Kā izvēlēties termopāra veidu un novietojumu sildplāksnei, kas pakļauta ātrai termiskai cikliskumam?

Sildīšanas plāksnei, kas dažās sekundēs noslīd no 50 grādiem līdz 250 grādiem un atkal, ir nepieciešams sensors, kas spēj sekot līdzi. Termopāra veids un tā atrašanās vieta nosaka, vai regulators atrodas termiskā procesa priekšā vai aiz tā. Lēni temperatūras sensori rada pārtēriņu, zemu un ilgu nostādināšanas laiku lietojumos, kur nepieciešama ātra termiskā cikliskuma, piemēram, pusvadītāju plāksnīšu testēšana, reakcijas iesmidzināšana vai paātrināta materiālu novecošana. Pareiza termopāra izvēle un novietošana var pārvērst neparedzamu darbību stingri kontrolētā.

Kāpēc ātrajā riteņbraukšanā ir svarīgs reakcijas laiks?
vai apsildes plāksne ir vērsta, lai ātri mainītu temperatūru, vadības cilpa izmanto izmērīto temperatūru, lai izlemtu, vai pārtraukt strāvu vai izmantot dzesēšanu. Ja termopāris nolasa temperatūru, kas ievērojami atšķiras no faktiskās darba virsmas temperatūras, regulators turpinās sildīšanu pēc iestatītās vērtības sasniegšanas (pārsniegums) vai sāk priekšlaicīgu dzesēšanu (nepietiekama temperatūra). Sliktākajā situācijā plāksnes temperatūra var svārstīties par iestatīto vērtību, nekad nenostājoties.

Svarīgs parametrs ir sensora laika konstante - laiks, kas nepieciešams sensoram, lai sasniegtu 63,2% no pakāpeniskas temperatūras izmaiņas. Ja plāksne strauji pieaug (piemēram, no 10 līdz 20 grādiem sekundē), sensors ar 3 sekunžu laika konstanti atpaliks par desmitiem grādu. Sensors ar laika konstanti 0,3 sekundes seko faktiskajai virsmai ievērojami tuvāk.

Savienojuma veids ir tikpat svarīgs kā termopāra veids preses{0}}instrumentu tehnikā. Termopāra tipa ātrās cikla sildīšanas plāksnes izvietojuma izvēlei jābalstās uz ātru termisko reakciju, mehānisko noturību un elektrisko izolāciju, ja nepieciešams.

Termopāru savienojumu veidi: nezemēti, iezemēti un atklāti
Apvalku termopāriem ir trīs izplatīti savienojuma stili. Katrs no tiem atšķirīgi reaģē uz siltumu un elektrību.

Savienojuma stilsAprakstsLaika konstante (standarta 6 mm zonde)Elektriskā izolācija Vislabāk iezemētiem vadiem, kas piemetināti apvalka gala iekšpusē; krustojums tiešā saskarē ar apvalku 0,1–0,5 sNav (apvalks pie signāla kopīgs) Ātrākā reaģētspēja, ja elektriskais troksnis nav problēma
Nezemēti vadi, kas sametināti kopā, bet izolēti no apvalka ar MgO; savienojums, kas iestrādāts sablīvētā pulverī 2–4 reizes lēnāks nekā iezemēts (0,5–2 sekundes) ļoti labs (iezemēto apvalku var atdalīt) Nepieciešama lēna cikliskuma ar elektrisko izolāciju
Atklāts Savienojums atrodas ārpus apvalka un ir tieši pakļauts barotnei<0.1 secPoor (can short exposed wire)Gas temperature measurement ; not used inside metal plates
Sildīšanas plāksnei, kas ir pakļauta ātrai termiskai cikliskumam, pareizā izvēle gandrīz vienmēr ir iezemēts savienojuma termopāris. Tiešais metāls -pret-metālu starp termopāra vadiem un apvalku nodrošina ātrāko iespējamo siltuma pārnesi no plāksnes materiāla uz sensora savienojumu. Bet, ja apvalks pieskaras plāksnei (kā tam paredzēts), termopāra signāls ir tādā pašā zemējuma potenciālā kā plāksnei, ja nav elektriskās izolācijas. Tas var izraisīt zemējuma cilpas, ja kontrollera ieeja nav labi atdalīta. Iezemētie savienojumi ir droši un efektīvi, izmantojot lielāko daļu mūsdienu PID kontrolieru un datu vākšanas sistēmu, kurām ir izolētas ievades.

Ja savienojums nav iezemēts, tas būs daudz lēnāks, parasti 2 līdz 4 reizes lielāks par tāda paša diametra iezemētas zondes laika konstanti. Šī papildu aizkave var destabilizēt vadības cilpu ātrai riteņbraukšanai. Nezemētus savienojumus vislabāk rezervēt situācijām, kad elektriskā izolācija ir obligāta (piemēram, augstas-frekvences indukcijas apkure) un kur riteņbraukšanas ātrums ir mērens.

