Específicamente, cuando se usan termopares tipo K, ¿qué tipo de precisión exigen una compensación de unión fría en lugar de una calibración simple?
Claramente, no hay sustituto para la experimentación directa en el circuito en cuestión, pero aparte de eso, ¿hay reglas generales generales?
Estoy construyendo un circulador de inmersión térmica, quiero mantener la temperatura del líquido con una precisión de 1 ° C, por lo que las lecturas del termopar deberán ser al menos tan precisas.
... ¿qué tipo de precisión las expectativas exigen una compensación de unión fría en lugar de una simple calibración?
Un termopar ideal proporciona \ $ \ mathrm {V_ {out} = k \ cdot (T_ {hot} -T_ {cold})} \ $.
El resultado final no puede ser más preciso que la precisión con la que se mide o deduce la temperatura de la unión fría, y en la práctica será algo peor y, por supuesto, puede ser mucho peor.
Por lo tanto, TODAS las medidas de temperatura del termopar requieren una "compensación" de unión fría.
"Compensación" es realmente una abreviatura para "determinar la temperatura de la unión fría con un nivel de precisión que sea apropiado para la aplicación". La compensación podría consistir en decir "esto se usará en una oficina con aire acondicionado cuya temperatura está regulada a 20 grados C, de modo que esa será la temperatura de la unión fría".
La compensación térmica es necesaria cuando se quiere medir la temperatura absoluta.
Cuando estás leyendo un voltaje producido por un termopar, es proporcional a la diferencia de temperatura entre el ambiente donde se encuentra la unión y la temperatura ambiente. Si desea conocer la temperatura exacta del ambiente que está midiendo, debe agregar la temperatura ambiente a las lecturas de temperatura del termopar.
Esto se puede hacer de varias maneras: analógica o digital. Hay chips de compensación de unión fría analógica como LT1025 , que producen un voltaje igual al voltaje que produciría el termopar si fuera otro. El extremo estaría en agua helada a 0 ° C y la unión a ambiente. Luego conectas el termopar en serie con la salida de este chip y amplificas su salida.
Si está utilizando un microcontrolador, puede obtener la temperatura ambiente de un sensor digital o analógico directamente al microcontrolador y agregarlo a las lecturas del termopar en el software. De esta manera, puede utilizar un opamp con baja corriente de polarización y bajo voltaje de compensación para amplificar la salida del termopar.
Hay chips especiales de Linear Technology y Analog Devices para termopares tipo K, que amplifican el voltaje del termopar a un nivel utilizable Y proporcionan una compensación de unión fría fuera de la caja:
Ambos proporcionan muestras gratis.
A Fluke 2635A el depósito de datos afirma una precisión de 0,1 ° C con los termopares tipo K.
Una tarjeta de adquisición de datos de Agilent 34901A (utilizada en el mainframe 34907A) también reclama 0.1 ° C con tipo-K.
Ambas tecnologías usan compensación de unión fría para lograr esta precisión. (Fluke tiene su sensor en el instrumento; Agilent coloca la compensación en la tarjeta).
Mi experiencia con estos registradores de datos es que generalmente hay una variación de 0.1 o 0.2 ° C entre el termopar y el termopar si todos tienen aproximadamente la misma longitud y están soldados / soldados de la misma manera. (Estoy acostumbrado a conectar desde 20 a 60 TC a una unidad en prueba para caracterización térmica).
Supongo que la necesidad de compensación dependería de qué tan bien se controle la temperatura ambiente en las terminaciones del termopar. Si puede variar entre 10 y 20 ° C, es probable que necesite implementar la compensación.
Tienes un cruce frío, lo quieras o no. Estará a una cierta temperatura cuando hizo la calibración, y estará a una cierta temperatura (probablemente diferente) cuando haga su medición.
El voltaje que mida será proporcional a la diferencia de temperatura entre la unión fría y el termopar. Cuando no compensa la temperatura de la unión fría, la incertidumbre (= error) en la temperatura calculada será tan grande como la incertidumbre de la temperatura de la unión fría (diferencia entre la situación de medición y la situación de calibración). Si esa cantidad es (mucho) menor que su precisión deseada, puede prescindir de la compensación. Este será generalmente el caso si
Creo que su aplicación no se encuentra dentro de esta categoría: desea una precisión de 1C. Lo mejor que puede esperar para la estabilidad de la temperatura de la unión fría es la "temperatura ambiente", que variará (mucho) más de 1 ° C.
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