Verwarming: gebruik van een process calibrator

Process Calibrator

gebruikt in de industrie en meettechniek

Fluke 741

Een process calibrator maakt het mogelijk grootheden te simuleren om zo apparatuur te testen. Een process calibrator kan bijvoorbeeld meetapparatuur (zoals thermokoppels en Pt-weerstanden) simuleren om zo de werking van een systeem te testen. Een dergelijk toestel kan zowel de meetapparatuur (temperatuursondes) simuleren of de sondes zelf uitmeten.

Een sensor gedraagt zich als een variabele weerstand of levert een zeer kleine spanning. De gemeten waarden zijn veel te laag om direct gebruikt te worden.

De meetversterker zet de zeer kleine waarde in een gestandardiseerde waarde. De meetversterker kan doorgaans meerdere apparaten aansturen (aanwijzers, niveau-alarmen,...).

Sensor en meetversterker kunnen in sommige toepassingen gecombineerd worden, bijvoorbeeld een lange meetbuis met op het einde de meetversterker in een halve bol.

Met een eenvoudige decadenbank zoals hierboven kan men een Pt100 aan een bepaalde temperatuur simuleren. De "zwarte doos" bevat een paar geijkte weerstanden (92Ω voor -20°, 100Ω voor 0°, 104Ω voor 10°, 108Ω voor 20°, enz).

Met meer complexe decadenbanken kan men de "temperatuur" instellen op 0.1° nauwkeurig. De temperatuur is nu ingesteld op 50.0°C.

Een digitale calibrator kan niet enkel weerstand-sensoren simuleren, maar ook thermokoppels. Bij een temperatuur van 50° wordt er een spanning van 1.004mV geleverd.

Aansluiting van de calibrator op de meetversterker (in plaats van de thermokoppel).

Temperatuursensoren

Testen van meetversterkers

Een process calibrator kan zich gedragen als een thermokoppel of als een Pt100 of Pt1000.... Binnen het soort sonde zijn er nog verschillende subtypes (K, J,... thermokoppel, Pt100 of Pt1000, ...). Daarmee kan men meetversterkers, thermostaten, en dergelijke afregelen zonder over een oventje en een referentiethermometer te moeten beschikken.

Een voorbeeld: men moet de meetversterker voor een Pt1000 afregelen. De versterker heeft twee afregelpunten, de offset (de meetversterker moet 0V afgeven bij 0°C) en de gain (de versterker moet 1V afgeven bij 100°). In de meeste gevallen is het niet zo gemakkelijk om precies 0°C en 100°C te produceren om de meetversterker te ijken. Men kan echter de sensor vervangen door de process calibrator, en die zal zich gedragen als een Pt1000. Men stelt de "temperatuur" op de calibrator in op 0°, regelt de offset af, stelt de "temperatuur" in op 100° en regelt de gain van de versterker af op 1V. De klus kan in een paar minuten geklaard worden. Nadien wordt de Pt1000 opnieuw aangesloten in de plaats van de calibrator.

Men kan zowel meetversterkers afregelen (deze leveren een spanning of stroom af naargelang de temperatuur). Ook thermostaten kunnen getest worden, waarbij men een temperatuur onder en boven de omschakelpunt simuleert. Mechaniche thermostaten kunnen natuurlijk niet getest worden!

Testen van sensoren

Maar men kan ook sensoren testen: men sluit de temperatuursensor aan op de ingang van de calibrator en die geeft dan de temperatuur aan. Hier moet men wel de temperatuur van de sensor kennen, maar vaak is de fout zo groot dat men direct kan weten of de sensor nog goed is of niet: een open op kortgesloten leiding. De sensoren zijn gebaseerd op fenomenen uit de natuurkunde en de gemeten waarden zijn normaal correct (behalve bepaalde thermokoppels, maar de technici weten dat ze die automatisch om de 5 jaar moeten vervangen).

De calibrator kan dus heel kleine spanningen meten (thermokoppels), weerstanden meten (RTD's zoals Pt100 en Pt1000), maar ook kleine spanningen leveren (zoals een echte thermokoppel) en weerstanden simuleren.

Process signalen

De process signalen zijn de versterkte signalen die de meetomvormers leveren.

De meetversterkers in een installatie zetten de gemeten waarde (bijvoorbeeld de spanning van een thermokoppel of de stroom door een stroomtransfo) om in een gecalibreerde waarde, bijvoorbeeld een spanning van 0 tot 1V. Deze spanningen worden gebruikt in de volledige installatie, voor temperaturen, spanningen, stromen, drukken, enz. Dit maakt het mogelijk één en dezelfde type aanwijzer te gebruiken in de volledige installatie, waarbij men enkel het schaaltje moet vervangen om van een temperatuurmeter een ampèremeter te maken.

Een industrie-standaard is de 4-20mA current loop, waarbij de stroom door de meter van 4 tot 20mA gaat (minimale tot maximale waarde).

De calibrator moet dus ook een gecalibreerde spanning of stroom kunnen leveren om de rest van de keten te kunnen testen, dat wil zeggen de toestellen die volgen op de sensor en de meetomvormer: bijvoorbeeld

om de aanduiders te ijken,
om X/Y schrijvers te controleren dankzij de step-funktie van bepaalde caliobrators) of
om de omschakelpunt van een thermostaat in te stellen.

In vergelijking met een gewone regelbare voeding is de afgegeven spanning of stroom extreem nauwkeurig en stabiel in de tijd.

Verwerking

De calibrator rekent automatisch de waarden uit zodat de gebruiker niet moet werken met tabellen. Dit is bijvoorbeeld een omrekeningstabel voor K thermokoppels. Wenst men een Pt1000 te simuleren op 0°C, dan zal de calibrator zich gedragen als een weerstand van precies 1000Ω. Wenst men een thermokoppel bij 1000°C te simuleren, dan zal de calibrator een spanning van 41.276mV leveren.

De meeste calibratoren kunnen zowel een signaal leveren en een signaal meten (onafhankelijk van elkaar en met een gescheiden massa). De calibrator kan bijvoorbeeld een Pt100 simuleren (weerstand leveren) en terzelfdertijd het resultaat van de meetversterker tonen (spanning meten). Duurdere toestellen kunnen ingesteld worden om automatisch een sweep uit te voeren (van de minimale naar de maximale temperatuur), meten de afgeleverde spanning en geven de lineariteit van de meetversterker aan (gemiddelde en maximale afwijking).

Publicités - Reklame