Gall, gall gwresogydd PFA weithredu fel gwresogydd synhwyro ei hun trwy fesur gwrthiant ei wifren wresogi fewnol, sy'n newid yn rhagweladwy gyda thymheredd. Mae'r elfen wresogi fel arfer yn aloi nicel-cromiwm (Ni-Cr 80/20) gyda chyfernod gwrthiant tymheredd (TCR) o tua 0.01–0.015% y radd (100–150 ppm/ gradd ). Mae hyn yn isel o'i gymharu â metelau pur (platinwm RTD: 3,850 ppm/ gradd ) ond yn fesuradwy gydag electroneg fanwl gywir. Ar gyfer gwresogydd 6 kW (gwrthiant ≈ 10 Ω ar 20 gradd ), mae codiad tymheredd 100 gradd yn cynyddu gwrthiant 0.12-0.18 Ω (1.2-1.8%). Trwy fesur foltedd a cherrynt (neu ddefnyddio cylched pont), mae'r rheolydd yn cyfrifo gwrthiant ac yn canfod tymheredd cyfartalog y wifren. Mae'r defnydd deuol hwn yn dileu thermocwl neu RTD ar wahân, yn lleihau pwyntiau treiddio, ac yn lleihau cost. Fodd bynnag, mae cywirdeb wedi'i gyfyngu i ± 3-5 gradd oherwydd y graddiannau TCR isel a thymheredd ar hyd y wifren. Ar gyfer ceisiadau sydd angen ± 1 gradd, mae angen synhwyrydd ar wahân o hyd.
Egwyddor Gweithredu
Mae gwrthiant y wifren wresogi yn dilyn R(T)=R₀ × [1 + × (T – T₀)], ble mae'r TCR. Ar gyfer Ni-Cr 80/20, ≈ 130 ppm/ gradd (0.00013/ gradd ). Ar 20 gradd , R₀=10 Ω. Ar 120 gradd , R=10 × [1 + 0.00013 × 100]=10 × 1.013=10.13 Ω. Y newid yw 0.13 Ω. I fesur hyn yn gywir, rhaid i'r rheolydd fod â chydraniad gwell na 0.01 Ω. Mae hyn yn gofyn am gysylltiad pedair-gwifren (Kelvin) i ddileu gwallau gwrthiant plwm. Byddai mesuriad dwy wifren syml yn cael ei foddi gan wrthiant plwm (0.1–0.5 Ω). Gall cylched bont (pont Wheatstone) gyda gwrthydd cyfeirio manwl gyflawni cydraniad 0.005 Ω, gan roi cywirdeb ±2-3 gradd.
Cymhariaeth â Synwyryddion Tymheredd Penodedig
| Paramedr | Gwresogydd synhwyro ei hun (Ni-Cr) | Thermocouple Integredig (Math J/K) | RTD integredig (Pt100) |
|---|---|---|---|
| TCR (ppm/ gradd ) | 100–150 | Dd/B (effaith Seebeck) | 3,850 |
| Sensitifrwydd | 0.013 Ω/ gradd (10 Ω) | 50 µV/ gradd | 0.38 Ω/ gradd |
| Cywirdeb | ±3-5 gradd | ±1-2 gradd | ±0.3-0.5 gradd |
| Amser ymateb (eiliadau) | 10-30 (màs gwifren) | 1–5 (cyffordd fach) | 2–8 (elfen fach) |
| Cost ychwanegol | $5 (electroneg) | $20–50 (synhwyrydd + gwifren) | $30–100 (synhwyrydd + gwifren) |
| Treiddiadau | 2 wifren (pŵer yn unig) | 4 gwifren (pŵer + synhwyrydd) | 4-6 gwifrau |
| Modd methu | Cylched agored (gwresogydd yn methu) | Gall synhwyrydd fethu ar wahân | Gall synhwyrydd fethu ar wahân |
| Cais gorau | -cost isel, heb fod yn hanfodol | Diwydiannol cyffredinol | Rheolaeth fanwl gywir |
Dylunio Cylched ar gyfer Hunan-Synhwyro
Mae dull syml yn defnyddio -gwrthydd synhwyro cerrynt (shunt) mewn cyfres gyda'r gwresogydd. Mae'r microreolydd yn mesur foltedd ar draws y siynt (cerrynt) a foltedd ar draws y gwresogydd. Mae'n cyfrifo R_heater=V_heater / I. Trwy samplu ar 1–10 Hz a hidlo (cyfartaledd) dros 10–20 cylchred pŵer, mae sŵn o AC yn cael ei leihau. Ar gyfer gwresogyddion a reolir gan SCR, mesurwch yn ystod y cylch ar-pan fydd y cerrynt yn sefydlog. Ar gyfer trosglwyddiadau cyflwr solid (sero-trawsnewid), mesurwch ar bwynt canol yr hanner-cylch.
