Tiefgehender Artikel: Analyse von Fehlern durch sanften Durchbruch von Wärmewiderständen

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Temperatur spielt eine äußerst wichtige Rolle bei der Steuerung von Produktionsprozessen in der Industrie. Temperaturmesssysteme liefern genaue Daten für die Überwachung und automatische Steuerung im Produktionsprozess. Sie zeigen an, wie hoch die Temperatur an den jeweiligen Messstellen ist, wodurch ein sicheres, wirtschaftliches und effizientes Betreiben der Produktion gewährleistet wird. Ein Temperaturmesssystem besteht hauptsächlich aus temperaturempfindlichen Elementen, einem Wandlerelement sowie einem Anzeige- oder Steuerelement. In der Regel werden das Wandlerelement sowie das Anzeige- oder Steuerelement durch elektronische Schaltungen realisiert. Die Fehleranalyse folgt dabei den allgemeinen Regeln der Schaltungsanalyse. Dieser Artikel bietet eine kurze Analyse der häufigsten Fehler bei Widerstandstemperatursensoren. Weicher Durchbruch von Wärmewiderständen: yunrun.com.cn/tech/2058.html
Arbeitsprinzip der Wärmewiderstände
Häufig verwendete Arten von Wärmewiderständen sind Kupferwärmewiderstände und Platinwärmewiderstände. Da die Leitfähigkeit dieser beiden Metalle mit der Temperatur im Wesentlichen linear ändert, wird zur Bestimmung der Temperatur die Messung des Widerstandswerts des Elements verwendet. Der Widerstandswert des Temperaturelements bei einer Temperatur von 0 °C wird als Skalierungswert des Elements bezeichnet. Die gebräuchlichsten Arten sind Cu50 und Pt100. Klassifizierung der häufigen Fehler bei Wärmewiderstandstemperaturmessgeräten
Wärmewiderstandstemperaturmesssysteme funktionieren im Allgemeinen recht stabil und zuverlässig. Die Nutzungsdauer der Wärmewiderstandselemente beträgt in der Regel 2 Jahre. Die häufigsten Fehler lassen sich in die folgenden 4 Kategorien einteilen:
1. Unterbrechung – Das Wärmewiderstandselement ist unterbrochen. Das Symptom dieses Fehlers ist in der Regel ein Überlaufen der angezeigten Werte. Der Grund könnte ein offener Temperatursensor sein, oder die Verbindungsleitungen sind schlecht verbunden oder unterbrochen. Im Allgemeinen können große Vibrationen an den Messpunkten oder eine unsichere Befestigung der Schutzhüllen der Komponenten dazu führen, dass die Komponenten während des Betriebs abbrechen oder die Verbindungen locker werden – dadurch tritt dieser Fehler auf. 2. Kurzschluss des Temperaturelements: Dabei handelt es sich um einen vollständigen oder teilweisen Kurzschluss des Temperaturelements. Das Fehlerphänomen zeigt sich in der Regel dadurch, dass der angezeigte Temperaturwert negativ ist. Eine schlechte Qualität der Temperatursensoren, starke Vibrationen in der Betriebsumgebung sowie Kurzschlüsse in den Anschlussleitungen können zu diesem Fehler führen. 3. Durchbrennen der Wärmewiderstände: Das Problem zeigt sich dadurch, dass die Anzeige manchmal normal funktioniert und manchmal nicht. Bei einer Störung kommt es zu Sprüngen in der Anzeige oder zu ungenauen Werten, die von den richtigen Werten abweichen. 4. Durchdringung tritt häufig in Temperaturmessumgebungen auf, die fließende feste Partikel enthalten. Bei Unterdruck weicht der angezeigte Wert vom tatsächlichen Wert ab und nähert sich der Raumtemperatur an. Der Grund dafür ist, dass der Schutzmantel des Elements durch das fließende feste Medium durchdrungen wird, wodurch es zu einem Leck kommt und die gemessene Temperatur in Richtung der Raumtemperatur verschoben wird. Wenn die tatsächliche Temperatur höher ist als die Raumtemperatur, wird eine niedrigere Temperatur angezeigt – und umgekehrt. Bei positivem Druck tritt das Phänomen auf, dass die Verunreinigungen des Messmediums die Messung beeinträchtigen. Wenn das Medium leitfähig ist, tritt ein Kurzschluss auf ； Wenn das Medium nicht leitfähig ist, sind die Phänomene nicht deutlich sichtbar. Phänomen des weichen Durchbruchs der Wärmewiderstände: Nach einem weichen Durchbruch der Wärmewiderstände treten seltsame Phänomene auf: Wenn ein Fehler auftritt, beträgt die Wartungsintervall im Durchschnitt nur 1 Woche. Bei jeder Wartung reicht es aus, den betroffenen Bauteil auszutauschen, um das Problem zu beheben. Doch die ausgetauschten Bauteile weisen bei Messungen keinerlei Defekte auf. Auch wenn die Komponenten nicht demontiert werden, ist es normal, im Betriebsumfeld mit einem Multimeter den Widerstandswert zu messen. Der aus der Messung