Het middelen van thermokoppels en RTD's

Inhoud

1. Thermokoppels in parallel
2. Thermokoppels in serie
3. Digitale middeling en gegevensregistratie
4. RTD's en middeling
5. Samenvatting

Thermokoppels kunnen zo worden geconfigureerd dat hun gecombineerde uitgangen een gemiddelde temperatuurmeting opleveren. Dit kan worden gedaan via fysieke bedrading, zoals parallel of serie verbindingen.

Thermokoppels in parallel

Thermokoppels parallel aansluiten zorgt ervoor dat hun uitgangen samenkomen tot een gemiddelde spanning, maar om dit betrouwbaar te laten werken:

• De lusweerstand tussen de meetlas van elke thermokoppel en de gemeenschappelijke aansluiting moet op elkaar worden afgestemd.
• Dit wordt doorgaans bereikt door thermokoppels te gebruiken met dezelfde constructie en lengte (zie Figuur 6.1).

Afbeelding 6.1: thermokoppels in parallelschakeling

Circuitbalancering met weerstanden

Een andere aanpak is het toevoegen van weerstanden om elke tak van de thermokoppelcircuits te balanceren (zie Figuur 6.2).

• Indien gebruikt, maak deze weerstanden bij voorkeur van bijpassende thermokoppelmateriaaltypen.
• Als conventionele weerstanden worden gebruikt, plaats ze dan in de koperen aansluitdraden en kies materialen met thermo-elektrische eigenschappen die dicht bij koper liggen.

Afbeelding 6.2: compensatie van de kabelweerstanden met afregelweerstanden

Ideaal geval: twee weerstanden

De ideale configuratie bevat twee weerstanden met gelijke waarde—één in elke zijde van de koperen lus (zie Figuur 6.3). Dit helpt om ongewenste thermische spanningen op te heffen.

Afbeelding 6.2: ideaal geval: dubbele afregelweerstanden gebruiken

Praktische overwegingen

• Uitgangen van thermokoppels zijn niet perfect lineair; variaties in thermo-elektrische eigenschappen en weerstandsveranderingen met de temperatuur kunnen de nauwkeurigheid beïnvloeden.
• Alle meetlassen moeten elektrisch geïsoleerd zijn om parallelle geleidingspaden te voorkomen.
• Toegevoegde weerstanden moeten in een thermisch stabiele behuizing worden ondergebracht om ongewenste temperatuurinvloeden te voorkomen.

Thermokoppels in serie

Thermokoppels kunnen ook in serie worden geschakeld voor middeling:

• Elke sensor vereist een eigen referentielas.
• De uitgangsspanning is de som van de afzonderlijke thermokoppelspanningen.
• De gemiddelde temperatuur wordt vervolgens berekend door deze totale waarde te delen door het aantal thermokoppels.

Aangezien er in een spanningsmeetschakeling geen significante stroom vloeit, is de kringweerstand niet kritisch. Toch moet men er nog steeds op letten om:

• Behoud elektrische isolatie tussen lassen.
• Houd rekening met gevoeligheidsveranderingen met de temperatuur.

Digitale middeling en gegevensregistratie

Digitale systemen, zoals dataloggers of slimme instrumenten, kunnen temperatuurmetingen in realtime middelen of tijdens latere gegevensverwerking. Deze methode biedt verschillende voordelen:

• Geen fysieke aanpassingen aan thermokoppel- of RTD-circuits nodig.
• Maakt middeling in realtime of achteraf mogelijk.
• Maakt weging van sensoren of uitsluiting van foutieve gegevens mogelijk (bijv. van een verslechterende thermokoppel).

RTD's en middeling

In tegenstelling tot thermokoppels ondersteunen RTD's (weerstandsthermometers) hardwarematige middeling niet eenvoudig vanwege de aard van weerstandsmeting:

• RTD's meten de spanningsval over een weerstand, vaak met behulp van een Wheatstonebrug of een stroombron.
• Een praktische oplossing is om meerdere RTD's te voeden vanuit een gedeelde constante stroombron en tussen deze te schakelen digitaal.
• De gemiddelde temperatuur wordt vervolgens berekend door digitale verwerking in het aangesloten instrument.

Voor eenvoudigere toepassingen kan de schachtgevoeligheid van RTD's voor natuurlijke middeling langs de lengte van de sonde zorgen — de algehele weerstandsverandering weerspiegelt een gemiddelde temperatuur over de schacht.

i Veel RTD-assemblages zijn ook beschikbaar in duplex of triplex uitvoeringen, waardoor ze geschikt zijn voor gebiedsgewijze middeling.

Samenvatting

Thermokoppels ondersteunen fysieke middeling via parallelle of seriële bedrading, al zijn het matchen van weerstanden en het isoleren van lassen essentieel. Digitale middeling met een datalogger of instrument is vaak eenvoudiger en nauwkeuriger.

RTD's zijn minder geschikt voor hardwarematige middeling, maar kunnen worden gemiddeld met behulp van gedeelde stroombronnen en digitale omschakeling. Schachtgevoeligheid en multipoint-assemblages bieden ook praktische middeling voor industriële toepassingen.

Meer lezen

RTD-uitgangstabellen
Bekijk tabellen Weerstand versus Temperatuur voor alle Pt100-sensoren.

Wat zijn de RTD-kleurcodes?
Ontdek RTD-kleurcodes en bedradingsconfiguraties.