Par exemple, à 0 ℃, elle est d’environ 100 Ω et à 100 ℃, elle est d’environ 138,5 Ω.
Ainsi, lorsque l'on évalue sur site la température du Pt100, il s'agit en fait d'abord de mesurer sa valeur de résistance actuelle, puis de la convertir en température correspondante en degrés Celsius en fonction de la relation entre la résistance et la température.
Lorsque le transmetteur mesure Pt100, il fournit au capteur un courant de mesure relativement faible et stable, puis mesure la tension aux deux extrémités. En utilisant la tension et le courant, la valeur de la résistance est calculée.
R = U / Je
Une fois la valeur de résistance obtenue, le transmetteur la convertit en température réelle selon l'échelle standard de Pt100.
Ce processus peut être compris comme : Température → Résistance → Valeur de température → Signal standard.
III. Câblage série Pt100
La valeur de résistance du Pt100 n'est pas élevée, donc la résistance des fils de connexion affectera le résultat de la mesure.
Par exemple, si Pt100 est actuellement de 110 Ω, mais que les deux fils ont une résistance totale de 2 Ω, lorsqu'il est mesuré dans le système à deux fils, l'instrument verra 112 Ω, et ces 2 Ω supplémentaires seront également calculés comme la résistance de Pt100, et la température finale affichée sera plus élevée.
Par conséquent, l’avantage du système à deux fils est que le câblage est simple, mais l’inconvénient est également évident. La résistance du câble sur le terrain sera intégrée au résultat de la mesure.
Le système à trois fils compense la résistance des fils de connexion à travers le circuit de mesure et est largement utilisé dans les domaines industriels.
Le système à quatre fils sépare la ligne de courant de mesure et la ligne de détection de tension, ce qui peut réduire davantage l'erreur causée par la résistance des fils de connexion et convient aux occasions nécessitant une précision plus élevée.
Lorsque vous rencontrez une température Pt100 constamment élevée ou basse sur le terrain, ne présumez pas immédiatement que la sonde est cassée. La méthode de câblage, la résistance du câble, si la borne de connexion est desserrée et s'il y a une oxydation, tous ces éléments doivent être vérifiés ensemble.
IV. Mesure de la température des thermocouples
La méthode de mesure des thermocouples est différente de celle du Pt100.
Les thermocouples et le Pt100 ne reposent pas sur le même principe. Ils sont composés de deux conducteurs métalliques différents. Par exemple, le thermocouple de type K couramment utilisé dans ce domaine est généralement un thermocouple nickel-chrome - nickel-silicium.
Ces deux métaux sont soudés ensemble à l’extrémité avant pour former l’extrémité de mesure. Tant qu'il y a une différence de température entre l'extrémité de mesure et l'extrémité de référence, un potentiel thermoélectrique sera généré.
Cette tension est très faible, généralement de l’ordre du millivolt.
Après les changements de température, le potentiel thermoélectrique changera également.
Le processus de conversion du signal peut être compris comme suit : La différence de température devient d'abord un très petit signal millivolt, puis l'instrument convertit ce signal millivolt en température.
Une fois le transmetteur de température connecté au thermocouple, la tâche principale est de mesurer le signal millivolt émis par celui-ci, puis de calculer la température en fonction des caractéristiques correspondant à différents numéros d'échelle tels que le type K, le type J, le type S et le type T.
Les matériaux utilisés pour les thermocouples de type K, J, S et T sont différents, et la relation correspondante entre la température et le potentiel thermoélectrique est également différente. Par conséquent, les paramètres du transmetteur doivent être cohérents avec le type de thermocouple présent sur le terrain.
V. Compensation des soudures froides
Le thermocouple reflète la différence de température entre l'extrémité de mesure et l'extrémité de référence.
Supposons que l'extrémité de mesure soit placée dans un four à 500 ℃ et que l'autre extrémité soit connectée au transmetteur de température. A ce moment, le potentiel thermoélectrique généré par le thermocouple est non seulement lié à la température dans le four, mais également à la température à proximité de la borne de connexion du transmetteur.
Si la température ambiante au niveau de la borne de connexion change, le potentiel thermoélectrique correspondant changera également pour la même température du four.
Par conséquent, le transmetteur de température de type entrée thermocouple détectera la température à proximité de la borne de connexion et calculera cette influence, qui est la compensation de soudure froide.
Si la température du thermocouple fluctue de manière aléatoire, dérive lentement ou ne correspond pas à la situation réelle sur site, vérifiez généralement si les pôles positifs et négatifs sont connectés à l'envers, si le fil de compensation est utilisé correctement, si la température à proximité de la borne de connexion change de manière significative, puis vérifiez s'il y a un problème de compensation de soudure froide.
VI. Pourquoi faut-il transmettre
Le Pt100 transmet les changements de résistance, tandis que le thermocouple transmet des signaux millivolts. Ces deux signaux conviennent aux mesures sur site et ne peuvent pas être envoyés très loin vers la salle de contrôle.
Le Pt100 est sensible à l'influence de la résistance de ligne.
L'amplitude du signal du thermocouple est très faible. Les interférences électromagnétiques générées par les moteurs, les convertisseurs de fréquence et les câbles haute puissance sur le terrain peuvent également facilement affecter la stabilité des mesures.