des Widerstands ermittelte Temperaturwert stimmt außerdem mit dem tatsächlichen Wert überein. Das gesamte System kann bei Wiederherstellung der Stromversorgung wieder in Ordnung kommen. Wenn das System jedoch erneut ausfällt, zeigt es sich manchmal als Überlauf, manchmal als instabil und manchmal mit zu niedrigem Wert. Eigenschaften des weichen Durchbruchs von Wärmewiderständen Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der weiche Durchbruch von Temperaturelementen folgende wichtige Eigenschaften aufweist: 1. Dieser Fehler tritt leicht auf, wenn die Qualität der Platinwiderstandselemente schlecht ist. Laut Statistiken machen solche Fehler 86 % der gesamten Fehler aus. Damit lässt sich erkennen, dass die schlechte Qualität der Platinwiderstandselemente die Hauptursache für deren vorzeitigen Verschleiß ist. Die schlechte Qualität der Platinwiderstandselemente zeigt sich in einer geringen Isolierung des Gehäuses, einer schlechten Qualität des Platin-(Kupfer-)Metalls sowie in einem niedrigen Produktionsniveau. 2. Dieser Fehler tritt leicht auf, wenn die Betriebstemperatur des Widerstandstemperatursensors den oberen Grenzwert seines Betriebsbereichs überschreitet oder in seiner Nähe liegt. Wenn Pt100 häufig in einer Umgebung von 500 °C arbeitet, ist die Wahrscheinlichkeit für Fehler sehr hoch. 3. Die Wärmewiderstandselemente können nach dem Verlassen der Betriebsumgebung wieder in ihren Normalzustand zurückkehren, funktionieren bei niedrigen Temperaturen einwandfrei und das Problem des weichen Durchbruchs verschwindet. Das ist eine wichtige Eigenschaft der temperaturabhängigen Elemente bezüglich des weichen Durchbruchs. Elektrischer Mechanismus des weichen Durchbruchs von Wärmewiderständen: Nachdem ein Temperatursensor aus Wärmewiderständen einen weichen Durchbruch erlebt hat, verliert er seine ursprünglichen elektrischen Eigenschaften. Ein Wärmewiderstandselement sollte bei jeder Temperatur innerhalb seines normalen Betriebsbereichs die grundlegenden Eigenschaften eines gewöhnlichen Widerstands aufweisen. Nach dem weichen Durchbruch der Wärmewiderstände sind die U- und I-Kurven nicht mehr linear. Wenn der Strom einen bestimmten Wert erreicht, nimmt die Isolationsfähigkeit ab, der Wärmewiderstand bricht zusammen, sein Widerstandswert sinkt – es besteht dann keine Korrelation mehr zwischen dem Widerstandswert und der Temperatur. Die tatsächlichen UI-Eigenschaften des thermischen Widerstands mit weichem Durchbruchselement sind in der folgenden Abbildung dargestellt. Nach praktischen Messungen liegt die Durchbruchstemperatur der Wärmewiderstände, bei denen ein Weichdurchbruch auftritt, bei etwa 350 °C. Der minimale Durchbruchstrom liegt zwischen 0,6 und 0,8 mA. Im Allgemeinen beträgt der Messstrom im Messkreis 0,06 mA. Um die Empfindlichkeit zu erhöhen, kann der Strom sogar über 1 mA liegen. Daher können bei Temperatursensoren von schlechter Qualität unter höheren Betriebstemperaturen Probleme mit einem Weichdurchbruch auftreten, wenn der Strom im Messkreis größer als 0,06 mA ist. Wenn der Schaltkreisstrom unter 0,6 mA liegt, verschwindet das Phänomen des weichen Durchbruchs. Da der Widerstandsmesser des Multimeters einen Schaltkreisstrom von nur etwa 0,1 mA misst, ist es mit dem Multimeter schwierig, einen Defekt im Bauteil mit weichem Durchbruch zu erkennen. Lösungen für Fehler bei der Temperaturmessung mit Wärmewiderständen
Je nach Ursache der Fehler bei der Temperaturmessung mit Wärmewiderständen werden entsprechende Maßnahmen ergriffen. Siehe Tabelle 1 für eine Übersicht der Fehlerkategorien sowie der Lösungen dafür.

**Unterbrechung des Signals:** Die Schutzhülle des Wärmewiderstands sollte verstärkt werden. Es sollten Messpunkte gewählt werden, an denen es weniger Vibrationen gibt. Zudem sollten Vibrationsschutzkomponenten verwendet werden. Die Anschlüsse der Signalleitungen müssen fest verschlossen werden.

**Kurzschluss:** Es sollten hochwertige, langlebige Platinwiderstände verwendet werden. Dadurch können die Vibrationen verringert werden.

**Undichte Verbindungen:** Es sollten hochwertige Platinwiderstände verwendet werden. Zudem sollte die richtige Art von Platinwiderstand ausgewählt werden.

**Schäden durch Abnutzung:** Es sollten widerstandsfähigere Schutzhüllen verwendet werden. Außerdem sollte die Montageposition geändert werden sowie Schutzvorrichtungen eingebaut werden.

Autor: Xu Fengquan, China Aluminum Group Zhongzhou Branch