Termopāra veids: K, J vai cits?
veids K (Chromel{0}}Alumel) ir visbiežāk izmantotais veids, lai apsildītu plāksnes diapazonā no 50 grādi līdz 400 grādi. Tam ir laba precizitāte (± 2,2 grādi vai ± 0,75%), lieliska oksidācijas izturība un lētas izmaksas. Ir pieejami iezemēti K tipa termopāra mezgli ar maza diametra apvalkiem.

Vēl viena iespēja ir J tips (dzelzs{0}}konstantāna). Tam ir lielāks termoelektriskais spriegums (apmēram par 5% vairāk izejas uz grādu nekā K tipam pie 200 grādiem), kas dažos kontrolleros var nodrošināt ātrāku elektrisko reakciju, jo ir labāka signāla -pret{5}}trokšņu attiecība. Tomēr J tipam ir zemāka maksimālā temperatūra (aptuveni 750 grādi, salīdzinot ar 1200 grādiem K tipam), un dzelzs kāja ir pakļauta oksidācijai, tādēļ tā nav tik ilgi{9}}nodzīvota riteņbraukšanā. Tā uzticamības un plašās pieejamības dēļ K tips ir ieteikts lielākajai daļai{11}}ātro riteņbraukšanas plākšņu.

T tipu (Varš – Konstantāns) var uzskatīt par kriogēniem cikliem (no -50 grādiem līdz augstām temperatūrām), bet tā augšējā robeža ir aptuveni 350 grādi.

Izvietojums: tuvu darba virsmai ir viss
Lielākais termopāris pasaulē ir bezjēdzīgs, ja jūs to pielīmējat pārāk tālu no virsmas, kas faktiski pieskaras sagatavei. Siltums jāpārnes no sildelementiem caur plāksnes biezumu uz darba virsmu un visbeidzot uz daļu. Sensors jānovieto pēc iespējas tuvāk šai darba virsmai, lai uztvertu temperatūru, ko redz daļa.

Ieteicamā izvietojuma metode:

Izurbiet aklo caurumu, sākot no sildīšanas plāksnes aizmugures līdz 1-2 mm no darba virsmas.

Ievietojiet termopāri (iezemēts savienojums, mazs diametrs - parasti no 1,5 mm līdz 3 mm) caurumā tā, lai gals pieskartos cauruma apakšai.

Aizpildiet atlikušo gredzenveida telpu ar augstas temperatūras siltumvadošu savienojumu (piemēram, bora nitrīda pastu, smērvielu ar sudrabu vai termiski vadošu epoksīdu, kas atbilst maksimālajai darba temperatūrai). Tas samazina gaisa spraugas, kas citādi ir siltumizolatori.

Turiet termopāri vietā ar atsperi noslogotu kompresijas veidgabalu vai nelielu aiztures skavu, lai saglabātu to saskarē, kad plāksne izplešas un saraujas.

Ja sensors ir novietots pārāk dziļi, piemēram, pie sildīšanas komponentiem vai pusceļā no plāksnes biezuma, tiek ieviesta termiskā nobīde, kas ir proporcionāla attālumam no virsmas. Ātrajā karsē var novērot 5-10 grādu temperatūras gradientu no sildītāja sāniem līdz 20 mm biezas plāksnes darba pusei. Ja sensors tiktu novietots 5 mm attālumā no sildītājiem, tas uztvertu daudz karstāku temperatūru nekā darba virsma, un regulators pārāk agri izslēgtu siltumu un atstātu aukstu darba virsmu.

Sensors, kura reakcijai nepieciešamas 0,3 sekundes 3 sekunžu vietā, ir visas atšķirības." Kontrolieris gandrīz ātri nolasa patieso virsmas temperatūru, jo ātri iezemēts savienojums atrodas 1,5 mm attālumā no darba virsmas. Pārkāpumu var kontrolēt līdz 1–2 grādiem. Lēns, neiezemēts sensors 10 mm dziļumā parasti uzrāda ātru 15 -2 grādu pārsniegumu.

Papildu apsvērumi drošai darbībai
Termopāra izmērs
Mazāka diametra zondēm ir mazāka termiskā masa un tās reaģē ātrāk. 1,5 mm diametra iezemētam termopāra laika konstante ir aptuveni viena-trešdaļa no 6 mm zondes laika konstantes. Bet mazās zondes ir mehāniski trauslas. 3 mm diametra zonde ir saprātīgs ātruma un izturības kompromiss sildplatei, kas termiski bieži izplešas un saraujas.

Aizsardzība pret bīdēm un vibrācijām
Termopāra svina vads iziet no plāksnes aizmugures, un tas ir jāsamazina. Strauja temperatūras cikliskums izraisa plāksnes izplešanos un saspiešanu, kas var saliekt svina vadu ievades vietā.