《電子技術(shù)應(yīng)用》
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溫度控制的I/O解決方案
avin
摘要: 溫度監(jiān)控的I/O解決方案選擇和采購(gòu)溫度傳感器監(jiān)測(cè)溫度和采集數(shù)據(jù)的傳感器種類(lèi)繁多,。從單一房間的溫度監(jiān)測(cè)到復(fù)雜的批次過(guò)程控制應(yīng)用都依賴(lài)精準(zhǔn)的溫度獲取。電阻溫度計(jì)(RTD),,熱電偶,,積體電路溫度計(jì)(ICTD),熱敏電阻,,紅外線(xiàn)傳感器是用于以上目的的主要傳感器類(lèi)型,。RTD決定于材料電阻和溫度的關(guān)系,,它讀數(shù)精
Abstract:
Key words :

溫度監(jiān)控I/O解決方案

選擇和采購(gòu)溫度傳感器                                                        

監(jiān)測(cè)溫度和采集數(shù)據(jù)的傳感器種類(lèi)繁多,。從單一房間的溫度監(jiān)測(cè)到復(fù)雜的批次過(guò)程控制應(yīng)用都依賴(lài)精準(zhǔn)的溫度獲取。電阻溫度計(jì)(RTD),熱電偶,,積體電路溫度計(jì)(ICTD,熱敏電阻,紅外線(xiàn)傳感器是用于以上目的的主要傳感器類(lèi)型,。

RTD決定于材料電阻和溫度的關(guān)系,它讀數(shù)精確(一般小數(shù)點(diǎn)后2-3位),,具有多種封裝形式,。他們一般由鎳,,銅及其他金屬制造,但是較早前,,RTD是由鉑制造的,,很大程度上因?yàn)殂K的電阻在較寬的溫度區(qū)間里與溫度成線(xiàn)性關(guān)系。但是由于鉑價(jià)格昂貴且當(dāng)溫度超過(guò)660°C時(shí)不能適用,因?yàn)樵谶@范圍以外鉑的惰性會(huì)失效導(dǎo)致讀數(shù)不準(zhǔn),。RTD需要一個(gè)小功率激勵(lì)源才能進(jìn)行操作,,且RTD應(yīng)用性很強(qiáng),在較大范圍內(nèi)它偵測(cè)溫度非常準(zhǔn)確漂移很小,。

熱電偶是由雙金屬導(dǎo)體制備,,受熱時(shí)產(chǎn)生的電壓與溫度成比例.RTD一樣,熱電偶常用于工業(yè)設(shè)置里,。其種類(lèi)豐富(B,J,K,R,T等),,提供不同的溫度敏感范圍,。熱電偶讀數(shù)沒(méi)有RTD那么精確,,有時(shí)可能高達(dá)一度之差。熱電偶和RTD一樣本身及其脆弱,,使用時(shí)它通常附有一根耐用探針,。一般熱電偶價(jià)格不貴,但若裝了特殊外殼或裝置,,其價(jià)格將大大上升,。因?yàn)闊犭娕挤N類(lèi)繁多測(cè)溫范圍很大,最高可達(dá)1800°C,,能用在高溫條件下(但值得注意的是,,高溫使用一般需要特殊外殼、包裝或絕熱材料),。

ICTD是常見(jiàn)的通用溫度傳感器,,其價(jià)格不貴,類(lèi)似2線(xiàn)晶體管裝置,,工作電壓在5-30V之間,,由此產(chǎn)生的電流與溫度成線(xiàn)性比例。也和RTD一樣,,ICTD低噪音,,但比RTD更易使用,因?yàn)槠錈o(wú)需電阻測(cè)量電路,。ICTD的特點(diǎn)在于其簡(jiǎn)易,,工業(yè)應(yīng)用偏少,在-50~100°C范圍內(nèi)溫度測(cè)量較準(zhǔn)確,,例如在HVAC,,制冷機(jī)和室內(nèi)溫度監(jiān)控等應(yīng)用上,。

熱敏電阻工作原理是由電阻調(diào)節(jié)獲得不同溫度。這樣看來(lái)熱敏電阻和RTD的工作原理類(lèi)似,,差別在于前者使用2線(xiàn)互連,,對(duì)溫度更加敏感,但是一定程度上讀數(shù)不準(zhǔn),。除此,,電熱調(diào)節(jié)器所用材料通常是陶瓷或聚合物(而RTD使用純金屬),這樣使其具有價(jià)格上的優(yōu)勢(shì),。熱敏電阻適應(yīng)于大容量的溫度監(jiān)測(cè),,范圍在-40~200°C,并且允許一定量的漂移的場(chǎng)合,。

 

紅外傳感器代表了溫度監(jiān)測(cè)設(shè)備中最新前沿的儀器,。紅外輻射通過(guò)監(jiān)測(cè)物體的電磁輻射(也叫做熱攝影或高溫測(cè)量)來(lái)對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程溫度測(cè)定,紅外監(jiān)測(cè)對(duì)快速移動(dòng)的物體或難以測(cè)得高溫易變化的環(huán)境有很好的效果紅外廣泛應(yīng)用在制造流程中,,如對(duì)金屬,、玻璃、水泥,、陶瓷半導(dǎo)體,、塑料、紙品,、織物及涂層的溫度,。