Des transmetteurs de température seront donc ajoutés sur le site. Tout d’abord, ces signaux bruts seront collectés, puis amplifiés, filtrés, compensés et linéarisés, et enfin unifiés en signaux standard plus faciles à recevoir pour les PLC et DCS.
Les formes de sortie courantes incluent 4-20 mA, 0-10 V, HART, RS485, Modbus, etc.
Parmi eux, 4-20 mA est largement utilisé sur le terrain.
Sept. Sortie 4-20 mA
Par exemple, si un transmetteur de température a une plage de 0 à 200 ℃ et que la sortie est de 4 à 20 mA, alors 0 ℃ correspond à 4 mA et 200 ℃ correspond à 20 mA. Les valeurs intermédiaires sont généralement proportionnelles à la plage. 0 ℃ correspond à 4 mA, 100 ℃ correspond à 12 mA et 200 ℃ correspond à 20 mA.
Si le courant dans le circuit de terrain est mesuré à 16 mA, la température peut être convertie en utilisant la méthode consistant à « soustraire 4 mA du courant réel, diviser par 16 mA, multiplier par la plage et ajouter la limite inférieure de la plage ». Remplacement de la plage 0-200℃ : (16-4) ÷ 16 × 200 = 150℃.
Par conséquent, 16 mA correspond à 150 ℃.
4mA a également une fonction pratique comme point de départ de la gamme.
Dans des circonstances normales, même si la température réelle se situe exactement à la limite inférieure de la plage, il devrait toujours y avoir environ 4 mA de courant dans le circuit ; s'il descend à près de 0 mA, il ne s'agit généralement pas d'un signal de température normal et l'alimentation électrique, le câblage, les bornes et l'ensemble du circuit de courant doivent être soigneusement vérifiés.
Le 4-20 mA est largement utilisé dans ce domaine, et l’une des raisons importantes est qu’il est relativement facile à manipuler pour la transmission longue distance. Il y aura une certaine chute de tension sur la ligne ou des interférences électromagnétiques sur le terrain, et c'est relativement plus facile à gérer que d'autres méthodes.
VIII. Traitement interne
Après avoir reçu le signal du capteur, le transmetteur de température subit également plusieurs étapes de traitement.
1. Acquisition de signaux.
L'émetteur est connecté à l'avant au Pt100, qui mesure le changement de résistance ; il est connecté au thermocouple, qui mesure le signal millivolt. Par conséquent, les réglages des paramètres doivent être cohérents avec le type de capteur réel sur le terrain.
2. Amplification et filtrage.
La sortie du thermocouple est de plusieurs millivolts à plusieurs dizaines de millivolts. Le signal est relativement faible, c'est pourquoi l'extrémité avant de l'émetteur doit généralement être amplifiée et le bruit et les interférences provenant du champ doivent être filtrés autant que possible.
3. Linéarisation.
Qu'il s'agisse d'un Pt100 ou d'un thermocouple, leurs signaux d'origine et leur température ne peuvent pas être simplement calculés du début à la fin en utilisant une simple proportion. Par conséquent, la conversion interne de l'instrument doit suivre les caractéristiques de l'échelle standard correspondante.
4. Compensation et correction.
Pour les thermocouples, en plus de la conversion d'échelle, une compensation de soudure froide doit également être effectuée ; certains transmetteurs de température intelligents corrigent davantage la dérive de température du circuit interne, le point zéro ou l'écart du capteur.
Après ces étapes de traitement du signal, le transmetteur convertit la température finale en 4-20 mA ou l'envoie au PLC, au DCS, aux compteurs d'affichage ou aux systèmes d'acquisition via des méthodes de communication numérique HART ou bus de terrain.
IX. Système à deux fils
De nombreux transmetteurs de température 4-20 mA utilisent une méthode de connexion à deux fils.
Ces deux fils sont responsables à la fois de l’alimentation électrique et de la transmission du signal de mesure.
L'émetteur, l'alimentation et le module d'entrée analogique du système de contrôle sont connectés en série dans le même circuit de courant. L'émetteur obtient du circuit la puissance nécessaire à son fonctionnement et convertit les informations de température en 4-20 mA en ajustant le courant du circuit.
Les transmetteurs de température à deux fils courants sur le terrain, où l'alimentation et le signal 4-20 mA utilisent la même paire de fils, alimentent tous deux le transmetteur et renvoient le signal de mesure au système de contrôle.
X. Résumé
Si l'affichage de la température sur site est inexact, cela ne signifie pas nécessairement que le transmetteur de température est défectueux.
Le circuit de mesure de température est le suivant : capteur de température → fil de connexion → bornier → transmetteur de température → circuit 4-20 mA → module d'entrée analogique → PLC ou DCS.
Peu importe quel maillon de cette chaîne est défaillant, la température affichée sur la commande centrale peut être anormale. Par conséquent, lors du dépannage, il ne faut pas se concentrer uniquement sur le capteur ou le transmetteur.
Par conséquent, lors de la conduite de l’enquête, une approche plus efficace consiste à effectuer les contrôles étape par étape dans la direction de transmission du signal.
Le transmetteur de température ne « mesure pas directement la température », mais convertit et transmet avec précision le signal de température entre le capteur sur site et le système de contrôle.
-- Extrait du compte officiel d'un pair
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