إن المشكلة التي أثرتها فيما يتعلق بالأخطاء الناجمة عن مقاومة الأسلاك في أنظمة التشغيل الساخن تؤثر بالفعل على دقة التحكم في درجة الحرارة. إنني أتفهم الإحباط الذي ينشأ عندما تؤدي التغيرات الدقيقة في المقاومة إلى انحراف في درجة الحرارة، وبالتالي المساس بتماسك المنتج؛ بعد كل شيء، القياس الدقيق لدرجة الحرارة هو حجر الزاوية في الإنتاج المستقر.
في أنظمة التشغيل السريع، تنشأ الأخطاء الناجمة عن مقاومة الأسلاك في المقام الأول من التقلبات في قيم مقاومة كابلات التوصيل. تتراكب هذه التقلبات على حلقة القياس الخاصة بمقياس حرارة المقاومة (مثل PT100)، مما يتسبب في قراءة درجة الحرارة المعروضة إما أعلى أو أقل من القيمة الفعلية. يظهر هذا التأثير بشكل خاص في السيناريوهات التي تشتمل على إرسال إشارات لمسافات طويلة-أو تطبيقات تتطلب تحكمًا عالي الدقة في درجة الحرارة-.
I. الآلية وراء أخطاء مقاومة الأسلاك
تستخدم أنظمة العداء الساخن عادة موازين الحرارة المقاومة البلاتينية (على سبيل المثال، PT100) كأجهزة استشعار لدرجة الحرارة. يتضمن مبدأ عملها استنتاج درجة الحرارة عن طريق قياس التغيرات في المقاومة الكهربائية. وفي ظل الظروف المثالية، فإن القيمة المقاسة تعكس فقط مقاومة عنصر الاستشعار نفسه. ومع ذلك، في الممارسة العملية:
تتمتع الأسلاك نفسها بمقاومة متأصلة (حوالي 0.0175 أوم/م للأسلاك النحاسية)، والتي تتناسب طرديًا مع طولها.
عند استخدام نظام توصيل سلكين-، تكون مقاومة السلك (RL) يعمل بشكل متسلسل مع مقياس حرارة المقاومة (RT); وبالتالي فإن المقاومة الكلية التي يقيسها النظام تصبح RT + 2RL.
إذا تركت دون تعويض، فإن النظام سوف يسيء تفسير مقاومة السلك هذه على أنها ارتفاع في درجة الحرارة، مما يؤدي إلى خطأ إيجابي في القياس (أي قراءة عالية بشكل مصطنع).
على سبيل المثال:
فكر في سيناريو باستخدام كبل بطول 10-أمتار-(يمثل مسافة 5-أمتار في اتجاه واحد) مع مساحة مقطع عرضي لسلك نحاسي تبلغ 0.5 مم². ستكون المقاومة الكلية للحلقة السلكية حوالي 0.35 Ω.
بالنظر إلى أن معامل درجة الحرارة لمستشعر PT100 هو 0.385 Ω/ درجة، فإن مقاومة السلك المحددة هذه ستؤدي إلى خطأ في القياس يبلغ تقريبًا +0.9 درجة (أي ستكون القراءة أعلى بمقدار 0.9 درجة من درجة الحرارة الفعلية).
ثانيا. العوامل الرئيسية المؤثرة على أخطاء مقاومة الأسلاك
طول السلك ومساحة المقطع-العرضي
كلما كان السلك أطول وأرق، زادت مقاومته الكهربائية، وبالتالي زاد الخطأ الناتج.
التقلبات في درجة الحرارة المحيطة
تختلف مقاومة الأسلاك النحاسية باختلاف درجة الحرارة (بمعدل +0.4% تقريبًا لكل درجة). إذا كان هناك اختلاف كبير في درجة الحرارة بين خزانة التحكم ومجموعة القالب، فإن مقاومة السلك سوف تخضع لانجراف ديناميكي، مما يؤدي إلى قراءات درجة الحرارة غير المستقرة. طرق التوصيل (أنظمة 2 سلك / 3 أسلاك / 4 أسلاك)
نظام 2-سلك: يعرض أعلى هامش خطأ؛ لا يمكن القضاء على تأثير مقاومة سلك الرصاص.
3-نظام الأسلاك: الحل السائد في التطبيقات الصناعية؛ يعوض مقاومة سلك الرصاص من خلال تصميم الدوائر.
نظام 4-أسلاك (طريقة كلفن):** الطريقة الأكثر دقة؛ يزيل تمامًا تأثير انخفاض الجهد عبر أسلاك الرصاص.
ثالثا. طرق لتقليل أخطاء مقاومة أسلاك الرصاص بشكل فعال
1. استخدم طرق اتصال 3 أسلاك أو 4 أسلاك
نظام 3-الأسلاك: يفترض أن مقاومة أسلاك التوصيل الثلاثة متساوية؛ يلغي تأثير مقاومة الخط من خلال القياس التفاضلي. تستخدم على نطاق واسع في وحدات التحكم في درجة الحرارة عداء الساخنة.
4-نظام الأسلاك: يستخدم مصدر طاقة مستقل وحلقات قياس للتخلص تمامًا من انخفاض جهد سلك الرصاص. مناسب للتطبيقات فائقة الدقة-.
2. استخدم أسلاك توصيل-منخفضة، وعالية-من الموصلية
حدد -أسلاكًا نحاسية مطلية بالفضة بمساحة مقطع عرضي- أكبر من أو تساوي 0.75 مم² لتقليل المقاومة لكل وحدة طول.
تقليل طول الأسلاك وتجنب الكابلات الزائدة عن الحاجة.
3. المعايرة الدورية وتعويض درجة الحرارة
قم بإجراء تعويض الوصلات الباردة- أو معايرة نقطة الصفر-لأنظمة النقل لمسافات طويلة-.
قم بتعيين قيم تعويض مقاومة سلك الرصاص داخل وحدة التحكم في درجة الحرارة (مدعومة بوحدات نهائية مختارة -عالية).
4. تحسين تصميم الأسلاك والحماية
تجنب توجيه أسلاك التوصيل عبر المناطق-ذات درجات الحرارة المرتفعة (على سبيل المثال، بالقرب من نطاقات التسخين) لمنع انحراف المقاومة الناتج عن الحرارة.
استخدم كابلات محمية - مزدوجة لتقليل تأثير التداخل الكهرومغناطيسي على الإشارات الضعيفة.
توصية هندسية: في-سيناريوهات القولبة بالحقن عالية الدقة-مثل تلك الموجودة في صناعات السيارات والصناعات الطبية-يجب تجنب طريقة التوصيل السلكي 2-. يجب إعطاء الأولوية للحلول ثلاثية الأسلاك أو ذات الترتيب الأعلى، جنبًا إلى جنب مع تصميمات التدريع والتأريض المناسبة، لتحقيق دقة التحكم في درجة الحرارة في حدود ±0.5 درجة.