Mae'r tymheredd wedyn yn deillio o R_heater. Mae angen graddnodi: gweithredwch y gwresogydd ar dymheredd hysbys (ee, mewn baddon iâ, dŵr berwedig) a chofnodwch R.
Terfynau Cywirdeb Ymarferol
| Ffactor | Cyfraniad Gwall | Lliniaru |
|---|---|---|
| Amrywiad TCR (swp i swp) | ±10–20% o ddarllen | Graddnodi fesul gwresogydd |
| Graddiant tymheredd ar hyd gwifren | ±2–5 gradd (cyfartaledd vs. man problemus) | Defnyddiwch gyfartaledd ar gyfer rheoli |
| Gwrthiant plwm (2-wifren) | ±2-10 gradd | Defnyddiwch 4-wifren (Kelvin) |
| Sŵn o bŵer AC | ±1-3 gradd | Hidlo, samplu cydamserol |
| Heneiddio (ocsidiad gwifren) | ±0.5–1 gradd / blwyddyn | Ail-raddnodi'n flynyddol |
| Hunan-gwresogi gwrthydd synnwyr | ±0.5 gradd | Defnyddiwch gwrthydd tempco isel (10 ppm) |
Enghraifft Maes
Roedd gwneuthurwr baddon dŵr labordy eisiau lleihau cost trwy ddileu'r thermocwl ar wahân. Fe ddefnyddion nhw wresogydd PFA 500 W (R₀=48 Ω) gyda chylched synhwyro hunan-. Rhoddodd graddnodi gywirdeb ±2 gradd dros 30–100 gradd . Ar gyfer eu cymhwyso (samplau biolegol, ±5 gradd yn dderbyniol), roedd hyn yn ddigonol. Fe wnaethon nhw arbed $8 y gwresogydd. Ar gyfer adweithydd fferyllol a oedd angen ±0.5 gradd , roedd yn cadw RTD ar wahân. Roedd y cysyniad hunan-synhwyro yn gweithio ar gyfer cynhyrchion cost isel, manwl gywir.
Cyfyngiadau a Rhybuddion
Nid ar gyfer{0}}rhaglenni hanfodol diogelwch: Os bydd y rheolydd yn methu â mesur gwrthiant, gall orboethi'r gwresogydd. Ychwanegwch ffiws thermol ar wahân neu -thermostat terfyn uchel.
Rhaid i'r gwresogydd gael ei bweru i synhwyro tymheredd: Pan fydd y gwresogydd i ffwrdd, ni all y rheolydd fesur tymheredd (dim cerrynt). Defnyddio pwls foltedd isel cyfnodol (ee, 5 VDC) i fesur ymwrthedd oer. Mae hwn yn ddull hysbys: cymhwyso foltedd synnwyr bach (rhy isel i achosi gwresogi) a mesur cerrynt. Mae angen cylchedwaith ychwanegol.
Mae mannau poeth yn anweledig: Mae'r dull hunan-synhwyro yn mesur tymheredd gwifren cyfartalog, nid yr uchafswm. Ni fydd man problemus (ee, o raddfa) yn cael ei ganfod. Mae hyn yn risg diogelwch.
Casgliad: Hunan{0}}Mae Synhwyro'n Gweithio ar gyfer Cymwysiadau Cywirdeb Isel-Cost Isel-
Gellir defnyddio gwresogydd PFA fel synhwyrydd tymheredd gwrthiant (RTD) trwy fesur ei wrthwynebiad gwifren, gan ddileu synhwyrydd tymheredd ar wahân. Gyda chysylltiad pedair-gwifren (Kelvin) a chylched pont drachywir, mae cywirdeb o ±3–5 gradd yn gyraeddadwy. Mae hyn yn lleihau cost a phwyntiau treiddio. Fodd bynnag, mae TCR isel Ni-Cr (130 ppm/ gradd ) yn cyfyngu ar gywirdeb o'i gymharu â RTDs pwrpasol. Mae hunan-synhwyro yn addas ar gyfer baddonau dŵr, tanciau platio, a chymwysiadau eraill lle mae rheolaeth ±5 gradd yn dderbyniol. Ar gyfer rheolaeth fanwl gywir (±1 gradd ) neu wasanaeth hanfodol diogelwch, defnyddiwch thermocwl neu RTD ar wahân. Gall y gwresogydd synhwyro ei hun, ond nid yn berffaith. Am synnwyr rhad a siriol, hunan-. Ar gyfer manwl gywir a diogel, ychwanegwch synhwyrydd. Gwybod y terfynau, dewiswch yn ddoeth.
