Bagaimana Memilih Jenis Termokopel dan Peletakan untuk Plat Pemanas Tertakluk kepada Kitaran Terma Pantas?

Plat pemanas yang bergerak dari 50 darjah hingga 250 darjah dalam beberapa saat dan kembali semula memerlukan penderia yang boleh bersaing. Jenis termokopel dan di mana ia berada di dalam plat menentukan sama ada pengawal berada di hadapan atau di belakang proses terma. Penderia suhu perlahan mengakibatkan overshoot, undershoot dan masa penyelesaian yang lama dalam aplikasi yang memerlukan kitaran haba pantas seperti ujian wafer semikonduktor, acuan suntikan tindak balas atau penuaan bahan dipercepatkan. Pemilihan dan penempatan termokopel yang betul boleh mengubah operasi yang tidak dapat diramalkan menjadi operasi yang dikawal ketat.

Mengapa Masa Tindak Balas Penting dalam Berbasikal Pantas
sama ada plat pemanas diarahkan untuk menukar suhu dengan cepat gelung kawalan menggunakan suhu yang diukur untuk memutuskan sama ada untuk memotong kuasa atau menggunakan penyejukan. Jika termokopel membaca suhu di luar fasa dengan ketara dengan suhu permukaan kerja sebenar, pengawal akan meneruskan pemanasan selepas titik tetapan dicapai (terlebih) atau mula menyejukkan sebelum waktunya (undershoot). Dalam keadaan yang paling teruk suhu plat boleh mempamerkan ayunan tentang titik set tanpa pernah mengendap.

Parameter penting ialah pemalar masa penderia - masa yang diperlukan penderia untuk mencapai 63.2% daripada perubahan langkah dalam suhu. Jika plat bergerak laju (katakan 10 hingga 20 darjah sesaat) maka penderia dengan pemalar masa 3 saat akan ketinggalan berpuluh-puluh darjah. Penderia dengan pemalar masa 0.3 saat mengikuti permukaan sebenar dengan lebih dekat.

Jenis simpang adalah sama pentingnya dengan jenis termokopel dalam-teknik instrumentasi akhbar. Pemilihan peletakan plat pemanas berbasikal cepat jenis termokopel hendaklah berdasarkan tindak balas haba yang pantas, keteguhan mekanikal dan pengasingan elektrik, jika perlu.

Jenis Persimpangan Termokopel: Tidak Dibumikan, Dibumikan dan Terdedah
Terdapat tiga gaya simpang biasa untuk termokopel bersarung. Mereka masing-masing bertindak balas secara berbeza terhadap haba dan elektrik.

Gaya PersimpanganPenerangan Pemalar Masa (probe standard 6 mm) Pengasingan Elektrik Terbaik Untuk Wayar Dibumikan yang dikimpal ke bahagian dalam hujung sarung; simpang bersentuhan langsung dengan sarung 0.1 – 0.5 sTiada (sarung pada isyarat biasa)Ketanggapan terpantas, apabila bunyi elektrik tidak menjadi isu
Wayar yang tidak dibumikan dikimpal bersama tetapi dilindungi daripada sarung oleh MgO; simpang tertanam dalam serbuk padat 2 – 4 kali lebih perlahan daripada dibumikan (0.5 – 2 saat) sangat baik (sarung tanah boleh dipisahkan) Berbasikal perlahan diperlukan dengan pengasingan elektrik
Terdedah Simpang berada di luar sarung dan terdedah terus kepada medium<0.1 secPoor (can short exposed wire)Gas temperature measurement ; not used inside metal plates
Untuk plat pemanas yang terdedah kepada kitaran haba yang pantas, pilihan yang betul adalah hampir selalu termokopel simpang yang dibumikan. Sentuhan terus -ke-logam antara wayar termokopel dan sarung memastikan penghantaran haba terpantas dari bahan plat ke simpang sensor. Tetapi jika sarungnya menyentuh plat (seperti yang sepatutnya), isyarat termokopel berada pada potensi tanah yang sama dengan plat, jika tiada pengasingan elektrik. Ini boleh menyebabkan gelung tanah jika input kepada pengawal tidak dipisahkan dengan baik. Persimpangan dibumikan selamat dan berkesan dengan kebanyakan pengawal PID moden dan sistem pengumpulan data yang menampilkan input terpencil.

Jika simpang tidak dibumikan, ia akan menjadi lebih perlahan, biasanya 2 hingga 4 kali pemalar masa bagi kuar dibumikan dengan diameter yang sama. Kelewatan tambahan ini boleh menjejaskan kestabilan gelung kawalan untuk berbasikal pantas. Persimpangan tidak dibumikan paling sesuai untuk situasi di mana pengasingan elektrik adalah satu kemestian (cth,-pemanasan aruhan frekuensi tinggi) dan di mana kelajuan berbasikal adalah sederhana.

