连接热电偶

热电偶的结构

热电偶由一对传感器以及所需安 装和连接部件组成。热 电偶的两根导线可以 使用不同金 属或金属合金进行焊接。

根据所使用材料的成份，可以分为几种热电偶，例如K 型、J 型和 N 型热电偶。所有热 电偶的测量原理都相同，不管其类型如何。

图4-22 热电偶的结构

热电偶的工作原理

如果测量点的温度与热电偶的自由端的温度不同，会在自由端产生电压和热电偶e.m.f。

所产生的热电偶 e.m.f. 大小取决于测量结的温度与自由端的温度差以及热电偶所使用的 材料成份。

由于热电偶测量的总是温度差， 必须留有自由端作为参 考结的已知温度，以 便确定测量 结的温度。

使用补偿导线，热电偶可以从其 连接点扩展到参考结。 这些补偿导线由和热 电偶导线相 同的材料制成。供电导线可以使用铜线。

注意：应确保这些导线都连接到了正确的极性，否则将会造成明显测量误差。

参考结温度的补偿

可以使用补偿导线，补偿参考结处的温度波动的影响。

有几种选项供你选择，用于采集参考结的温度，以便根据参考结和测量点之间的温度差，

获得绝对温度值。

根据参考结的位置，你可以使用内部补偿或外部补偿。

测量结 带有正极或负极 管脚的热电耦 连接点 补偿导线 参考结

导线

热电耦c. m. f.的测量点

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表4-44 参考结温度的补偿选项

选项 说明

没有补偿 如果你只想采集测量点和参考结之间的温度差

内部补偿

（关于连接，参见图4-23）

如果你采用内部补偿，可以使用模 板的内部温度（热 电偶内部比较），进行比较。

使用热电偶的导线中的 补偿盒进行外部 补偿

（参见图4-24 和 4-25）。

你已经使用热电偶回路中的补偿盒 采集并补偿了参考 结温度（热电偶外部比较）。

不需模板进行进一步处理。

只适用于SM 331；AI 8 × TC：使用热敏电 阻进行外部补偿，用于参考结温度的采集。

（关于连接，参见图4-26 和 4-27）

你可以使用热敏电阻（铂或镍）采 集参考温度，并由 模板进行计算。

内部补偿的工作原理

对于内部补偿，你可以在模拟量 输入模板的端子之间建 立参考点。在这种情 况下，你必 须将补偿线连接到模拟模板上。内部温度传感器可以采集模板的温度，并提供补偿电压。

请注意，内部补偿没有外部补偿精确。

使用补偿盒进行外部补偿的工作原理

如果你使用的是外部补偿，必须考虑到通过补偿盒的热电偶的参考结温度。

在补偿盒中，有一个桥接电路， 用于固定参考结温度标 定。参考结一般通过 连接热电偶 的补偿导线的两端形成。

如果实际温度与补偿温度有偏差 ，桥接热敏电阻会发生 变化。这会造成一个 正的或负的 补偿电压，添加到热电偶的e.m.f。

下图中所使用的缩写词和助记符

下图所用的缩写词和助记符具有以下含义：

M +： 测量导线（正）

M -： 测量导线（负）

Ic+： 持续电流输出的正端 Ic-： 持续电流输出的负端 COMP₊： 补偿端子（正）

COMP_-： 补偿端子（负）

M_ANA： 模拟测量电路的参考电压 M： 接地端子

L +： 24 VDC 电源端子 P5V： 模板逻辑电源 注意

模拟量输入模板和传感器的电线 连接所需电缆，在下图 中没有画出。即，在 连接传感器 时，你必须注意第4.8 节中所述的一般注意事项。

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使用内部补偿的热电偶的连接

热电偶与模板输入之间可以直接 连接，也可以使用补偿 导线连接。每一个通 道组都可以 使用一个模拟量模板所支持的热电偶，与其它通道组无关。

图4-23 使用内部补偿的热电偶与带隔离的模拟输入之间的连接

连接补偿盒

在将补偿盒连接到模板的COMP 端子时，可以将补偿盒放置在热电偶的参考结处。补偿 盒必须单独供电。电源必须精确滤波，例如通过接地屏蔽线圈。

由于连接热电偶到补偿盒不需要使用端子，应此必须加以短接（参见图4-25 中的比例）。

有以下限制：

• 一个通道组的参数一般对通道组的所有通道都有效（例如输入电压、积分时间等）。

• 补偿盒与模板 COMP 端子之间连接的外部补偿，只适用于一种热电偶类型。即，使 用外部补偿运行的所有通道都必须使用相同类型。

连接热电偶和补偿盒

如果连接到模板输入的所有热电偶，都具有相同的参考结，你必须如下补偿：

逻

辑 底板总线

补偿导线

（材料和热电耦相同）

热电耦

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图4-24 使用补偿盒的热电偶与带隔离的模拟输入之间的连接

注意

应使用参考结温度为0°C 的补偿盒用于模拟量输入模板。

推荐补偿盒

我们建议使用源自西门子的参考 结（集成电源单元）作 为一个补偿盒。在下 表中有所需 的订货数据。

表4-45 比较点的订货数据

推荐补偿盒 订货号

带有集成电源单元的参考结，用于导轨安装

辅助电源 220 VAC

110 VAC 24 VAC 24 VDC

热电偶的连接 Fe-CuNi L 型 Fe/Cu Ni J 型 Ni Cr/Ni K 型 Pt 10 % Rh/Pt S 型 Pt 13 % Rh/Pt R 型 Cu-CuNi U 型 Cu/Cu Ni T 型

参考温度 0°C

M72166-□□□□□

B1 B2 B3 B4

1 2 3 4 5 6 7

00 底板总线 逻辑

补偿盒 热电偶

铜线

参考结 补偿导线

（材料和热电耦 相同）

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连接参考结（订货号M72166-xxx00）

如果连接到模板输入的所有热电偶，都具有相同的参考结，你必须如下补偿：

图4-25 使用比较点的热电偶（订货号 M72166-xxx00）与带隔离的模拟输入之间的连接

带温度补偿的热电偶与SM 331；AI 8 x TC 的连接

当热电偶通过参考节连接时，所有8 个输入可用作测量通道。

图4-26 热电偶通过一个参考节与 SM 331；AI 8 x TC连接

底板总线 逻

辑 0 至 50°C 控制

的参考节点

铜导线

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带有热敏电阻的热电偶与SM 331；AI 8 × TC 之间的连接

用这种补偿类型时，参考结点端温度由电阻传感器决定，温度范围-25°C~85°C。

图4-27 SM 331；AI 8 × TC：使用通过热敏电阻进行外部补偿的同类型热电偶的连接