حسگرهای دمای جامد{0}}حالت جامد چگونه ترموکوپل‌ها را در-هیترهای PTFE نسل بعدی جایگزین می‌کنند؟

برای یک قرن، ترموکوپل قابل اعتماد، پایه اصلی اندازه گیری دما بوده است. ولتاژ ضعیفی تولید می کند که باید به دقت تقویت شود و پیوند سرد-تصحیح شود. در داخل سرهای ترمینال بخاری های غوطه وری PTFE، نسل جدیدی از حسگرهای دمایی دیجیتالی کوچک و جامد- که تمام این پیچیدگی ها را روی یک تراشه سیلیکونی جمع می کنند، شروع به ظهور کرده است. همانطور که سیستم‌های گرمایش صنعتی به طور فزاینده‌ای به هم مرتبط می‌شوند و{5}}عیب‌یابی می‌شوند، این دستگاه‌های نیمه‌رسانای کوچک معماری اندازه‌گیری دما را تغییر می‌دهند.

در روند رو به افزایش جایگزینی هیتر PTFE سنسور دمای حالت جامد، تاکید از تفسیر سیگنال آنالوگ به سمت گره‌های حسگر دیجیتال یکپارچه تغییر می‌کند که نصب را ساده می‌کند، ثبات را افزایش می‌دهد و پیچیدگی تعمیر و نگهداری را کاهش می‌دهد.

چرا ترموکوپل های سنتی بر بخاری های PTFE غالب شدند؟
ترموکوپل ها به دلیل دوام، مقرون به صرفه بودن و توانایی تحمل دمای بسیار بالا، به سنسور استاندارد دمای صنعتی تبدیل شده اند. در هیترهای غوطه‌وری PTFE، از گذشته از ترموکوپل‌ها برای نظارت استفاده می‌شده است:

دمای مایع فرآیند

دمای غلاف بخاری

محافظت در برابر گرمای بیش از حد

سیستم های پیشگیری از آتش سوزی خشک-

ایده ساده است. دو سیم فلزی مختلف ولتاژ کوچکی متناسب با اختلاف دما ایجاد می کنند. با این حال، سادگی نوک سنسور پیچیدگی بیشتری را در سایر نقاط سیستم ایجاد می کند.

پیچیدگی پنهان ترموکوپل ها
سیگنال ترموکوپل بسیار کوچک و مستعد نویز الکتریکی است. برای عملکرد قابل اعتماد، شما نیاز دارید:

سیم کششی مخصوص

جبران برای اتصالات سرد

تقویت سیگنال

محافظت در برابر تداخل

روش‌های زمینی دقیق

دریفت سیگنال و خرابی اتصال می تواند عدم قطعیت بیشتری را در مورد کابل های طولانی ایجاد کند.

با انتقال سیستم‌ها به سیستم‌های اتوماسیون دیجیتال و تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌کننده، مدیریت این محدودیت‌های آنالوگ در محیط‌های صنعتی چالش برانگیز چالش‌برانگیزتر می‌شود.

صعود{0}حسگرهای دمای دیجیتال حالت جامد
حسگرهای دما مبتنی بر سیلیکون{0}معاصر، ارتباطات دیجیتال، تقویت، سنجش، و کالیبراسیون را در یک تراشه نیمه هادی ترکیب می کنند.

سنسورهای دمای سیلیکون چگونه کار می کنند
مفهوم bandgap، که بیان می‌کند که رفتار ولتاژ پیش‌بینی‌شده یک اتصال نیمه‌رسانا با دما متفاوت است، توسط بسیاری از دستگاه‌ها استفاده می‌شود. مدار داخلی این رفتار را مستقیماً به یک خروجی دیجیتال کالیبره شده تبدیل می کند.

این سنسور به جای ارسال ولتاژهای آنالوگ کوچک، از اینترفیس های استاندارد شده مانند اینها برای برقراری ارتباط دیجیتالی استفاده می کند:

I'C

1-سیم

این بر کل فلسفه اندازه گیری تأثیر می گذارد.

سنسور به جای اینکه یک منبع سیگنال آنالوگ غیرفعال باشد، به یک گره دیجیتال هوشمند تبدیل می شود.

مزایا در کاربردهای گرمکن PTFE
جایگزینی هیتر PTFE سنسور دمای جامد به دلیل تعدادی از مزایای مفید در سیستم های پردازش حرارتی، روز به روز محبوب تر می شود.