Jenis Termokopel: K, J atau Lain-lain?
jenis K (Chromel-Alumel) ialah jenis yang paling biasa digunakan untuk memanaskan plat dalam julat 50 darjah hingga 400 darjah . Ia mempunyai ketepatan yang baik (± 2.2 darjah atau ± 0.75%), rintangan pengoksidaan yang hebat dan kos yang murah. Tersedia ialah pemasangan termokopel jenis K simpang dibumikan dengan sarung diameter kecil.

Kemungkinan lain ialah Jenis J (Besi-Constantan). Ia mempunyai voltan termoelektrik yang lebih besar (kira-kira 5% lebih banyak keluaran setiap darjah daripada Jenis K pada 200 darjah ), yang mungkin membenarkan tindak balas elektrik yang agak pantas dalam sesetengah pengawal disebabkan oleh nisbah isyarat-kepada-bunyi yang lebih baik. Walau bagaimanapun, Jenis J mempunyai suhu maksimum yang lebih rendah (kira-kira 750 darjah berbanding 1200 darjah untuk Jenis K) dan kaki besi terdedah kepada pengoksidaan, oleh itu ia tidak berapa lama-hidup dalam aplikasi berbasikal. Jenis K dicadangkan untuk kebanyakan plat berbasikal{11}}pantas kerana kebolehpercayaan dan ketersediaan yang meluas.

Jenis T (Kuprum–Constantan) boleh dipertimbangkan untuk kitaran kriogenik (dari -50 darjah hingga suhu tinggi) tetapi mempunyai had atas kira-kira 350 darjah .

Peletakan: Dekat dengan Permukaan Kerja Adalah Segala-galanya
Termokopel terhebat di dunia tidak berguna jika anda melekatkannya terlalu jauh dari permukaan yang sebenarnya menyentuh bahan kerja. Haba akan dipindahkan dari elemen pemanas melalui ketebalan plat ke permukaan kerja dan akhirnya ke bahagian. Penderia harus diletakkan sedekat mungkin dengan permukaan kerja itu untuk merasakan suhu yang dilihat oleh bahagian itu.

Kaedah Cadangan Penempatan:

Gerakkan lubang buta, bermula dari bahagian belakang plat pemanas, hingga dalam 1-2 mm muka kerja.

Masukkan termokopel (simpang dibumikan, diameter kecil - biasanya 1.5 mm hingga 3 mm) ke dalam lubang supaya hujungnya menyentuh bahagian bawah lubang.

Isi ruang anulus yang tinggal dengan sebatian konduktif terma suhu tinggi (cth, pes boron nitrida, gris diisi perak, atau epoksi konduktif terma yang dinilai untuk suhu kerja maksimum). Ini mengurangkan jurang udara yang sebaliknya penebat haba.

Pegang termokopel di tempatnya dengan pemasangan mampatan bermuatan spring atau klip penahan kecil untuk memastikannya sentiasa berhubung apabila plat mengembang dan mengecut.

Jika sensor diletakkan terlalu dalam, katakan berhampiran komponen pemanasan atau separuh jalan melalui ketebalan plat, maka terdapat lag terma diperkenalkan yang berkadar dengan jarak dari permukaan. Dalam pemanasan cepat kecerunan suhu 5-10 darjah boleh diperhatikan dari sisi pemanas ke bahagian kerja plat setebal 20 mm. Jika sensor diletakkan 5 mm dari pemanas, ia akan merasakan suhu yang jauh lebih panas daripada permukaan kerja dan pengawal akan mematikan haba terlalu awal dan meninggalkan muka kerja yang sejuk.

Penderia yang mengambil masa 0.3 saat untuk bertindak balas dan bukannya 3 saat membuat semua perbezaan." Pengawal membaca suhu permukaan sebenar hampir dengan cepat, kerana persimpangan pembumian pantas terletak 1.5 mm dari permukaan kerja. Pucuk lampau boleh dikawal hingga 1-2 darjah Penderia tidak dibumikan yang lembap pada kedalaman 10 mm lazimnya mempamerkan pukulan cepat pada 15-20 darjah.

Pertimbangan Tambahan untuk Operasi Boleh Dipercayai
Saiz Termokopel
Kuar diameter yang lebih kecil mempunyai jisim haba yang kurang dan bertindak balas dengan lebih cepat. Termokopel berdiameter 1.5 mm mempunyai pemalar masa sekitar satu-pertiga daripada probe 6 mm. Tetapi kuar kecil secara mekanikal rapuh. Siasatan berdiameter 3 mm ialah kompromi kelajuan dan ketahanan yang munasabah untuk plat pemanas yang mengembang dan mengecut secara terma dengan kerap.

Menjaga Terhadap Ricih dan getaran
Dawai plumbum termokopel keluar dari belakang plat dan perlu dikurangkan ketegangan. Kitaran suhu yang pantas menyebabkan plat mengembang dan memampat yang boleh melenturkan wayar plumbum di lokasi kemasukan.