Informacje techniczne​

Pomiary temperatury – czujniki temperatury i termopary

Czujniki temperaturyCzujniki temperatury przeznaczone są do pomiaru temperatury cieczy, gazów, elementów maszyn i urządzeń oraz instalacji przemysłowych. Temperatura jest podstawową wielkością fizyczną występującą w niemal wszystkich procesach technologicznych, gałęziach przemysłu oraz środowisku otaczającym człowieka. Do przemysłowego pomiaru temperatury stosowane są czujniki temperatury wykorzystujące różne zjawiska fizyczne, min. czujniki temperatury wykorzystujące zmianę rezystancji (czujniki rezystancyjne (RTD)), zjawisko termoelektryczne (czujniki termoelektryczne (termopary)) lub emisję podczerwieni: czujniki na podczerwień (pirometry). Pomiar temperatury za pomocą każdego z tych czujników ma zalety jak i wady, a tym samym ograniczenia w zastosowaniu.

Czujniki rezystancyjne (RTD) to czujniki temperatury, które do pomiaru temperatury wykorzystują zjawisko zmiany rezystancji pod wpływem temperatury. Elementem pomiarowym czujników rezystancyjnych jest rezystor pomiarowy (termorezystor), którego rezystancja zmienia się wraz ze zmianą temperatury. W praktyce najczęściej stosuje się czujniki planynowe typu Pt100, Pt500 lub Pt1000. Zależność pomiędzy temperaturą, a rezystancją czujnika temperatury określa norma PN-EN 60751: 2009. Oprócz czujników z rezystorem platynowym stosuje się również czujniki niklowe (Ni100, Ni1000) oraz półprzewodnikowe (termistory NTC lub pozystory PTC).

Drugą grupę czujników temperatury stanowią czujniki termoelektryczne znane jako termopary. Zasada działania termopary polega na pomiarze napięcia termoelektrycznego wbudowanego w nie termoelementu (termopary). Napięcie generowane przez termopary zmienia się wraz ze zmianą temperatury (im temperatura wyższa tym generowane jest wyższe napięcie). Termopary wykonane są z dwu drutów termoparowych, każdy z nich wykonany jest z innego materiału (metalu lub stopu metali). W zależności od zastosowanych materiałów generowane są różne napięcia termoelektryczne. Najczęściej stosowane termopary to termopary typu J, K, N, E, T, R, S, B. Charakterystyki termopar są unormowane, a wartość siły termoelektrycznej dla poszczególnych typów termopar oraz dopuszczalne odchyłki są określone normą PN-EN60584-1: 2014-04. Najczęściej używane typy termopar to termopary: E, J, K, T i N, które wykorzystują powszechnie dostępne metale jak nikiel, miedź i żelazo (bez metali szlachetnych). Zakres pomiarowy tych czujników w zależności od typu termopary mieści się w przedziale -200…1200°C.

Termopary wysokotemperaturowe, wykonane są natomiast z metali szlachetnych, głównie platyny oraz platyny z domieszką rodu. Termopary te to termopary typu B(PtRh30-PtRh6), R(PtRh13-Pt) i S(PtRh10-Pt), różnią się one domieszką rodu. Termopary platynowe przeznaczone są głównie do pomiaru wysokich temperatur +1600°C (termopary typu R, S) i +1800°C (termopary typu B). Termopary te charakteryzuje mała czułość 10µV/°C w przypadku czujników typu S oraz 14µV/°C w przypadku typu R. Termopary platynowe mogą pracować w atmosferze obojętnej, utleniającej oraz w próżni, natomiast nie powinny pracować w atmosferze redukującej. Termopary platynowe są znacznie droższe niż termopary typu E, J, K, T i N oraz łatwo je uszkodzić, ponieważ ze względu na temperaturę są zabudowywane w osłonach ceramicznych.

Czujniki temperatury –  zobacz więcej...


