace může způsobit chybné měření.

Řešení: Různé typy termočlánkových senzorů jsou označeny odpovídajícími barevnými kódy. Před nastavením vysílače vždy zkontrolujte barevný kód na plášti termočlánku.

Nesprávné připojení termočlánku? Obrácená polarita

Problém: Nejčastější chybou při připojení termočlánku je obrácená nebo změněná polarita vodičů. V takovém případě bude naměřená teplota nesprávná kvůli teplotnímu rozdílu mezi oběma konci vodičů.

K takovým chybám dochází, protože intuitivně očekáváme, že červený vodič bude kladný. Červený vodič v kabelech termočlánků je však obvykle záporný.

Řešení: Zkontrolujte připojení termočlánku a v případě potřeby vyměňte vodič termočlánku.

Další možné chyby připojení a jejich příčiny

1. Indikační přístroj ukazuje tuto teplotu místnosti

Poškozený termočlánek nebo kabel

1. Hodnota indikace je správná, ale s minusovým znaménkem

Zaměněná polarita v ukazovacím zařízení.

1. Indikovaná teplota je zjevně příliš vysoká; drift indikace

a) Zaměněná polarita ekvipotenciálního propojovacího vodiče na připojovací hlavě (v důsledku zaměnění vodičů vzniknou dva další termočlánky)

b) Nesprávná expanzní linka

1. Indikace je zjevně příliš vysoká nebo příliš nízká

a) Nesprávná linearizace v polohovacím zařízení.

b) Nesprávná expanzní linka

1. Indikace je příliš vysoká nebo příliš nízká o pevnou hodnotu

Nesprávná teplota srovnávacího bodu

1. Indikace je správná, ale pomalu se mění

Teplota srovnávacího bodu je nestabilní nebo nebyla změřena.

1. Displej obsahuje chybu 20 až 25 °C

Linearizace termočlánku typu L jako typu J nebo naopak.

1. Když je jeden pól termočlánku odpojen, hodnota se stále zobrazuje

a) Elektromagnetická napětí ruší vstupní kabel

b) V důsledku nedostatečné galvanické separace a nedostatečné izolace se objevila rušivá napětí, která pronikají např. izolací pece.

1. I po odpojení obou pólů termočlánku je stále zobrazena vysoká hodnota

a) Elektromagnetické rušení ruší vstupní kabel

b) Galvanická napětí, způsobená např. vlhkou izolací, ruší vyrovnávací kabel

Teplotní odchylky v okolí referenčního spoje

Problém: Mějte na paměti, že termočlánek měří teplotní rozdíly ve skutečné teplotě, nikoli absolutní teplotě. Proto mohou blízká zařízení, jako jsou ventilátory, způsobit kolísání teploty a tím i chybné měření.

Řešení: Neumísťujte ventilátory ani jiné zdroje chlazení nebo ohřevu do blízkosti referenčního spoje (studeného spoje). Zajistěte také izolaci konektoru termočlánku, protože to pomáhá chránit jej před extrémními teplotami.

Termočlánek uzemněný na více než jednom místě

Problém: Pokud je termočlánek uzemněn na více než jednom místě , může dojít k negativnímu jevu zvanému „zemní smyčka“. To znamená, že proud protéká termočlánkem z jednoho uzemnění do druhého, což vede ke vzniku elektromagnetických polí. Tato pole ruší rádiové frekvence, což zase ovlivňuje přesnost měření teploty.

Řešení: Uzemněte buď vysílač (připojovací hlavici), nebo regulátor/záznamník, ale ne oba současně.

Rozdíly v kovových slitinách drátů termočlánků

Problém: Procento kovových slitin, ze kterých jsou vyrobeny dráty termočlánků, se může mírně lišit v jednotlivých šaržích. Některé chyby v přesnosti termočlánkových senzorů, způsobené výrobním procesem, jsou nevyhnutelné. Typická přesnost je 1–2 °C, což je pro většinu průmyslových aplikací dostačující.

Řešení: Pokud vaše aplikace vyžaduje mimořádně vysokou přesnost, objednejte termočlánky s dráty se speciálními limity. Jsou vyráběny s nejvyššími tolerancemi, aby bylo množství nečistot co nejnižší a konzistence poměrů slitin co nejvyšší.

Dbejte také na to, abyste termočlánky kupovali od důvěryhodných dodavatelů. Ve společnosti JUMO dbáme na kontrolu kvality našich termočlánkových senzorů, abychom co nejvíce omezili výskyt problémů se slitinou vodičů.

Stárnutí termoelektrických senzorů

Problém: Stejně jako každé zařízení nebo stroj se i termočlánek používaný několik let opotřebovává. Tato zařízení jsou vystavena extrémním teplotám, tlakům a dalším silám, které nevyhnutelně způsobují jejich stárnutí.

Řešení: Opotřebovaný termočlánekvyměňte za nový. Pravidelná údržba pomáhá zpomalit proces stárnutí měřicího zařízení.