Kun kosketat lämmintä pintaa ja melkein poltat sormesi, on lämpötila noin 60 °C. Jos edellä mainitun mittausperiaatteen tarkkuus ei riitä on syytä siirtyä vakavasti otettavampaan mittaustapaan. Teollisuuden instrumentoinnissa käytetään yleisimmin vastus- ja termoelementtejä lämpötilan jatkuvaan mittaamiseen.
Anturityyppi
Vastusantureista ehdottomasti yleisin anturityyppi on Pt-anturi. Lyhenne Pt tarkoittaa platinavastusta. Mutta miksi juuri platina? Koska platinan sähköinen vastus muuttuu melko lineaarisesti lämpötilan muutoksen kanssa. Merkintä Pt100 taas tarkoittaa platina-anturia jonka vastus on 100 ohmia 0 °C lämpötilassa. Lämpötilan noustessa vastus nousee ja lämpötilan laskiessa vastus pienenee. Muutoksen suuruus on noin 0,39 ohmia per °C. Käytännössä siis mitattaessa lämpötilaa Pt100 anturilla mitataan platinavastuksen sähköistä vastusta. Käyttökelpoinen mittausalue Pt100 anturille on -200…550 °C. Platinavastusta ei voida suoraan johtimista roikottaen liittää prosessiin vaan vastusanturin päällä on aina eriste ja mittaussauva. Useimmin tämä ohutseinämäinen sauva on vielä erillisen suojaputken tai suojataskun sisällä. Suojaputki suojaa sauvaa mekaaniselta kuormalta, mutta tuo toisaalta viivettä mittaukseen. Monesti suojaputki on prosessipaineen pitävä osa ja mahdollisesti vioittunut anturi voidaankin vahtaa uuteen prosessin käydessä. Platinavastusanturi on siis sijoitettu mittaussauvan perälle ja anturilta tulevan johtimet tuodaan mittaussauvan toiseen päähän usein kytkentäalustaan, joka taas sijaitsee kytkentäkotelon sisällä. On mahdollista että lämpötila-anturi on vain pieni metallinen putki johdon päässä, mutta yleisemmin teollisuudessa käytetään kytkentäkotelolla varustettua anturia. Anturin kytkentäkotelossa kytkentäalustalla voi olla esimerkiksi vain ruuviliittimet tai lisäksi ns. nappilähetin. Vastusarvo voidaan muuttaa 4…20 mA virtaviestiksi joko nappilähettimellä kytkentäkotelon sisällä, lähettimellä kenttäkotelossa tai ilman lähetintä kytkemällä anturi suoraan mittausjärjestelmään. Anturikoteloon sijoitetulla nappilähettimellä saavutetaan hyvä sähköisten häiriöiden suoja heti anturin päässä ja tämän vuoksi se onkin eniten käytetty tapa muuttaa vastusarvo standardi 4…20 mA viestiksi. 4…20 mA viesti voidaan taas kuljettaa pidempiä matkoja ilman viestin heikkenemistä.
Pt100 anturi
Pt100 anturi on saatavilla 2-, 3- ja 4-johdinkytkentäisenä. Tämä tarkoittaa että 2-johdinkytkennällä platinavastuksen molemmista päistä lähtee vain yksi johto. 3-johdinkytkennässä kaksi johdinta toisesta päästä ja yksi toisesta ja 4-johdinkytkennässä molemmista päistä kaksi johtoa. 2-johdinkytkennällä platinavastusarvon lisäksi mittaukseen tulee mukaan johtimien aiheuttama virhevastus, joka ei siis ole haluttu asia. Lyhyillä johdonpituuksilla tämä voi olla kuitenkin hyväksyttävää. 3-johdinkytkennässä platinavastukselta tulevien identtisten johtojen vastuksen saadaan eliminoitua pois mittaustuloksesta ja siten mittauksesta saadaan tarkempi. 4-johdinkytkennässä mitataan todellinen johtovastus ja näin voidaan olla varmoja että johtovastus on kokonaan eliminoitu. Yksi anturisauva voidaan myös varustaa kahdella Pt100 anturilla jos halutaan lisätä mittausvarmuutta. Pt100 antureita on saatavilla eri tarkkuuksilla. Yleisimmät tarkkuusluokat ovat A ja B. Luokan A tarkkuus on ±(0,15+0,002 * t)°C ja B luokalla ±(0,3+0,005 * t)°C. Eli 100 °C lämpötilassa A-luokan anturin tarkkuus on ± 0,35 °C ja B-luokan anturi ± 0,8 °C.
