Sıcaklık Enstrümantasyon Türlerinin Seçimi
Sıcaklık ölçümü ve kontrol cihazları, çalışma prensiplerine göre üç kategoriye ayrılabilir: analog (işaretçi-tipi), dijital ve akıllı.
Analog enstrümanlar öncelikle geleneksel hareketli-bobin ölçüm cihazlarıyla temsil edilir. Basit yapıları ve düşük maliyetleriyle karakterize edilen bu ürünler, endüstriyel ortamlarda kullanılmaya devam eder; ancak düşük ölçüm doğruluğundan (genellikle Sınıf 1 ila Sınıf 2,5) muzdariptirler ve önemli okuma hatalarına eğilimlidirler. Dahası, verici çıkışlarının olmaması nedeniyle bunların yerini giderek daha fazla dijital cihazlar alıyor.
Yaygın olarak kullanılan dijital ekranlı ölçüm cihazları gibi dijital cihazlar-hareketli bobinli muadillerine kıyasla ölçüm doğruluğunda önemli bir gelişme sunar ve genellikle %0,5'lik bir doğruluk elde eder. Dijital ekranları hassas ve sezgisel olup insan okuma hatası olasılığını ortadan kaldırır. Çoğu, iki-konumlu veya üç-konumlu kontrol modunu kullanır, ancak daha küçük bir sayı aynı zamanda analog PID sürekli ayarlama yeteneklerine de sahiptir.
Tek çipli mikroişlemcilerin enstrümantasyona entegrasyonuyla birlikte, bu cihazların yapısı, performansı ve estetiği derin bir dönüşüm geçirerek daha önce analog enstrümanlar için hayal bile edilemeyen işlevlere olanak sağladı. Bu "akıllı" dijital cihazlar yalnızca standart algılama, sinyal dönüştürme, görüntüleme ve kontrol işlevlerini yerine getirmekle kalmaz, aynı zamanda programlanmış kontrol, hataların kendi-teşhisi, veri iletişimi ve uzaktan telemetri ve kontrol gibi gelişmiş özellikleri de bünyesinde barındırır ve böylece bilgisayar ağlarına entegrasyon gereksinimlerini karşılar.
Ölçüm Aralığı ve Doğruluk Seçimi
Önceki bölümde tartışılan sıcaklık vericilerinin aralığını seçme sürecine benzer şekilde, bir cihazın ölçüm aralığının seçimi de gerçek çalışma parametrelerine göre yönlendirilmelidir. Ölçüm verilerinin hemen hemen her koşulda cihazın aralığı dahilinde kalmasını sağlamak için-beklenen çalışma sınırlarının hem üstünde hem de altında-belirli bir marj bırakılması önerilir. Ancak aşırı geniş bir aralık seçmekten kaçınılmalıdır çünkü bu hem ölçüm doğruluğunu hem de çözünürlüğü tehlikeye atabilir.
Bir cihazın doğruluk seviyesini seçerken, eşleştirileceği sıcaklık-algılama elemanının tipine gereken önem verilmelidir. Cihaz, yüksek-hassasiyete sahip bir molibden dirençli termometreyle eşleştirilecekse, buna karşılık gelen daha yüksek bir cihaz doğruluğu-örneğin %0,2 ila %0,5-uygundur. Tersine, endüstriyel-sınıf bir termokupl ile eşleştirildiğinde, %0,5'lik bir cihaz doğruluğu genellikle yeterlidir.
Çevresel Uyumluluk
Enstrümantasyon, değişen çevre koşullarına sağlam bir şekilde uyarlanabilirliğe sahip olmalıdır. Genel olarak bir cihazın, -10 derece ila 50 derece sıcaklık aralığında, %85 bağıl nemden düşük bağıl nemde ve %±(10–15) güç kaynağı dalgalanmaları altında normal şekilde çalışabilmesi gerekir. Ayrıca, hem ortak-moda hem de seri mod girişimine karşı güçlü bir bağışıklık sergilemelidir.