重要提示:在決定使用哪種測(cè)溫器件時(shí),需著重考慮的是價(jià)格,、溫度測(cè)量所需達(dá)到的精度,、設(shè)備對(duì)環(huán)境的適用性以及布線(xiàn)。例如:對(duì)ICTD來(lái)說(shuō),,一般雙絞電纜,,最簡(jiǎn)單的布線(xiàn)方案就能使它正常工作,幾千米的布線(xiàn)也不會(huì)造成信號(hào)損失,。,;而相比較RTD,則需要34線(xiàn)制,。對(duì)于RTD,,線(xiàn)的規(guī)格也同樣重要。直徑必須相配,,接合無(wú)誤,,即使在最佳的條件下,也易受噪音的影響,,尤其在線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)的情況下,。熱電偶的應(yīng)用通常都有嚴(yán)格的布線(xiàn)要求,。每種熱電偶有其匹配的線(xiàn),和它的材料組成相搭配,。這種專(zhuān)業(yè)線(xiàn)價(jià)格昂貴,,所以在熱電偶應(yīng)用時(shí),以短程布線(xiàn)為多,。

Opto 22 的解決方案

SNAP輸入模塊

Opto 22的特點(diǎn)在于能為所有類(lèi)型溫度監(jiān)測(cè)設(shè)備---RTD,,熱電偶,ICTD,,熱敏電阻,,紅外監(jiān)測(cè)提供解決方案。方案包括一套完整的多通道模擬輸入模塊,,能與以上設(shè)備連接用于遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集,。

更值得注意的是,Opto 22I/O模塊有多種構(gòu)造,,從雙通道到八通道一應(yīng)俱全,。八通道的模塊是需要多通道溫度采集的最佳經(jīng)濟(jì)選擇。應(yīng)用包括水處理,、制冷系統(tǒng),、殺菌,、巴氏消毒及焊接等,。

Opto 22SNAP AICTD-8模塊是特別為能源管理相關(guān)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的,能從標(biāo)準(zhǔn)ICTD中獲得八通道模擬溫度輸入,。適用于HVAC和制冷業(yè)的機(jī)器制造商和系統(tǒng)集成商,。

類(lèi)似的,Opto 22SNAP-AITM-8也為多種標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)型B,、C,、DG,、E,、JK,、N,、RS,、T等熱電偶提供八通道的溫度輸入,。這個(gè)模塊能接受多達(dá)八個(gè)獨(dú)立熱電偶探頭,是對(duì)高壓釜,、工業(yè)爐,、換熱器及相關(guān)需要熱控制設(shè)備進(jìn)行溫度監(jiān)控,、數(shù)據(jù)采集的理想工具。該模塊能有效幫助機(jī)器制造商節(jié)省空間,,例如避免了成型機(jī)和試驗(yàn)臺(tái)的開(kāi)發(fā),。

Opto 22RTD設(shè)計(jì)的解決方案包括SNAP-AIRTD模塊,它提供模擬溫度輸入雙通道,,能生成從-20~850°的溫度范圍,。對(duì)于電熱調(diào)節(jié)器,四通道的SNAP-AIR40K-4能提供0–40 K ohms的誤差范圍,。而基于Opto 22系統(tǒng)與紅外監(jiān)測(cè)連接,,其細(xì)微差別在于連接是通過(guò)串口模塊或是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA輸入模塊。

SNAP PAC智能處理器

SNAP溫度輸入模塊直接連接溫度傳感器,,轉(zhuǎn)換現(xiàn)場(chǎng)模擬信號(hào)至數(shù)字信號(hào),,然后傳送給同一底板上的SNAP PAC I/O智能處理器。

SNAP PAC Brain是一個(gè)智能I/O處理和通訊裝置,,它實(shí)現(xiàn)了Opto 22 I/O系統(tǒng)高效的溫度監(jiān)控,。I/O運(yùn)行時(shí)智能處理器自動(dòng)進(jìn)行多種運(yùn)算,但需獲取控制器的處理信息,。(一個(gè)例外,,由于市面上的電敏電阻種類(lèi)太多,熱敏電阻的溫度計(jì)算需要控制器本身的邏輯能力,。)此外,,基本的溫度計(jì)算功能已包含在智能處理器內(nèi),無(wú)需額外編程,。

在溫度監(jiān)控這一應(yīng)用上,,SNAP PAC I/O智能處理器有以下特點(diǎn):

l      將計(jì)量單位轉(zhuǎn)換成溫度

l      提供冷端補(bǔ)償計(jì)算

l      執(zhí)行熱電偶線(xiàn)性化

Opto 22I/O智能處理器和I/O模塊與各類(lèi)型傳感器協(xié)同工作獲得準(zhǔn)確的溫度數(shù)據(jù),應(yīng)用于多方面,。

更多關(guān)于溫度傳感器技術(shù)的信息,,請(qǐng)查閱Control Engineering online上的《Challenges of Temperature Sensing》一文,網(wǎng)址www.controleng.com/article/CA6620283.html

關(guān)于Opto 22

Opto 22研發(fā)并制造可靠,,靈活,,易于使用的軟硬件產(chǎn)品用于工業(yè)自動(dòng)化,遠(yuǎn)程監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集應(yīng)用,。Opto 22 產(chǎn)品使用商業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)技術(shù),,其簡(jiǎn)便實(shí)用、技術(shù)創(chuàng)新,、質(zhì)量保證,、可靠耐用已在全世界范圍內(nèi)建立了極高的聲譽(yù)。我們的產(chǎn)品適用于終端用戶(hù),、原始設(shè)備制造商,、IT從業(yè)人員等,。公司創(chuàng)建于1974年,位于美國(guó)加州的Temecula,。Opto 22產(chǎn)品在世界范圍內(nèi)通過(guò)分銷(xiāo)商,,合作伙伴或系統(tǒng)集成商銷(xiāo)售。更多信息,,請(qǐng)聯(lián)系

Opto 22 上海代表處 021-58358249   [email protected]

www.opto22.com

 

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