کالیبراسیون کارخانه برای زندگی
اکثر سنسورهای دیجیتالی که برای مصارف صنعتی در نظر گرفته شده اند در طول تولید در کارخانه کالیبره می شوند. الزامات دقت معمولی به شرح زیر است:

±0.5 درجه \\pm 0.5^\\circ\\mathrm{C}±0.5 درجه

در سراسر محدوده دما، از جمله:

•40 درجه کمتر یا مساوی T کمتر یا مساوی 125 درجه -40 درجه کمتر یا مساوی T کمتر یا مساوی 125 درجه T \\leq 125 درجه -40 درجه کمتر یا مساوی T کمتر یا مساوی 125 درجه

از آنجایی که داده های کالیبراسیون به صورت داخلی نگهداری می شوند، نیازی به مدارهای جبران سرد{0}}پیوند یا کالیبراسیون میدانی نیست.

سیم کشی ساده شده
ارتباطات دیجیتال نیاز به سیم پسوند ترموکوپل و اتصالات حساس به قطبیت-را حذف می کند.

یک کابل پایه ولتاژ پایین-می تواند حمل کند:

قدرت

داده های مربوط به دمای دیجیتال

اطلاعات تشخیصی

سنسورهای متعدد ممکن است گذرگاه ارتباطی یکسانی را به اشتراک بگذارند که به طور قابل توجهی دسته سیم‌های بخاری را ساده کرده و هزینه نصب را کاهش می‌دهد.

افزونگی ساده تر
طرح‌های دیجیتالی، افزونگی را بسیار ساده‌تر می‌کنند. چندین سنسور دما می توانند روی یک کابل بدون نیاز به کانال های ورودی آنالوگ جداگانه کار کنند.

این امکان را فراهم می کند:

تایید دو درجه حرارت

مانیتورینگ بیش از{0} دما اضافی

قفل های ایمنی جداگانه

تشخیص حرارتی گسترده

چنین افزونگی در پردازش نیمه هادی، گرمایش شیمیایی و کاربردهای آبکاری دقیق در حال تبدیل شدن است.

ادغام در مجموعه های بخاری PTFE
سنسورهای دمای دیجیتال را می توان با استفاده از روش های بسته بندی مشابه ترموکوپل های سنتی، به صورت فیزیکی در سیستم های بخاری PTFE ادغام کرد.

نکات حسگر محصور شده در PTFE
تراشه نیمه هادی معمولاً در داخل یک مجموعه پروب کوچک قرار می گیرد و درون یک نوک PTFE یا فلوروپلیمر مقاوم در برابر مواد شیمیایی قرار می گیرد.

پس از آن، مجموعه را می توان در موارد زیر قرار داد:

ترموول ها

لوله کشی خارجی

پورت هایی برای نظارت بر منطقه سرد

مسکن برای پایانه های بخاری

این امکان قابلیت اندازه گیری دیجیتال را در عین حفظ مقاومت شیمیایی فراهم می کند.

واکنش سریعتر به گرما
زمان پاسخگویی یک مزیت غیرمنتظره است.

در مقایسه با مجموعه‌های اتصال ترموکوپل معمولی، جرم حرارتی یک تراشه سنسور سیلیکونی فوق‌العاده کوچک است. تحت برخی شرایط، تغییرات دما ممکن است به دلیل گرم شدن سریع بدنه حسگر، سریعتر احساس شود.

کاهش اینرسی حرارتی ممکن است افزایش دهد:

ثبات کنترل فرآیند

سرعت تشخیص آتش خشک-

جلوگیری از افزایش دما

زمان‌های پاسخ سریع‌تر می‌تواند منجر به تحمل فرآیندهای کوچک‌تر در سیستم‌های گرمایش شیمیایی بسیار تنظیم‌شده شود.

رقابت در هزینه با ترموکوپل
از لحاظ تاریخی، حسگرهای دمای نیمه هادی، الکترونیک تخصصی نامناسب برای کاربردهای صنعتی در نظر گرفته می شدند. این فرض به سرعت تغییر کرده است.

کاهش هزینه های نیمه هادی ها
ساخت{0}}نیمه هادی در مقیاس بزرگ به طور قابل ملاحظه ای قیمت حسگر را کاهش داده است. سنسورهای دمای دیجیتال مدرن اکنون با ترموکوپل های معمولی در همان کلاس دقت صنعتی قابل مقایسه هستند.