Regulacja i kontrola temperatury i procesu – regulatory temperatury

Regulacja temperatury - regulatory temperatury

Regulatory temperatury i procesu to mikroprocesorowe urządzenia do pomiaru, wyświetlania, kontroli i regulacji temperatury oraz różnych innych wielkości procesowych. Regulacja temperatury i innych wielkości procesowych podobnie jak pomiar jest głównym zadaniem w większości procesów produkcyjnych i technologicznych. Do automatycznej regulacji temperatury, wilgotności, ciśnienia i innych wielkości procesowych stosuje się głównie regulatory temperatury (inaczej: kontrolery temperatury, termoregulatory). W skład typowego układ regulacji temperatury wchodzą: element pomiarowy (czujnik temperatury lub termopara), regulator temperatury oraz element wykonawczy (np. przekaźnik (stycznik), tyrystorowy sterownik mocy, falownik czy też zawór regulacyjny).

Regulatory temperatury mierzą regulowaną temperaturę za pomocą zewnętrznego przetwornika lub czujnika temperatury (termopary). Regulator porównuje mierzoną temperaturę z wartością zadaną, a następnie podaje odpowiedni sygnał regulacyjny na element wykonawczy (np. stycznik sterujący grzałką, falownik sterujący pracą silnika lub też napędu zaworu regulacyjnego). Sygnał regulacyjny zależy głównie od odchyłki pomiędzy wartością zadaną i mierzoną. Element wykonawczy podłączony do regulatora temperatury włącza/wyłącza grzałkę, uruchamia silnik, otwiera/zamyka zawór, itd. Do wejścia pomiarowego regulatora temperatury mogą być podłączone zarówno czujniki rezystancyjne (Pt100), termopary (J, K, T, N, R, S, B),  jak i sygnały analogowe (prądowe lub napięciowe).

Ponieważ proces regulacji zależy do wielu czynników zewnętrznych, regulatory oprócz prostej regulacji włącz/wyłącz (z ustawioną histerezą) wyposażone są inne zaawansowane algorytmy regulacji np. 2DOF PID, PID, PD, PI lub P. Wybór odpowiedniego algorytmu regulacji zależy od regulowanego procesu. Stosowanie zaawansowanych algorytmów regulacji ma na celu głównie przyspieszenie procesu regulacji i ograniczenie przeregulowań. Najczęściej stosowanym i najbardziej uniwersalnym regulatorem jest regulator PID (tzw. regulator proporcjonalno-całkująco- różniczkujący). Pod względem funkcjonalnym regulatory temperatury dzielimy na regulatory stałowartościowe, które mają za zadanie urzynanie wartości zadanej na stałym poziomie oraz regulatory programowalne. Regulatory programowalne umożliwiają regulację procesem według ustawionego programu (krzywej).

 Regulatory temperatury – zobacz więcej…


Rejestracja i monitoring temperatury – rejestratory temperatury

Rejestracja temperatury - rejestratory temperaturyRejestratory temperatury i procesu to elektroniczne urządzenia do pomiaru, wyświetlania, monitoringu i rejestracji temperatury oraz różnych innych wielkości procesowych. Rejestracja i monitoring temperatury, jaki i innych wielkości fizycznych, takich jak: wilgotność, ciśnienie, poziom, przepływ, itp. w różnorodnych procesach przemysłowych jest obecnie jednym z podstawowych zadań automatyki. Rejestracja odbywa się za głównie przy wykorzystaniu przemysłowych rejestratorów temperatury i procesu, elektronicznych rejestratorów (dataloggerów) oraz systemów SCADA. Obecnie oferowane są głównie rejestratory temperatury z zapisem na papierze (rejestratory papierowe), rejestratory bezpapierowe (rejestratory wideograficzne (ekranowe)) oraz rejestratory elektroniczne (dataloggery).

Nośnikiem danych w rejestratorach, na którym są rejestrowane są pomiary może być składny papier (rejestratory papierowe), karta pamięci (np. CF/SD), pamięć USB (pendrive) lub wewnętrzna pamięć rejestratora (rejestratory bezpapierowe, rejestratory wideograficzne i dataloggery cyfrowe). W zależności od modelu rejestratora, rejestratory temperatury mogą rejestrować od jednej do nawet kilkunastu wartości. Dostępne są rejestratory jednokanałowe, jak również rejestratory wielokanałowe, mogące rejestrować nawet do 48 kanałów (wartości). Do wejść pomiarowych rejestratora temperatury mogą być podłączone zarówno czujniki rezystancyjne (Pt100), termopary typu: J, K, T, N, R, S, B,  jak i sygnały analogowe (napięciowe i prądowe).

