Wie funktioniert die Vergleichsstellenkompensation und was kann schief gehen?

Die Kaltstelle ist der Punkt, an dem die Thermoelementdrähte mit den Kupferanschlüssen des Temperaturreglers verbunden werden. Da die Temperatur dieser Verbindungsstelle nicht bei 0 Grad liegt, muss der Controller ihre Temperatur kompensieren, um die korrekte Temperatur der heißen Verbindungsstelle abzuleiten. Dies geschieht durch einen Kaltstellenkompensationssensor (CJC), typischerweise ein Thermistor oder ein Halbleiter-IC, der am Eingangsklemmenblock des Controllers montiert ist. Der CJC misst die Umgebungstemperatur an den Klemmen und addiert die entsprechende Spannung zum Thermoelementsignal. Bei korrekter Funktion ist die Kompensation auf ±0,5 Grad genau. Es können jedoch mehrere Probleme auftreten. Erstens ist der CJC-Sensor möglicherweise schlecht positioniert. -Wenn er auf einer Leiterplatte montiert ist, die sich aufgrund der Verlustleistung erwärmt, misst er eine Temperatur, die höher als die tatsächliche Anschlusstemperatur ist, was dazu führt, dass der Controller die Kaltstellentemperatur überschätzt und somit die Heißstellentemperatur unterschätzt. Dadurch entsteht ein konstanter Versatz, der mehrere Grad betragen kann. Zweitens kann der CJC-Sensor selbst im Laufe der Zeit driften oder ausfallen, insbesondere in heißen Industrieumgebungen. Ein ausgefallener CJC liefert unabhängig von Umgebungsveränderungen häufig einen festen Messwert (z. B. 25 Grad), was zu Temperaturfehlern führt, die je nach Raumtemperatur variieren. Drittens: Wenn der Thermoelementstecker warm ist (z. B. durch die von der Form abgeleitete Wärme), befindet sich die Kaltstelle tatsächlich am Stecker und nicht an den Controller-Klemmen. Der Controller kompensiert seine eigenen Anschlüsse, sodass die Temperatur am Stecker zu einer nicht gemessenen Variablen wird und einen Fehler verursacht, der der Temperaturdifferenz zwischen Stecker und Controller entspricht. Um dies zu vermeiden, bewahren Sie die Anschlüsse an einem kühlen Ort auf und verwenden Sie Verlängerungskabel mit derselben Thermoelementlegierung. Viertens können elektromagnetische Störungen den CJC-Schaltkreis beeinträchtigen und zu verrauschten oder instabilen Messwerten führen. Bei einigen Controllern kann der Benutzer manuell einen Vergleichsstellenversatz eingeben, dies ist jedoch nur eine grobe Lösung. Ein besserer Ansatz ist die Verwendung einer externen CJC-Box, die thermisch von den internen Wärmequellen des Controllers isoliert ist. Für höchste Genauigkeit verwenden einige Systeme eine Eispunktreferenz, die jedoch für den industriellen Einsatz unpraktisch ist. Um CJC-Probleme zu diagnostizieren, messen Sie die tatsächliche Temperatur an den Controller-Klemmen mit einem unabhängigen Thermometer und vergleichen Sie sie mit dem angezeigten CJC-Wert des Controllers. Wenn der Unterschied mehr als 1 Grad beträgt, vermuten Sie einen CJC-Fehler. Es wird empfohlen, den CJC regelmäßig im Rahmen der jährlichen Kontrolle des Reglers zu kalibrieren. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Vergleichsstelle kein unbedeutendes Detail ist. -Sie ist ein integraler Bestandteil der Temperaturmesskette, und jeder Fehler dort führt direkt zu einem Prozesstemperaturfehler. Das Verständnis von CJC hilft Benutzern, eine häufige Ursache für anhaltende Temperaturabweichungen zu identifizieren und zu beheben, die andernfalls möglicherweise dem Thermoelement selbst zugeschrieben werden könnten.