Kontrol Yöntemleri
Açma-kapama kontrolü basit bir yapıya sahiptir; çalışması için yalnızca bir AC kontaktörünün veya katı hal-rölesinin harici yapılandırmasını gerektirir ve rutin bakım ve onarım nispeten basit ve kullanışlıdır. Ancak sıcaklık-tutma performansı nispeten zayıftır ve doğası gereği sıcaklık dalgalanmaları gösterir; yine de gereksinimlerin özellikle katı olmadığı çok sayıda endüstriyel uygulama için uygun olmaya devam etmektedir. PID kontrolü, kendi kendini ayarlayan PID-ve diğer sürekli kontrol yöntemleri, daha yüksek maliyete sahip olmalarına rağmen, sıcaklık kararlılığı konusunda yüksek talepleri olan uygulamalar için uygundur. Sürekli kontrole yönelik çalıştırma bileşenleri, faz-kayması tetiklemesi, standart akım-çıkış düzenlemesi ve görev-döngüsü modülasyonu gibi yaygın örneklerle çeşitli biçimlerde olabilir. Faz-kayması tetiklemenin güç düzenlemesinde uzun bir geçmişi vardır; avantajları arasında kademesiz ayarlama ve yüksek hassasiyet yer alır. Ancak sıfır akımda başlamadığı için akım değişim hızı (di/dt) çok yüksektir ve elektrik şebekesinde ciddi girişime neden olur; sonuç olarak artık yüksek güçlü kontrol sistemlerinde kullanılmamaktadır ve öncelikli olarak hassas sıcaklık kontrolü gerektiren düşük güçlü uygulamalarda kullanılmaktadır. Standart akım-çıkış düzenlemesi, harici bir tristör güç regülatörüne (SCR güç kontrol cihazı) bağlantı gerektirir; gereksinimlere bağlı olarak, sıfır-geçiş yapan veya-sıfır-olmayan tetikleme türleri seçilebilir, bu da onu yüksek-güçlü endüstriyel düzenleme ve kontrol için uygun hale getirir. Görev-döngüsü modülasyonu yöntemi, düşük-voltaj kontrol devresi ile yüksek{26}}voltaj güç devresi arasında hem yüksek-güç kontrolü hem de elektriksel izolasyon elde etmek için yalnızca tek bir katı-hal rölesinin harici bağlantısını gerektirir; basit ve güvenilir yapısı, çeşitli ekipman türlerinin sıcaklık kontrol sistemlerinde yaygın olarak uygulanmasına yol açmıştır.
Sıcaklık Enstrüman Seçimi Örnekleri
(1) Fırın Sıcaklık Kontrolü: Gerekli fırın sıcaklık kontrol aralığı 300 derece ile 1000 derece arasındadır. Isıtma sistemi, toplam güç çıkışı 50 kW olan 380V üç-fazlı direnç kablolarını kullanır ve gerekli sıcaklık dalgalanma toleransı yaklaşık ±5 derecedir.
Öneri: K Tipi termokupl kullanan bir dijital-ekranlı, iki-konumlu (açık{-kapalı) ölçüm ve kontrol cihazı seçin. Cihazın ölçüm aralığı 0 derece ila 1200 derece arasında olmalı, çözünürlük 1 derece ve röle anahtarlama histerezisi (ölü bant) 1 derece ila 2 derece arasında olmalıdır. K Tipi termokupl seçilerek, 1000 dereceye kadar sıcaklıklarda{10}}güvenilir, uzun süreli çalışma sağlanır. Bu açma-kapama kontrol şemasıyla, işlem için yalnızca tek bir harici üç-fazlı AC kontaktörü gerekir. ±(1–2) derecelik bir kontrol kontağı anahtarlama aralığı göz önüne alındığında -ve fırın sıcaklığı ölçümündeki doğal gecikme dikkate alındığında-gerçek fırın sıcaklığı dalgalanması, belirtilen tolerans aralığı dahilinde etkili bir şekilde muhafaza edilebilir.
(2) Sabit-Sıcaklık Odası Kontrolü: Belirtilen sıcaklık ölçümü ve kontrol aralığı 100 derece ile 400 derece arasındadır ve 3 kW güç çıkışıyla tek-fazlı 220 V dirençli ısıtma kullanılır; Gerekli sıcaklık stabilitesi ±0,5 derecedir.
Bu sıcaklık stabilitesi gereksinimine bağlı olarak, basit açma/kapama (konumsal) kontrol, gerekli sabit-sıcaklık spesifikasyonlarını karşılamak için yetersizdir. Bu nedenle TMC300 sıcaklık ölçümü ve kontrol cihazı (Shenyang Instrument Science Research Institute tarafından üretilmiştir)-veya benzer bir ürün- seçilmelidir. Bu cihaz, sıcaklık algılama elemanı olarak bir molibden direnci kullanır, 0,1 derece çözünürlük ve %0,2 ölçüm doğruluğu ile -50,0 derece ila 600,0 derece arasında bir ölçüm ve kontrol aralığına sahiptir ve kontrol için sürekli bir görev-döngüsü modülasyon yöntemini kullanır. Harici bileşenler açısından, yalnızca tek-fazlı 30 A/220 V katı hal rölesinin bağlantısını gerektirir. Kapalı bir sabit sıcaklık odasının sıcaklık kontrolüne uygulandığında, ortaya çıkan sıcaklık stabilitesi ±(0,1–0,3) derece seviyesine ulaşabilir.