העיקרון של פיצוי צומת קר של צמד תרמי הוא ביטול השפעת שינויי טמפרטורת הצומת הקרים על תוצאות מדידת הטמפרטורה באמצעים טכניים, תוך הבטחת הערך הנמדד משקף במדויק את הטמפרטורה האמיתית של הצומת החם. היות והפוטנציאל התרמואלקטרי של המוצא של צמד תרמי תלוי בהפרש הטמפרטורה בין צומת החמים והקרים, וטבלת הכיול שלו מבוססת על 0 מעלות בצומת הקר, כאשר טמפרטורת הצומת הקרה חורגת מ-0 מעלות או משתנה, הדבר יגרום לשגיאות מדידת טמפרטורה. לכן יש צורך בפיצוי.
I. עקרון ליבה: מדוע טמפרטורת הצומת הקרה משפיעה על המדידה?
דוגמה: שימוש בצמד תרמי מסוג K למדידת הטמפרטורה של תנור, הפוטנציאל התרמואלקטרי הנמדד הוא 39.17 mV.
אם מניחים בטעות שהצומת הקרה הוא 0 מעלות, הטמפרטורה שנמצאת בטבלה היא בערך 950 מעלות; טמפרטורת הצומת הקרה בפועל היא 30 מעלות (המקבילה לפוטנציאל של 1.20 mV), ואז הפוטנציאל התרמו-אלקטרי האמיתי הוא 39.17 + 1.20=40.37 mV, המקביל לטמפרטורה של כ-980 מעלות ;
השגיאה היא עד 30 מעלות! לכן, מהות הפיצוי היא להשוות את צומת הקור שאינו 0 מעלות ל-0 מעלות.
II. שיטות תגמול עיקריות ועקרונות פעולתן
1. שיטת אמבט נקודת הקפאה (טמפרטורה קבועה פיזית)
עיקרון: הצומת הקרה ממוקם בתערובת קרח-מיים, מכריחה T0=0 מעלות, עונה על תנאי טבלת הכיול.
מאפיינים: דיוק גבוה ביותר, משמש כשיטת מעבדה סטנדרטית, אך קשה ליישום בשטח.
2. שיטת חוט פיצוי (הרחבת צומת קרה)
עיקרון: באמצעות חוטים זולים עם מאפיינים תרמו-אלקטריים הדומים לצמד התרמי, הצומת הקר מורחב לחדר הבקרה היציב-בטמפרטורה, ומפחית הפרעות סביבתיות.
נקודות מפתח: יש להתאים את הצמד התרמי לאינדקס המתאים (למשל, סוג KX עבור סוג K), וטמפרטורת נקודת החיבור לא תעלה על 100 מעלות.
3. שיטת פיצוי גשר (פיצוי חומרה אוטומטי)
עיקרון: גשר לא מאוזן מחובר בסדרה במעגל המדידה. זרוע אחת משתמשת בנגד נחושת RCuR Cu, שהתנגדותו משתנה עם טמפרטורת הצומת הקר. כאשר טמפרטורת הצומת הקרה עולה, הפוטנציאל התרמו-אלקטרי יורד, אך הגשר יוצר מתח פיצוי חיובי ΔV
ΔV. שני המתחים מונחים על גבי כדי לייצב את פוטנציאל הכניסה הכולל.
שיקולי עיצוב: הגשר מאוזן בתחילה בטמפרטורת ייחוס (למשל, 20 מעלות); כיוון מתח הפיצוי מנוגד לשינוי הפוטנציאל התרמו-אלקטרי, משיג ביטול אוטומטי; בשימוש נרחב במכשירי בקרת טמפרטורה מסורתיים.
4. שיטת פיצוי תוכנה (פיצוי דיגיטלי אינטליגנטי)
עקרון: מיקרו-מעבד אוסף את טמפרטורת הצומת הקר בזמן אמת (בדרך כלל באמצעות חיישן Pt100 או NTC), מחשב E(T0,0) מטבלה ומוסיף אותו ל-E(T,T0) הנמדד כדי לקבל את הפוטנציאל הכולל כאשר טמפרטורת הצומת הקר המקבילה היא 0 מעלות.
יישום נוסחה:
E(T,0)=E(T,T0)+E(T0,0)
E(T,0)=E(T,T0)+E(T0,0)
יתרונות: דיוק גבוה, תומך במספר סוגים של צמדים תרמיים, ניתן לשילוב במערכות PLC/DCS, ומהווה פתרון מיינסטרים למכשירים חכמים מודרניים.
הסבר מפורט על עקרון מדידת טמפרטורת צמד תרמי ושיטת פיצוי צומת קר
אוואטר: פושאן ז'יליאן
ניתוח מלא של טכנולוגיית פיצוי צומת קר תרמי בתעשייה... העדכונים של @Foshan Zhilian
אוואטר: פושאן ז'יליאן
5. שיטת התאמת נקודת אפס מכנית למכשיר
עיקרון: נקודת האפס המכנית של מכשיר התצוגה מותאמת מראש- לערך הטמפרטורה הנוכחי של הצומת הקר, כך שהקריאה משקפת ישירות את טמפרטורת הצומת החמה.
מגבלות: ישים רק במצבים שבהם טמפרטורת הצומת הקרה קבועה; נדרשת התאמה מחדש לאחר שינויי טמפרטורה.
III. עקרונות מפתח ביישומים הנדסיים
יש להרחיק את צומת הקור ממקורות חום כדי למנוע תנודות טמפרטורה דרסטיות;
כל נקודות החיבור חייבות להיות מבודדות היטב כדי למנוע התנגדות למגע מלהציג שגיאות;
כייל באופן קבוע את כל מערכת מדידת הטמפרטורה כדי להבטיח את יעילות הפיצוי;
תעדוף שיטות פיצוי עם רמה גבוהה של אוטומציה (כגון פיצוי תוכנה), המתאימות במיוחד לאתרים תעשייתיים בווהאן שבהם יש הבדלי טמפרטורות גדולים ביום-בלילה, מה שמקשה לשמור על דיוק עם פיצוי ידני.