Rejestratory temperatury z zapisem danych na papierze nie wymagają obróbki zapisanych na papierze danych (nie są wymagane żadne urządzenia peryferyjne np. komputer), natomiast rejestratory wideograficzne lub cyfrowe umożliwiają przenoszenie danych na komputer w celu wydruku, obróbki oraz archiwizacji.  Cyfrowe rejestratory temperatury mogą być wyposażone w kanały  obliczeniowe, interfejs komunikacyjny RS485 lub Ehternet. A także wyjścia i wejścia binarne (do sygnalizacji stanów alarmowych i zdalnego sterowania pracą rejestratora).

Rejestratory temperatury – zobacz więcej…


Pomiar wilgotności względnej – przetworniki wilgotności

Pomiar wilgotności Delta Ohm - przetworniki wilgotnościWilgotność względna (ang. relative humidity) jest to stosunek ilości pary wodnej aktualnie zawartej w powietrzu do ilości pary wodnej jaką powietrze jest w stanie utrzymać przy danej temperaturze. Wilgotność względna jest wyrażana w procentach 0…100% R.H. Urządzeniami stosowanymi do pomiaru wilgotności względnej są przetworniki wilgotności względnej zwane również pod nazwami jako “higrometry” lub też “czujniki wilgotności”. Elementem pomiarowym przetwornika wilgotności jest najczęściej pojemnościowy czujnik wilgotności, którego budowa jest podobna do kondensatora. Dwie elektrody są oddzielone od siebie cienką warstwą higroskopijnego polimeru, pełniącego rolę dielektryka. Zmiana stałej dielektrycznej higroskopijnego materiału jest proporcjonalna do wilgotności względnej powietrza, w której znajduje się czujnik wilgotności.

Cechą charakterystyczną czujników pojemnościowych jest niski współczynnik temperaturowy i możliwość pracy w wysokich temperaturach (nawet do 200°C). Ważna cechą czujników pojemnościowych jest ich zdolność do całkowitej regeneracji w przypadku wystąpienia kondensacji na powierzchni czujnika oraz duża odporność na opary związków chemicznych. Przetworniki wilgotności często posiadają wbudowany czujnik temperatury (Pt100 lub NTC) są to wtedy przetworniki wilgotności i temperatury (termohigrometry). Takie przetworniki umożliwiają pomiar wilgotności względnej i temperatury oraz puntu rosy, i innych parametrów (np. wilgotności absolutnej).

Przetworniki wilgotności – zobacz więcej…


Pomiar ciśnienia i poziomu – przetworniki ciśnienia i poziomu

Przetworniki ciśnienia STS AG - przetworniki ciśnienia

Pomiar ciśnienia względnego, absolutnego i różnicy ciśnień jest obok temperatury i wilgotności względnej najczęściej mierzoną wielkością fizyczną w większości procesów przemysłowych. Pomiar ciśnienia jest szczególnie ważny w energetyce, przemyśle chemicznym, spożywczym, ciepłownictwie, wentylacji i klimatyzacji, w wodociągach i kanalizacji oraz w maszynach i urządzeniach wyposażonych w hydraulikę siłową. Rodzaj mierzonego ciśnienia zależy od przyjętego punktu odniesienia.

Ciśnienie może być mierzone, jako ciśnienie bezwzględne (absolutne), ciśnienie względne lub różnica ciśnień. Dla ciśnienia absolutnego punktem odniesienia jest idealna próżnia (zero absolutne). Natomiast ciśnienie względne jest mierzone w odniesieniu do lokalnego ciśnienia atmosferycznego, które wynosi około 1 bara na poziomie morza i maleje wraz ze wzrostem wysokości. Ciśnienie atmosferyczne zależy również od warunków pogodowych. Ciśnienie różnicowe jest miarą różnicy dwóch ciśnień doprowadzonych do wejść czujnika lub przetwornika. Czasami mierzy się również ciśnienia atmosferyczne (przetworniki barometryczne lub też barometry), jest to odmiana przetwornika ciśnienia absolutnego, jednak tylko z zakresem pomiarowym zazwyczaj do 1100mbar. Przyrządami do pomiaru ciśnienia są manometry cyfrowe, różnego rodzaju przetworniki ciśnienia przetworniki różnicy ciśnień oraz hydrostatyczne przetworniki poziomu.

Przetworniki ciśnienia – zobacz więcej...