Hur kalibrerar man om en noll-punktsförskjutning i en multi-Zon Platen Controller?

6 separata temperaturzoner på en värmeplatta där varje zon har sitt eget termoelement eller RTD-sensor. När plattan är kall, inaktiv och korrekt stabiliserad bör alla sensorer indikera exakt samma temperatur. I verkligheten uppstår nästan alltid små avvikelser. En zon kan läsa 24,5 grader, en annan 25,7 grader och ytterligare en annan 24,9 grader, även när alla sensorer är fysiskt fästa på samma metallstruktur. Dessa mindre tvister kan skapa ett dolt kontrollproblem. Regulatorn antar att varje avläsning är verklig och att värmarna är ojämlika, vilket orsakar en konstant termisk obalans som bara existerar för att sensorerna inte överensstämmer.

När allt är lika ska den kalla plattan kommunicera med en enda, överenskommen- temperatur. Således är omkalibreringen av nollpunktsförskjutningen- för varje sensorkanal en av de viktigaste underhållsaktiviteterna för att återställa exakt termisk kontroll i flera-zoner.

Multi-Zone Systems: Understanding Noll-Point Offset
Alla temperatursensorer har viss mätnoggrannhet och drift.

Termoelement, RTD:er, ledningsanslutningar och regulatoringångskretsar kan alla glida något från den verkliga temperaturen över tiden. Dessa avvikelser kallas ofta nollpunktsförskjutningar.

I ett plattsystem med flera-zoner blir även en liten snedställning ett problem eftersom varje kontrollzon fungerar separat.

Till exempel:

Platten kan tro att plattan är kallare än den är i Zon A

Zon B kan tycka att plattan är varmare än den verkligen är

Båda zonerna kunde reagera felaktigt även om de verkliga temperaturerna var desamma

Konsekvensen är oönskad konkurrens mellan värmare och minskad termisk homogenitet.

Detta är det huvudsakliga underhållsproblemet som den omkalibrerade nollpunktsförskjutningen av flerzonsplattans styrenhet fixar.

Varför nollpunktskalibrering-är viktigt
Plattor med flera-zoner är utformade för att ge jämn yttemperaturfördelning genom synkroniserad sensorfeedback.

Om en sensor är 1 grad låg kan den zonen ständigt vara varmare än intilliggande zoner. Men om sensorn visar högt kan det finnas en oönskad dämpning av värmarens effekt.

Vanliga symtom på offsetrelaterade problem inkluderar:

Länge-varma eller kalla fläckar

Resultat av o-enhetlig termisk kartläggning

Obalanserad zonbalansering

– Över-cykling av värmaren

Icke-jämna processtemperaturer

Svårt att uppfylla specifikationer för plattans enhetlighet

Korrigering av dessa förskjutningar sätter alla kontrollkanaler på en gemensam termisk baslinjereferens.

Kalibrering av plattan
För noggrann offsetkalibrering måste den fullständiga plattstrukturen ha ett konstant homogent temperaturtillstånd.

Stäng av systemet
Plattvärmesystemet bör stängas av helt först.

Kalibrering kan inte påbörjas förrän all aktiv uppvärmning har stängts av.

Tillåt fullständig termisk stabilisering
Plattan bör sedan blötläggas termiskt i flera timmar tills alla interna temperaturgradienter är borta.

Stabilisering över natten rekommenderas som regel.

Syftet är att se till att:

Jämn temperatur på plattan

Inga heta punkter av restvärme

Inga aktiva kyleffekter

Stabila omgivande miljöförhållanden

Kalibrering före stabilisering kan resultera i avsevärda mätonoggrannheter.

ANVÄNDNING AV PRECISIONSREFERENSTERMOMETERN
Den verkliga platttemperaturen kan endast mätas med en korrekt kalibrerad referenstermometer.

Referensanordningen ska ha:

Hög mätnoggrannhet

Spårbarhet senaste kalibreringscertifikat

Termisk stabilitet

Ytkontaktkapacitet där tillämpligt

Kalibreringsprocessen är endast användbar och försvarbar om referenstermometern i sig har ett äkta, spårbart kalibreringscertifikat.

Korrekt sensorplacering
Referenssonden bör vara i god termisk kontakt med plattans yta.

Bra kontakt kan uppnås genom att använda:

Termisk förening

Ytklämmor

Kontaktblock viktade

Magnetiska fixturer efter behov

Referensplatsen bör vara så representativ som möjligt för den genomsnittliga stabiliserade platttemperaturen.

Tar individuella zonavläsningar
När den termiska jämvikten har uppnåtts, notera noggrant den temperaturavläsning som ges för varje kontrollzon.

Vid denna tidpunkt finns det tre värden:

Den faktiska referenstemperaturen

Temperaturen som visas i zonen

Skillnaden mellan dem

Den skillnaden är nollpunktsoffsetkorrigeringen för den specifika kanalen.

Offsetberäkningsexempel
Om: 1.