همزمان حذف:

مدار اتصال سرد-

تقویت کننده هایی که آنالوگ هستند

کابل تخصصی

سخت افزار اضافی برای تهویه سیگنال

می تواند هزینه کلی سیستم را حتی بیشتر کاهش دهد.

ادغام به جای آزمایشی بودن، از نظر اقتصادی برای تولیدکنندگان بخاری OEM جذاب می شود.

محدودیت های دما و کنترل حرارتی
حسگرهای{0}حالت جامد علیرغم مزایایی که دارند، هنوز محدودیت‌های حرارتی قابل توجهی دارند.

حداکثر دمای عملیاتی
اکثر سنسورهای دمای دیجیتال مبتنی بر سیلیکون برای عملکرد مداوم بین:

125 درجه کمتر یا مساوی Tmax کمتر یا مساوی 150 درجه 125 درجه کمتر یا مساوی Tmax کمتر یا مساوی 150 درجه T_{max} \\leq 150 درجه 125 درجه کمتر یا مساوی Tmax کمتر یا مساوی 150 درجه

این محدودیت مشکلاتی را در مناطق غوطه‌وری مستقیم{0}}در دمای بالا ارائه می‌کند.

اگرچه خود بخاری‌های غوطه‌وری PTFE معمولاً در دمای کمتر از 110 درجه کار می‌کنند، لکه‌های داغ جدا شده در نزدیکی المنت گرمایشی ممکن است از محدودیت‌های قابل قبول دستگاه‌های نیمه‌رسانا تجاوز کنند، اگر عایق حرارتی کافی نباشد.

بهترین مکان برای سنسورهای دیجیتال
به همین دلیل، حسگرهای حالت جامد به ویژه برای موارد زیر مناسب هستند:

نظارت بر منطقه سرد-

لوله کشی خارجی

حلقه های گردش خون را برگردانید

مانیتورینگ سر ترمینال

تایید دمای ثانویه

قبل از نصب سنسورهای نیمه هادی در کنار قسمت هایی از غلاف که به طور مداوم گرم می شوند، کنترل حرارتی دقیق ضروری است.

ترموکوپل‌های سنتی با این وجود در شرایط دمای بسیار بالا مزایایی دارند.

روندهای آینده در سیستم های بخاری هوشمند
تغییر به سمت سنجش دیجیتال با پیشرفت های کلی تر در اتوماسیون صنعتی مطابقت دارد.

سیستم های بخاری PTFE در حال ظهور به طور فزاینده ای شامل:

تشخیص تعبیه شده

تعمیر و نگهداری پیش بینی

ارتباطات شبکه ای

نظارت مبتنی بر ابر-

سیستم های کنترل هوشمند

از آنجایی که اندازه گیری از قبل به صورت دیجیتالی در دسترس است، سنسورهای دمای دیجیتال به طور طبیعی در این اکوسیستم ها قرار می گیرند.

سنسور دما در بسیاری از طرح های معاصر از یک جزء اندازه گیری غیرفعال به یک دستگاه ارتباطی فعال تغییر می کند.

در نتیجه
در برخی از کاربردهای بخاری PTFE، حسگرهای دمای دیجیتال حالت جامد به تدریج جای ترموکوپل‌های معمولی را می‌گیرند زیرا می‌توانند هزینه کم- افزونگی، بهبود ثبات اندازه‌گیری و ساده‌سازی سیم‌کشی را داشته باشند. تهویه یکپارچه سیگنال، رابط های ارتباطی دیجیتال مانند I²C و 1-Wire، و کالیبراسیون کارخانه، بسیاری از پیچیدگی های مربوط به سیستم های ترموکوپل آنالوگ را به حداقل می رساند.

این سنسورها برای مناطق سرد، لوله‌کشی بیرونی و سیستم‌های نظارت هوشمند ایده‌آل هستند، حتی اگر محدودیت‌های حداکثر دما همچنان از قرار گرفتن آنها در نزدیکی گرم‌ترین مکان‌های گرمایشی جلوگیری می‌کند. پیش‌بینی می‌شود که پذیرش در سراسر صنایع پردازش حرارتی، با دقت به 0.5± درجه و هزینه‌هایی که اکنون با سیستم‌های حسگر کلاسیک قابل مقایسه است، به رشد خود ادامه دهد.

آخرین بقایای آنالوگ صنعتی به تدریج تسلیم حیله گری الکترونیک معاصر می شود.