Pomiar temperatury w procesie produkcyjnym to jeden z ważniejszych parametrów niezbędny dla osiągnięcia wysokiej jakości produktów oraz uzyskania ciągłości pracy. Dlatego też w dużych zakładach, każdy etap produkcji opiera się na pomiarze temperatury, od którego uzależnionych jest kilka innych działań w dalszym etapie produkcyjnym. Bardzo ważne zatem jest, by urządzenia pomiarowe były odpowiednio dobrane. W dzisiejszym wpisie skupimy się na odpowiednim doborze czujników oraz przetworników temperatury i przedstawimy ich nowoczesne możliwości.
Jaki czujnik wybrać?
Wbrew przekonaniom o pomiarze temperatury, który uznawany jest jeden z najprostszych, dobór czujnika temperatury wcale nie jest taki oczywisty. Na początku należy sobie opowiedzieć na pytanie, do jakiego medium potrzebujemy czujnika – czy do gazu czy do cieczy. Ma to duże znaczenie, ponieważ każdy czujnik posiada osłonę, która oddziela właściwy element pomiarowy od mierzonego medium/elementu. Gęstość gazów jest zazwyczaj dużo niższa od cieczy. Kolejny aspekt to ciśnienie. Standardowe czujniki z gwintem przyłączeniowym o długości osłony maksymalnie 160 mm, potrafią wytrzymać ciśnienie rzędu 6 MPa. Do ciśnień powyżej tych wartości, stosuje się czujniki ze specjalnymi osłonami ciśnieniowymi. Jest to ważne, bo czujniki z osłonami dla niskich wartości ciśnień, opóźniają czas reakcji urządzenia.
Kolejny czynnik, który zignorowany może stać się problemem, to skład chemiczny medium. Determinuje on kształt i materiał wykonania czujnika temperatury. Większość urządzeń wykonana jest ze stali, która sprosta wymaganiom odpornościowym, jednakże należy mieć na uwadze, że czasami proces produkcji opiera się na wykorzystaniu związków chemicznych, które są bardzo aktywne i wchodzą w reakcję ze stalą. Wykorzystanie odpowiednich materiałów, którymi pokryta jest powłoka czujnika, pociąga za sobą duże nakłady finansowe. By obniżyć koszty, można wykorzystać teflon, który jednak nie będzie odporny na tarcie i wysoką temperaturę. Analizując powyższe uwagi, doskonale widzimy, jak trudny jest odpowiedni dobór czujnika temperatury. Wsparcie techniczne i doświadczenie na pewno pomogą w uzyskaniu optymalnego rozwiązania.
Typy czujników temperatury
Dwa podstawowe typy czujników temperatury to:
- pomiar rezystencji – elementy pomiarowe stanowią rezystory pomiarowe
- pomiar napięcia – elementy pomiarowe stanowią termoelementy (termopary)
Dzisiejszą uwagę skupimy na rezystorach pomiarowych. Rezystory pomiarowe najbardziej spotykane w czujnikach temperatury to typ Pt100, rezystor Pt1000, Pt500, czy też, już rzadziej spotykane, rezystory Ni100, Ni1000 czy Ni500. Gdzie, „Pt” oznacza rezystory z wykorzystaniem platyny, natomiast oznaczenie „Ni” oznacza wykorzystanie niklu. Drugi, liczbowy człon oznacza, że rezystor w 0°C generuje rezystancje na poziomie 100 Ω i analogicznie oznaczenie 1000 to 1000 Ω itd. Najbardziej popularne są rezystory o oznaczeniach „Pt”, czyli z wykorzystaniem platyny i takie też stosuje się powszechnie do produkcji czujników temperatury. Rezystory wykorzystywane są wszędzie tam, gdzie potrzebna jest maksymalna dokładność, ale tylko do obszarów od – od -200°C do +850°C. Można uzyskać na tego typu pomiarze dokładność rzędu dziesiętnych °C, co w przypadku termoelementów jest bardzo ciężkie do osiągnięcia, a wręcz niemożliwe.
Czym są przetworniki temperatury?
Przetworniki spełniają bardzo ważną funkcję, nie tylko umożliwiają wyprowadzenie standardowego sygnału automatyki do sterowania przy pomocy regulatora czy też sterownika PLC, ale pozwalają również skomunikować się z czujnikiem za pomocą różnego rodzaju protokołów komunikacyjnych, co usprawnia ich działanie.
Przyjrzyjmy się zatem temu bliżej kolejnym protokołom komunikacyjnym:
- Protokół HART – jeden ze standardowych protokołów, który można spotkać w przetwornikach. Jest to cyfrowy sygnał nałożony na sygnał analogowy generowany przez przetwornik. Dzięki takiemu rozwiązaniu można zarówno sterować, jak i odczytywać parametry czujnika, bez konieczności stosowania dodatkowych przewodów połączeniowych. Sygnał jest odporny na zakłócenia.
- NFC – rozwiązanie to jest dostępne w najnowszych przetwornikach INOR’a. Wystarczy, by użytkownik miał zamontowany przetwornik z tego typu komunikacją w swoim czujniku temperatury i posiadał smartfon z możliwością komunikacji po NFC. Dzięki tej komunikacji zarządzanie pomiarem temperatury staje się proste i szybkie.
- BLUETOOTH – to dobrze znany sposób komunikacji, firma INOR stworzyła nowoczesny komunikator, który wykorzystuje technologię Bluetooth i w tym przypadku jest on niezbędny do skomunikowania się przetwornika ze smartfonem (nie ma wbudowanego modułu bluetooth w przetwornikach). Do komunikacji z przetwornikiem potrzebny jest specjalny komunikator, który podłączany jest do przetwornika poprzez kabel USB.
Podsumowując, nowoczesne technologie komunikacji znacznie pomagają prawidłowo zarządzać pomiarem temperatury, który jak wykazaliśmy na początku, nie należy do najłatwiejszych. W dobie rozwijającego się przemysłu, klasyczne pomiary nadal odgrywają znaczącą rolę, jednak nowoczesna komunikacja pozwoli zadbać o dokładny pomiar temperatury, który zawsze będzie ważnym aspektem w produkcji czy innych dziedzinach przemysłu.
Więcej szczegółów na powyższy temat można znaleźć na łamach naszego kwartalnika Pod Kontrolą
https://www.podkontrola.pl/dobra-praktyka-przemyslowe-czujniki-i-przetworniki-temperatury/
