ADP-090-09-S安裝提示

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美國COPLEY

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熱電式傳感器
熱電式傳感器是將溫度變化轉(zhuǎn)換為電量變化的裝置。它是利用某些材料或元件的性能隨溫度變化的特性來進行測量的。
溫度是表征物體冷熱程度的物理量。它反映物體內(nèi)部各分子運動平均動能的大小。溫度可以利用物體的某些物理性質(zhì)（電阻、電勢、等）隨著溫度變化的特征進行測量。測量方法按作用原理分接觸式和非接觸式。
中文名 熱電式傳感器 定    義 將溫度變化轉(zhuǎn)換為電量變化的裝置 熱電特點 測量精度高，廣 熱電優(yōu)勢 信號輸出較大
目錄
1 定義
2 特點
3 工作原理
4 工作原理
5 基本定律
6 常用熱電偶
7 溫度補償
定義編輯
例如將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻、熱電動勢、熱膨脹、導(dǎo)磁率等的變化，再通過適當?shù)臏y量電路達到檢測溫度的目的。把溫度變化轉(zhuǎn)換為電勢的熱電式傳感器稱為熱電偶；把溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值的熱電式傳感器稱為熱電阻。
特點編輯
1、熱電偶特點：
測量精度高：因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。
測量范圍廣：常用的熱電偶從-50~+1600℃均可連續(xù)測量，某些特殊熱電偶ZUI低可測到-269℃(如金鐵鎳鉻)，ZUIGAO可達+2800℃(如鎢-錸)。
構(gòu)造簡單，使用方便：熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護套管，用起來非常方便。
2、熱電阻特點：
信號輸出較大，易于測量；
熱電阻要借助外加電源，而熱電偶可自身產(chǎn)生電勢；
熱電阻的測溫反應(yīng)速度慢；
同類材料制成的熱電阻不如熱電偶測溫上限高。
工作原理編輯
熱電偶是利用熱電效應(yīng)制成的溫度傳感器。所謂熱電效應(yīng)，就是兩種不同材料的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）組成一個閉合回路，當兩接點溫度T和T0不同時，則在該回路中就會產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象。由熱電效應(yīng)產(chǎn)生的電動勢包括接觸電動勢和溫差電動勢。接觸電動勢是由于兩種不同導(dǎo)體的自由電子密度不同而在接觸處形成的電動勢。其數(shù)值取決于兩種不同導(dǎo)體的材料特性和接觸點的溫度。溫差電動勢是同一導(dǎo)體的兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的一種電動勢。其產(chǎn)生的機理為：高溫端的電子能量要比低溫端的電子能量大，從高溫端跑到低溫端的電子數(shù)比從低溫端跑到高溫端的要多，結(jié)果高溫端因失去電子而帶正電，低溫端因獲得多余的電子而帶負電，在導(dǎo)體兩端便形成溫差電動勢。
熱電阻傳感器是利用導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的原理進行測溫的。熱電阻廣泛用來測量－200～850℃范圍內(nèi)的溫度，少數(shù)情況下，低溫可測量至1K，高溫達1000℃。標準鉑電阻溫度計的精確度高，作為復(fù)現(xiàn)國際溫標的標準儀器。
工作原理編輯
熱電效應(yīng)
如右圖所示，兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料A、B串接成一個閉合回路，如果兩接合點處的溫度不同，即T≠T0，則在兩導(dǎo)體間產(chǎn)生熱電勢，也稱熱電動勢，常用EAB(T，T0)表示。同時在回路中有一定大小的電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。
幾個概念：
熱電極：閉合回路中的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A、B，稱為熱電極；
熱電偶：閉合回路中的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A、B的組合，稱為熱電耦；
工作端：兩個結(jié)點中溫度高的一端，稱為工作端；
參比端：兩個結(jié)點中溫度低的一端，稱為參比端；
熱電動勢：兩導(dǎo)體的接觸電勢 + 單一導(dǎo)體的溫差電勢；
⑴接觸電勢：
產(chǎn)生接觸電勢的主要原因：
① 不同材料具有不同的自由電子密度；
② 兩種不同材料的導(dǎo)體接觸時，接觸面會發(fā)生電子擴散；
當擴散達到動態(tài)平衡時，在接觸區(qū)形成一個穩(wěn)定的電位，表示為：如圖所示：
⑵溫差電勢：
① 導(dǎo)體中自由電子在高溫端具有較大的動能；
② 電子從高溫端向低溫端擴散，因而高溫端帶正電，低溫端帶負電，形成靜電場，并阻礙電子擴散；
當擴散達到動態(tài)平衡時，兩端產(chǎn)生一個相應(yīng)的電位差，稱為溫差電勢，表示為：如圖所示：

⑶接觸電勢與溫差電勢的性質(zhì)：
用公式可以證明：

⑷回路總電勢：
用小寫e表示接觸或溫差電勢，用大寫E表示回路總電勢。如圖所示：

幾點討論：如圖所示 [1]  ：

基本定律編輯
①中間導(dǎo)體定律
在熱電偶回路中接如第三種材料的導(dǎo)體（傳感器引出）時，只要其兩端溫度相等，總回路電勢不變。如下圖所示：
用途：接入儀表測量線。

②參考電極定律(標準電極定律)
設(shè)結(jié)點溫度為T、T0，則用導(dǎo)體A、B組成的熱電偶產(chǎn)生的熱電勢等于導(dǎo)體A、C組成的熱電偶和導(dǎo)體C、B組成的熱電偶產(chǎn)生的熱電勢的代數(shù)和。如下圖所示，有：

