WIKA:n lämpötila-anturit
WIKA on lukeutunut pitkään johtavien korkealaatuisten teollisten lämpötilanmittauslaitteiden valmistajien joukkoon. Käytä WIKA:n lämpötilan mittauslaitteita sovellustesi lämpötilan mittaamiseen ja lämpötilan valvontaan. Lämpötila-antureiden valmistuksesta saamamme kokemus ja osaaminen erottaa meidät muista. WIKA:lla teollisuuden lämpötilamittauksissa käytettävät lämpötila-anturit jaetaan pääasiassa seuraaviin ryhmiin:
Mikä on lämpötila-anturi ja miten se toimii?
Sähköisten lämpömittareiden yhteydessä termi lämpötila-anturi kuvaa yksikköä, joka koostuu yhdestä tai useammasta lämpötila-anturista ja käyttökohtaisesta panssarista, joka voi koostua seuraavista osista
- liitäntäpää
- kaulaputki
- suojatasku
- kahva
esimerkiksi.
Lämpötila-anturiin rakennettu anturi suorittaa varsinaisen lämpötilan mittauksen ja muuntaa mitattavan lämpötilan sähköiseksi signaaliksi. Lämpötila-antureita käytetään sekä lämpötilan mittaamiseen että lämpötilan seurantaan.
Mihin tarkoituksiin termoelementeillä varustetut lämpötila-anturit soveltuvat?
Lämpötila-anturit, joissa on termoelementit, soveltuvat erinomaisesti korkeiden lämpötilojen mittaamiseen aina +1 700 °C:een asti. Ne koostuvat kahdesta eri metallista, jotka on liitetty yhteen muodostaen termoelementin. Liitäntäpiste (kuuma liitäntä) edustaa lämpötila-anturin varsinaista mittauskohtaa; johtimien päitä kutsutaan kylmäksi liitännäksi. Kun mittauskohdassa tapahtuu lämpötilan muutos, kuuman ja kylmän liitoskohdan välille syntyy jännite, joka johtuu metallien erilaisista elektronitiheyksistä ja lämpötilaerosta. Tämä on suunnilleen verrannollinen lämpötila-anturin mittauspaikan lämpötilaan (Seebeckin vaikutus).
Suojatun termoelementin pienen halkaisijan ansiosta vasteaika on nopeampi kuin vastuslämpömittarilla edellyttäen, että anturi asennetaan suoraan prosessiin eli ilman suojataskua.
Miten Pt100/Pt1000-vastuslämpömittarin lämpötila-anturi toimii?
Lämpötila mitataan lämpötila-anturilla seuraavasti:
1. Vastuksen mittaus sähkövastuksen avulla
2. Resistanssi kasvaa tai pienenee lämpötilan muuttuessa
3. Vastuksen mittaaminen määrittää tarkan lämpötilan
Pt100/Pt1000-vastuslämpömittarin vahvuudet ovat matalissa ja keskilämpötiloissa -196 ... +600 °C. Teollisuudessa käytetään pääasiassa lämpötila-antureita, joissa on Pt100- tai Pt1000-mittausvastukset. Jos lämpötila-anturi havaitsee lämpötilan nousun, myös sen vastus kasvaa (positiivinen lämpötilakerroin). Pt100-vastuslämpömittarin resistanssi 0 °C:ssa on 100 ohmia ja Pt1000-vastuslämpömittarin resistanssi on 1 000 ohmia. Lisätietoa tästä löydät videolta "Miten vastuslämpömittari toimii?" | Vastuslämpömittarit IEC 60751".
Minkälaisia lämpötila-antureita on olemassa?
Käyttölämpötilaa voidaan pitää valintakriteerinä termoelementtien tai vastuslämpömittareiden (RTD, vastuslämpöanturi) välillä. Termoelementit soveltuvat myös kestävyytensä vuoksi moniin eri sovelluksiin. Vastuslämpömittarit erottuvat edukseen korkean perustarkkuutensa ansiosta matalissa (-196 °C) ja keskilämpötiloissa (+600 °C), ja ne soveltuvat teollisiin sovelluksiin tällä lämpötila-alueella. Termoelementtien käyttöalue on yleensä +400 °C:sta 1 700 °C:seen. Kuten aina, poikkeukset vahvistavat säännön.
Sähkölämpömittarit ryhmitellään eri luokkiin. Tämä tarkoittaa, että niitä ei ole eroteltu vain tiettyjen teollisuudenalojen, kuten kemianteollisuuden, petrokemian, saniteettisovellusten (esimerkiksi elintarvike- ja lääketeollisuuden) tai koneenrakennuksen perusteella. On myös erilaisia rakenteita, kuten kaapelilla varustetut anturit, kompaktit ja pienoismalliset anturit, liitäntäpäillä varustetut lämpömittarit, korkean lämpötilan lämpömittarit keraamisella suojataskulla, sekä monia muita rakenteita.
Seuraavassa on esimerkki suunnittelusta, joka on nimetty sen prosessiliitännän mukaan: pinta-anturit
Pinta-anturit soveltuvat lämpötilan ei-invasiiviseen mittaamiseen säiliöiden tai putkien pinnoilta. Ne on suunniteltu vastuslämpömittareiksi (TR50) tai termoelementeiksi (TC50). Molemmat vaihtoehdot ovat saatavana myös räjähdyssuojattuina.
Pintalämpömittarit voidaan asentaa ongelmitta (jopa jälkiasennuksena) ilman suojataskuja. Yleensä prosessia ei tarvitse pysäyttää eikä sitä tarvitse avata näiden mallien asentamiseksi. Asennus säiliöihin tehdään käyttämällä hitsattua tai ruuvattavaa kosketinlohkoa, joka sisältää lämpötila-anturin. Putkistoihin kiinnittämiseen soveltuu kiristyshihnalla varustettu vaihtoehto. Prosessiliitoksina on saatavana myös keskelle porattuja aluslevyjä ja metallisia hitsaustyynyjä. Erityisiin ympäristöolosuhteisiin pintalämpömittareiden liitäntäjohdot voidaan toimittaa erityisellä eristysmateriaalilla. Kaapelin pää on saatavana kytkentävalmiina tai asennetulla pistokkeella (valinnainen) tai kenttäkotelolla varustettuna.
Kuinka suuri mittausvirhe syntyy sisäisestä johdinresistanssista, kun Pt100-anturi on rakennettu MI-kaapeliin, jossa on kupariset sisäjohdot ja käytössä on 2-johdinliitäntä?
D = 3 mm : 0,28 Ohm/m = 0,7 K/m (mittausvirhe)
D = 6 mm : 0,1 Ohm/m = 0,25 K/m (mittausvirhe)
(D = MI-kaapelin ulkohalkaisija)