Referenstermometern visar 25,0 o C

ZON 3 24.5 grad

Då är felaktigheten i zonen:
+0.5C

I kontrollkonfigurationen måste vi alltså lägga till en positiv offsetkorrigering på +0.5 grad för den kanalen.

När den väl har angetts tillämpar styrenhetens mjukvara omedelbart justeringsmängden på efterföljande avläsningar.

Ange offset-värden i styrenheten
På de flesta aktuella multi-zonstyrenheter finns det en inställningsmeny där du kan konfigurera specifika sensorförskjutningar för varje kanal.

Den specifika formuleringen kan variera beroende på tillverkare, inklusive:

Sensorkalibrering

Trimma ingång

Bias i kalibrering.

Temperaturkorrigering

Nollställning

Varje zon ska korrigeras separat.

Varför kanal-specifika korrigeringar behövs
Genomsnittliga offset över alla zoner bör inte accepteras.

Varje sensor och ingångskanal kommer att ha sina egna funktioner och driftmönster.

Varje mätkanal måste kalibreras separat för noggrann korrigering.

Verifiering av kalibreringsresultat
När alla offset har matats in, bör systemet få en stund på sig att sätta sig igen innan avläsningarna kontrolleras igen.

En korrekt kalibrerad platta bör nu läsa:

Avläsningar nästan lika i alla zoner

Bra överensstämmelse med referenstermometer

Förbättrad termisk stabilitet under drift

Det kan fortfarande finnas vissa kvarvarande variationer på grund av sensortoleranser och omgivningspåverkan, men stora tvister bör försvinna.

Gränser för noll-punktskalibreringsförståelse
Nollpunktsförskjutningskalibrering-kompenserar endast för en del av sensorns noggrannhet.

Spänningsfel vs. Offset
Detta tillvägagångssätt korrigerar mätfelet endast vid kalibreringstemperaturen.

det tar inte hänsyn till:

Fel i sensorrotationen

Spännvidd:

Icke-linjära svarsegenskaper

Höga-temperaturvariationer i kalibrering

En sensor kan komma överens exakt vid omgivningstemperatur och avvika dramatiskt vid högre arbetstemperaturer.

För viktiga applikationer kan fler-punktskalibrering över det faktiska arbetsområdet vara nödvändigt.

Att känna igen symptomen på sensordrift
En betydande fördel med årlig förskjutning om-kalibrering är trendspårning.

Om en viss zon visar en stadig ökning av offset från år till år, kan det indikera:

Åldrande av termoelement

FoTU-försämring

Korrosion av kontakter

Förändringar i ledningsresistans

Instabilitet i ingångskretsen

Stora eller snabbt fluktuerande offset kan vara tidiga varningsindikatorer för ett växande sensorfel.

Därför finns tidigare kalibreringsinformation tillgänglig för att uppskatta reparationsbehovet innan det fullständiga sensorhaveriet.

Föreslagen kalibreringsfrekvens
Kalibreringsintervall fastställs av:

Drifttemperaturens svårighetsgrad

Frekvens av termisk cykling

Processkritik

Typ av sensor

Tolerans för enhetlighet krävs

Precisionsplattor bör kalibreras årligen som en vanlig praxis.

Kritiska system eller system som arbetar vid höga temperaturer kan kräva verifiering oftare.

Vanliga misstag att undvika vid kalibrering av offset
Flera typiska misstag kan försämra kalibreringsnoggrannheten.

Brist på termisk stabilisering
Falska avläsningar kan vara resultatet av kvarvarande temperaturgradienter.

Dålig kontakt med referensgivare
Luftgap mellan referenssonden och plattans yta kan skeva mätningen.

Användning av en okalibrerad referensenhet
Om referenstermometern inte är korrekt är hela operationen fel.

Ogiltig offset-tecken angett
Att ersätta en negativ korrigering med en positiv kan öka snarare än minska mätfelet med så mycket som en faktor fyra.

Det är därför mycket viktigt att noggrann dokumentation och verifiering utförs.

Sammanfattning:
Om-kalibrering av nollpunktsförskjutningen- på en styrenhet med flera-zoner är en enkel, billig och mycket framgångsrik underhållsprocess för att återupprätta överensstämmelse mellan alla temperaturavkänningskanaler. Den termiska kontrollnoggrannheten kan förbättras genom att stabilisera plattan vid en känd omgivningstemperatur, jämföra varje zon med en spårbar referenstermometer och mata in de relevanta korrigeringsvärdena i styrenheten.

I det allmänna ramverket för omkalibrering av nollpunktsförskjutning av flerzonsplattans styrenhet synkroniserar denna metod kontrollsystemets ögon så att alla värmezoner jagar samma termiska mål snarare än att kämpa mot falska mätvarianser.

Termisk styrning börjar alltid med rätt mätavtal. Innan vi kommer till fullständig homogenitet . Det är viktigt att alla sensorer i systemet är överens om vad "noll" egentligen innebär.