Regole di corrispondenza dei cavi di compensazione per termocoppia di tipo pin ed errori comuni di cablaggio
La termocoppia di tipo pin ad alta precisione non può garantire la precisione nominale senza il corretto abbinamento del cavo di compensazione. Numerosi progetti investono in sensori termocoppia di tipo pin di alta qualità, ma utilizzano cavi di prolunga non corrispondenti o di bassa qualità, introducendo errori di misurazione aggiuntivi che superano di gran lunga la tolleranza intrinseca del sensore. La selezione del cavo di compensazione e la pratica del cablaggio meritano la stessa attenzione della conferma dei parametri del corpo del sensore. Secondo l'esperienza pratica, durante l'implementazione in siti industriali si verificano ripetutamente diversi tipici errori di cablaggio.
I tipi di cavi di compensazione si dividono in grado di estensione e grado di compensazione. Il cavo di estensione adotta lo stesso materiale in lega del filamento della termocoppia. Mantiene precise caratteristiche di temperatura del potenziale termoelettrico entro un ampio intervallo di temperature, adattandosi alla trasmissione del segnale a lunga distanza per requisiti di alta precisione. Il cavo di grado di compensazione utilizza una lega sostitutiva a basso costo le cui proprietà termoelettriche corrispondono alla termocoppia solo entro un intervallo di temperatura limitato. Il suo costo rimane inferiore, ma l'errore di misurazione aumenta notevolmente quando la temperatura di funzionamento del cavo supera l'ambito specificato. L'uso misto di cavi di estensione e di compensazione all'interno di un circuito di misura creerà un offset aggiuntivo.
L'inversione di polarità costituisce uno degli errori di cablaggio più frequenti. I fili positivo e negativo del cavo di compensazione devono corrispondere rigorosamente alla polarità positivo-negativo della termocoppia. Una volta invertita la polarità, l'errore generato equivale al doppio della differenza di temperatura esistente lungo il percorso del cavo di compensazione. Tale difetto non può essere rilevato mediante una semplice ispezione visiva; il valore della temperatura visualizzato si discosta notevolmente senza un messaggio di allarme evidente.
La fluttuazione della temperatura della giunzione fredda esposta comporta un'altra fonte di errore. Il principio di misurazione della termocoppia richiede che sia nota la temperatura della giunzione di riferimento. Se la giunzione fredda del cavo di compensazione si trova in una posizione con violente oscillazioni di temperatura, l'algoritmo di compensazione della giunzione fredda interna dello strumento non può funzionare in modo accurato, producendo un offset di lettura in tempo reale. L'installazione di una giunzione fredda all'interno di un armadio per strumenti a temperatura stabile rappresenta una pratica consigliata.
Un funzionamento improprio della schermatura e della messa a terra distrugge l'effetto di soppressione del rumore. La messa a terra a doppia estremità del cavo di compensazione schermato forma un circuito ad anello di terra e introduce un nuovo segnale di interferenza. Dovrebbe essere implementata solo la messa a terra single-end sul terminale lato strumento, mentre lo strato di schermatura lato sensore rimane flottante.
Tabella comparativa delle origini degli errori per la tipica configurazione errata del cavo di compensazione:
表格
| Pratica di cablaggio non corretta | Entità stimata dell'errore di misurazione | Caratteristica di guasto |
|---|---|---|
| Inversione di polarità del cavo di compensazione | 5‑15 gradi | Grave deviazione fissa, non correlata alla temperatura del punto di misurazione |
| Cavo di grado compensativo utilizzato oltre l'intervallo di temperatura nominale | 2‑8 gradi | L'errore cambia in base alla temperatura ambiente del percorso del cavo |
| Messa a terra a doppia estremità per lo strato schermante | 3‑12 gradi | Jitter casuale aggravato dall'avvio del motore nelle vicinanze |
| Giunto freddo posizionato in posizione di oscillazione termica | 1‑6 gradi | La lettura varia in base alla temperatura ambiente del mobile |
Molti utenti trattano erroneamente il cavo di compensazione come un normale filo di rame a due nuclei. Il normale filo di rame non è in grado di riprodurre il potenziale termoelettrico caratteristico della lega della termocoppia. Anche il filo di rame di grosso spessore produrrà un enorme offset di misurazione quando si sostituisce il cavo di compensazione della termocoppia dedicato.
Uno schema di cablaggio ragionevole conferma il grado della termocoppia, seleziona il cavo di grado di estensione o di compensazione corrispondente, garantisce il corretto collegamento della polarità e il processo di schermatura-messa a terra standard. Il servizio professionale di configurazione di supporto della termocoppia di tipo pin fornisce un sensore completo più una proposta di cavo di compensazione abbinato per l'integrità del circuito di misurazione.