參考電極定律應(yīng)用：由于鉑絲的理化性能穩(wěn)定，如果能實驗測得各種材料熱電極對鉑絲的熱電特性，就不難推得任意材料間的熱電特性。
③中間溫度定律
結(jié)點溫度為(T、T0)時的熱電勢等于該熱電耦在結(jié)點溫度為(T、Tn)和(Tn、T0)時相應(yīng)熱電勢的代數(shù)和。即如圖所示：

結(jié)論：
中間溫度定律為制定熱電偶得分度表奠定了理論基礎(chǔ)。從分度表查出參考端為零度時得熱電勢，即可求得參考端溫度不為零時得熱電勢。 [1] 
例：用鎳鉻-鎳硅熱電偶測量熱處理爐爐溫。冷端溫度T0=30℃，此時測得熱電勢E(T,T0)=39.17mV,則實際爐溫是多少？
解：由T0=30℃查分度表得：E(30,0)= 1.2mV,則：
E(T,0)= E(T,30)+ E(30,0)= 39.17mV+ 1.2mV= 40.37mV
再由40.37mV查分度表，得實際爐溫T=977℃
常用熱電偶編輯
1.鉑銠-鉑熱電偶：
S型熱電偶。
特點：精度高，標準熱電偶。但熱電勢小。（<1300℃)
2.鎳鉻-鎳硅熱電偶：
K型熱電偶。
特點：線性好，價格低，最常用。但精度偏低。(-50～1300℃)
3.鎳鉻-考銅熱電偶：
E型熱電偶。
特點：靈敏度高，價格低，常溫測量，但非均勻線性。(-50～500℃)
4.鉑銠30-鉑銠6熱電偶：
B型熱電偶。
特點：精度高，冷端熱電勢小，40℃下可不修正。但價格高，輸出小。
5.銅-康銅熱電偶：
T型熱電偶。
特點：低溫穩(wěn)定性好，但復(fù)制性差。
溫度補償編輯
1.補償原因：
①從前述分析可知，只有當熱電偶冷端溫度保持不變時，熱電勢才是被測溫度得單值函數(shù)；
②實際應(yīng)用中，由于冷端暴露在空氣中，往往和工作端又比較接近，故冷端溫度易波動；
2.補償方法：
⑴補償導(dǎo)線法：
目的：
使冷端遠離工作端，和測量儀表一起放到恒溫或溫度波動小的地方。
手段：
①延長熱電偶的長度：安裝不便，費用高；
②采用補償導(dǎo)線，要求：
a.在0～100℃范圍內(nèi)和所連接的熱電偶有相同的熱電性能；
b.材料是廉價金屬
注意：
①冷端需有自動補償裝置，補償導(dǎo)線才有意義，且連接處<100℃；
②補償導(dǎo)線不能選錯，如：
鉑銠-鉑熱電偶：補償線用銅-鎳銅；
鎳鉻-鎳硅熱電偶：補償線用銅-康銅；
⑵冷端溫度計算校正法：
①熱電勢修正法：
冷端溫度不為零時，運用熱電偶分度表修正，修正方法如前例所述。
②溫度修正法：
設(shè)：T’為儀表指示溫度；T0為冷端溫度；
則：被測實際溫度T為：T=T’+k T0
式中：k為熱電偶修正系數(shù)，和熱電偶的種類和測溫范圍相關(guān)，有表可查。
例：在前例中
解：指示溫度：T’=946℃；(當E(T,T0)=39.17mV時，查分度表可得)
冷端溫度： T0 =30℃；
查表底：k=1.00
則實際爐溫：T=T’+k T0 = 946℃+ 1.00× 30℃=976℃
和熱電勢修正法所得爐溫相差1℃，此方法在工程上應(yīng)用廣泛。
⑶冰浴法：
冷端用冰水混合物保持在0℃。
特點：
可避免校正的麻煩，但使用不便，多在實驗室使用。
美國Copley智能驅(qū)動器

Copley 提供了全面的適合無刷，有刷和步進電機的數(shù)字驅(qū)動器。Xenus, Accelnet 和Stepnet 有適合分布式控制的 CANopen 功能。PLUS 版本又增加了 EtherCAT 功能并能提供更多的反饋接口選項。PLUS 版本驅(qū)動器還提高了 A/D 轉(zhuǎn)換的分辨率，以適合更快更好的電流控制。另外還有基于硬件的位置捕捉功能和定點觸發(fā)輸出功能。

適應(yīng)惡劣環(huán)境的驅(qū)動器

R系統(tǒng)高規(guī)格驅(qū)動器包含了Xenus和Accelnet兩個版本。驅(qū)動器設(shè)計耐溫范圍更寬，防潮，抗震，抗沖擊性能更強。主要用于COTS軍工，航海，航空，是由提煉及車輛系統(tǒng)

◆     R系列適應(yīng)惡劣環(huán)境的數(shù)字式伺服（CANopen/DeviceNet）

R10-230-18，R10-230-36，R10-230-40，R10-230-18-S，R10-230-36-S，R10-230-40-S。R10-230-18-R，R10-230-36-R，R10-230-40-R，R11-230-02，R11-230-06，R11-230-10

◆     Xenus系列數(shù)字式伺服（CANopen/DeviceNet/EtherCAT/MACRO）

XPL-230-18
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◆     Accelnet系列數(shù)字式伺服（CANopen/DeviceNet/EtherCAT/MACRO）

ACP-055-18
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 ◆     Accelus系列數(shù)字式無刷伺服

ASP-055-18
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4212Z