Suojatasku
Lämpötila-anturin suojaputki tai toiselta nimeltään suojatasku voi olla kierreliitännäinen, hitsattava tai pintalämpötilaa mittaava. Erittäin pienillä mekaanisilla kuormilla suojataskua ei tarvita ollenkaan. Suojataskun tarkoitus on nimensä mukaisesti suojata anturisauvaa mekaaniselta ja kemialliselta rasitukselta. Suojataskuissa käytetään yleisesti standardipituisia antureita, mutta mittojen mukaan tehdyt taskut kuuluvat myös Säädön valikoimaan. Kovalle mekaaniselle kulutukselle valitaan paksumpiseinämäinen tasku ja nopeaa reagointia tarvitsevaan sovellukseen ohutseinämäinen suojatasku. Myös suojataskun materiaali valitaan käyttökohteeseen sopivaksi.
Termoelementti
Kun mitattava lämpötila on yli 500 °C niin Pt100 anturi ei ole enää soveltuva anturityyppi vaan on siirryttävä käyttämään termoparia eli termoelementtiä. Termoelementin toiminta poikkea suuresti vastuksen muutokseen perustuvan Pt100 anturin toiminnasta. Termoelementissä on kaksi eri metallista valmistettua lankaa hitsattu toisesta päästä yhteen. Lankojen toisesta päästä eli vertailupisteestä eli ns. kylmästä päästä saadaan mitattua lämpötilaan verrannollinen millivoltti jännite. Langan päiden välisen lämpötilaeron muuttuessa tämä mV-arvo muuttuu. Termoelementin osalta siis myös anturin johtojen toisen pään lämpötilalla on merkitystä koska syntynyt mV-jännite riippuu myös tästä lämpötilasta. Termoelementin lähettimessä on usein kylmän pään kompensointi vakiona. Lähetin siis mittaa paikallisesti lämpötilan jossa kylmäpää on ja suorittaa laskemat ja muunnoksen 4…20 mA viestiksi anturin tyyppi ja nimellisherkkyys huomioiden. Ja jos 4…20 mA lähetin ei ole heti anturin toisessa päässä, niin johdon jatkamiseen tulee käyttää erityistä huomiota ja tähän tarkoitettua jatkojohtoa.
Termoelementtityyppi
Eri materiaaleista tehdyt termoelementit on nimetty eri kirjaimilla. Yleisimmät termoelementtityypit ovat K, S ja B. Jokaisella tyypillä on eri mittausalue ja herkkyys µV/°C. Esimerkiksi K-anturin toinen johdin on Nikkeli-Kromi seosta ja toinen johdin Nikkeliä. S-termoelementillä taas Platina-10% Rhodium seos – Platina ja B-termoelementillä Platina-30% Rhodium seos – Platina-6% Rhodium seos. Mitä kuumempaan lämpötilaan mennään sitä kalliimpia ovat anturimateriaalit. Lisäksi kuumemmissa olosuhteissa tarvitaan suuremmat johdinhalkaisijat, joka myöskin nostavat anturin hintaa. Kuumissa olosuhteissa myös anturitaskun materiaaliin tulee kiinnittää huomiota että anturi kestää mekaanisen rasituksen myös kuumana. Tarkkuuden osalta termoelementit pääsevät tyypistä riippuen ±1…3 °C tarkkuuteen
K-termoelementti on tyypiltään yleisin ja mittausalue on noin -200…1100 °C
S-termoelementillä mittausalue on noin 600…1600 °C
B-termoelementillä mittausalue on noin 600…1800 °C
Aplisens S.A
Aplisens valmistaa lämpötilamittarit, painemittarit, virtausmittarit, pintamittarit ja toimilaitteiden asennoittimet. Tehtaat sijaitsevat Puolassa Varsovassa ja mittareita valmistetaan tuhansia vuodessa. Olemme Suomessa valmistajan edustaja ja virallinen maahantuoja.
Lisätietoa meidän tuotteista;
https://saato.fi/tuote-kategoria/lampotilamittaus/
Lisätietoa valmistajasta Aplisens;
