Temperaturavkänningsstrategier för 6x6 mm fyrkantig patronvärmare

En processingenjör tittar på temperaturdata från en livsviktig form och ser att de registrerade temperaturerna skiljer sig mycket från den faktiska kvaliteten på de delar som tillverkas. Regulatorn visar att temperaturerna är stabila, men delar från olika hålrum visar att dimensionerna förändras, vilket gör att temperaturerna ändras. Problemet är inte med värmarna eller styrenheten, utan med hur temperaturen mäts. Sensorerna ger oss inte rätt information om de temperaturer som verkligen påverkar kvaliteten på delarna. Det här exemplet visar ett grundläggande problem med att designa termiska system: att hitta rätt temperatur på rätt plats.

När det gäller 6x6 mm fyrkantiga patronvärmare kan valet av rätt typ av sensor, var den ska placeras och hur den ska integreras ha stor inverkan på precisionen i kontrollen och konsistensen i processen. Termoelement och resistanstemperaturdetektorer är två av de vanligaste typerna av sensorer. Termoelement är den vanligaste typen av värmeanordning som används i fabriker eftersom de reagerar snabbt, klarar höga temperaturer och inte är för dyra. Termoelement av typ J och typ K kan hantera de temperaturområden som de flesta 6x6 mm värmetillämpningar behöver. Typ K har ett större räckvidd, medan Typ J är lite mer exakt vid lägre temperaturer.


Styrsystemet styr bara temperaturen som givaren är inställd på. Ett termoelement placerat i arbetsstycket nära värmaren reagerar mestadels på värmarens aktivitet, men det ger inte mycket information om temperaturen som påverkar processen. Ett termoelement inuti värmaren reagerar direkt på förändringar i värmaren, men det kanske inte visar den verkliga temperaturen för driften. Det bästa sättet att säga vad processtemperaturen är är att placera ett termoelement i arbetsstycket bort från värmarna. Det tar dock lång tid för termoelementet att byta när värmarna byter. Den bästa placeringen ger en balans mellan dessa kriterier för det aktuella jobbet.

För 6x6 mm fyrkantiga patronvärmare gör den lilla storleken på verktygen det vanligtvis svårt att hitta en position för sensorerna. Det kanske inte finns tillräckligt med utrymme för individuella sensorhål utan att göra verktyget svagare eller komma i vägen för andra delar. I dessa situationer är att placera termoelementet i själva värmaren ett smart sätt att lösa problemet. Värmare med inbyggda termoelement har en sensor inbyggd i värmemanteln, vanligtvis i spetsen eller längs den längd som värms upp. Detta arrangemang ger temperaturåterkoppling exakt där uppvärmning sker, utan extra utrymme i det fullsatta verktyget.

Det finns också valet mellan jordade och ojordade termoelementuppsättningar. Givarövergången till ett jordat termoelement är i elektrisk kontakt med värmemanteln. Kopplingen är direkt utsatt för manteltemperaturen, varför de reagerar så snabbt. Men de kan plocka upp elektriskt brus från värmarens strömförsörjning, vilket kan göra kontrollerna instabila. När termoelement inte är jordade, är sensorövergången inte ansluten till manteln. De svarar lite långsammare, men de skickar tydligare signaler som fungerar bättre med känsliga kontroller. För de flesta 6x6 mm uppvärmningsanvändningar är ojordade sensorer det bästa valet eftersom de både är pålitliga och presterar bra.

Flera sensorplatser ger dig information som en enda sensor inte kan. Om ett verktyg har mer än en värmezon bör varje zon ha sin egen sensor som skickar information till regulatorn för den zonen. I viktiga situationer, med två sensorer i varje zon-en för kontroll och en för verifiering-kan kontrollsystemet hitta sensorproblem innan de påverkar produktionen. Vissa system använder den andra sensorn för att försvara sig mot höga temperaturer genom att stänga av värmaren om temperaturen går över säkra nivåer, oavsett vad kontrollsensorn säger.

Många inser inte hur viktigt det är att kalibrera sensorer. Termoelement är bara exakta inom ett visst område, vanligtvis några grader över eller under. Om du behöver justera temperaturen mycket exakt, garanterar kalibrering av sensorer mot en erkänd standard att den visade temperaturen är densamma som den verkliga temperaturen. Du bör kontrollera denna kalibrering då och då eftersom termoelement kan driva med tiden, särskilt när de används nära sina maximala temperaturgränser.

Sättet som sensor och styrenhet är anslutna påverkar hur exakta mätningarna är. Termoelementsignaler mäts i millivolt, så eventuellt motstånd i anslutningsledningen kan orsaka fel. Att använda rätt termoelementförlängningskabel, inte vanlig koppartråd, håller signalen stark. Rengöring och åtdragning av anslutningar förhindrar att spänningen faller, vilket annars skulle orsaka mätfel. Att använda kontakter gjorda av termoelement-material för viktiga uppgifter säkerställer att själva anslutningen inte orsakar problem.

Att veta vad temperaturmätning egentligen betyder hindrar människor från att göra fel. Ett termoelement talar bara om temperaturen på den specifika plats där den är. Om verktyget har temperaturskillnader kanske temperaturen du mäter inte är densamma som temperaturen på andra ställen. Det betyder att i stor utrustning med mer än en värmare ser regulatorn temperaturen baserat på var sensorerna befinner sig i förhållande till värmarna. En sensor som är nära en värmare kommer att läsa av en högre temperatur än en som är långt borta. Båda avläsningarna är giltiga för var de är, men ingen av dem visar hela verktyget.

Valet av sensorer påverkar styrtekniken. På-av-kontroll slår värmaren på eller helt av beroende på om den registrerade temperaturen är under eller över börvärdet. Denna enkla metod fungerar för verktyg med mycket termisk massa, men den gör att temperaturen ändras i mindre verktyg. Proportionell styrning ändrar värmarens effekt beroende på hur långt den uppmätta temperaturen är från börvärdet. Detta minskar gungor. PID-kontroll använder proportionella termer, integral- och derivattermer för att hålla temperaturen stabil och förutsäga när den kommer att ändras. För att prestera bra behöver de mer avancerade styrsystemen temperaturmätningar som är exakta och snabba.

Eftersom den 6x6 mm fyrkantiga patronvärmaren är så liten är det mycket viktigt att välja och ställa in sensorerna korrekt. Det finns inte mycket termisk massa för att jämna ut temperaturförändringar, så styrsystemet måste kunna reagera snabbt på dem. Eftersom det inte finns mycket utrymme för sensorer är varje millimeter av sensorpositionen viktig. Genom att göra lämpliga val förvandlas temperaturkontroll från en orsak till processvariationer till ett pålitligt sätt att hålla samma kvalitet under varje produktionscykel.