là gìMáy dò nhiệt độ điện trở bạch kim?
Hãy nhìn xem, nếu bạn đang đọc bài viết này, có lẽ bạn đã biết vấn đề nhiệt độ trong pin. Nhưng đây là điều mà hầu hết mọi người không nói với bạn: xác định nhiệt độ ĐÚNG khó hơn nhiều so với tưởng tượng và nếu sai sẽ khiến bạn phải trả giá. Nhiều.
Chúng tôi đã học được điều này một cách khó khăn vào năm 2019. Một trong những khách hàng đội xe nâng của chúng tôi ở miền Bắc Trung Quốc có 40+ đơn vị chạy bộ pin của chúng tôi. Mùa đông đến, nhiệt độ giảm xuống -25 độ và đột nhiên chúng tôi nhận được cuộc gọi vào lúc 2 giờ sáng. Xe tải sẽ không tính phí. BMS liên tục đưa ra-các cảnh báo tạm thời. Trong âm hai mươi lăm. Vâng.
Hóa ra nhiệt điện trở NTC mà chúng tôi đang sử dụng đã lệch gần 8 độ trong thời tiết lạnh giá. BMS cho rằng các tế bào quá nóng khi chúng thực sự đang đóng băng. Bộ sạc tắt. Toàn bộ hạm đội chết trong nhà kho. Các khoản phạt, chi phí thay thế, các chuyến bay phải đích thân đến xin lỗi... giả sử ai đó ở công ty chúng tôi vẫn treo hợp đồng đó trên tường như một lời nhắc nhở. Chúng tôi tiêu tốn hơn 2 triệu RMB.
Đó là khi sếp của chúng tôi đập tay lên bàn theo đúng nghĩa đen và nói "từ bây giờ trở đi, RTD bạch kim cho mọi thứ và nếu có ai đề nghị NTC lần nữa để tiết kiệm tiền thì số tiền đó sẽ được lấy từ tiền thưởng của họ."
Đúng vậy. Đó là lý do tại sao chúng tôi viết bài này. Không phải vì RTD bạch kim ưa thích. Bởi vì chúng tôi đã bị bỏng (trớ trêu thay, do nhiệt độ quá thấp) và chúng tôi sẽ không làm điều đó nữa.
Những điều cơ bản (nhưng thực sự hữu ích)
Platinum RTD là viết tắt của Máy dò nhiệt độ kháng bạch kim. Nguyên lý rất đơn giản: dây bạch kim có khả năng chống điện cao hơn khi nó nóng lên. Đo điện trở, bạn biết nhiệt độ. Thế thôi.
Tiêu chuẩn công nghiệp được gọi là Pt100, nghĩa là 100 ohm ở 0 độ. Ngoài ra còn có Pt1000 (1000 ohm ở 0 độ) mang đến cho bạn tín hiệu lớn hơn để làm việc, tiện lợi khi bạn chạy dây dài hoặc môi trường ồn ào. Hiện tại, chúng tôi sử dụng Pt1000 trên bất kỳ thiết bị nào có dây cáp dài hơn 2 mét vì chúng tôi cảm thấy mệt mỏi khi phải giải quyết các lỗi 0,5 độ mà hóa ra là điện trở của dây dẫn mà chúng tôi đã quên bù.
Tại sao lại là bạch kim? Chúng tôi thực sự đã thử niken và đồng từ rất sớm. Chắc chắn là rẻ hơn. Nhưng niken sẽ phát điên ở nhiệt độ trên 300 độ và đồng sẽ bị oxy hóa nếu bạn nhìn nhầm. Bạch kim chỉ... hoạt động. -200 độ đến +850 độ , không bị ăn mòn, không trôi. Nhàm chán và đáng tin cậy, đó chính xác là những gì bạn muốn khi bộ pin của bạn đặt bên trong xe nâng 3 tấn di chuyển các pallet xung quanh nhà kho.
Một trong những kỹ sư của chúng tôi thích nói "bạch kim đắt vì nó lười biếng" - nó không phản ứng với bất cứ thứ gì, không thay đổi ý định, chỉ ngồi đó là chính xác. Chúng tôi sẽ lười biếng.
Ba cách để xây dựng chúng (và cách nào thực sự hiệu quả)
Có dây-vết thương, phần tử cuộn và màng mỏng. Đây là những gì chúng tôi thực sự nghĩ về mỗi:
vết thương do dây điện
Lối đi học cũ. Dây bạch kim quấn quanh lõi gốm. Siêu chính xác, siêu ổn định. Cũng siêu đắt và dễ vỡ. Chúng tôi sử dụng những thứ này để tham khảo hiệu chuẩn và chỉ vậy thôi. Có một khách hàng khăng khăng đòi buộc dây-cho cả đội xe của mình vì "chỉ có thứ tốt nhất". Sáu tháng sau, một nửa trong số đó đã trôi dạt vì sự rung chuyển từ sàn nhà kho gồ ghề của anh làm lỏng các cuộn dây. Bây giờ anh ấy sử dụng các phần tử cuộn như những người khác.
màng mỏng
Giá rẻ, nhỏ, phản ứng nhanh. Rất phù hợp cho nội dung dành cho người tiêu dùng hoặc giám sát-tỷ lệ rủi ro thấp. Chúng tôi sử dụng chúng trên các gói nhỏ 12V/24V của mình để nếu có sự cố xảy ra, không ai bị thương và không có gì bắt lửa. Chúng ta có nên đặt chúng vào một gói xe nâng 600V không? Hoàn toàn không. Chất nền gốm và màng bạch kim giãn nở với tốc độ khác nhau và sau vài nghìn chu kỳ nhiệt, bạn bắt đầu thấy sự trôi dạt. Một thương hiệu nhập khẩu mà chúng tôi cũng đã thử - một thương hiệu đắt tiền - đã tăng 1,5 độ trong vòng chưa đầy một năm. Nhà cung cấp đổ lỗi cho việc lắp đặt của chúng tôi. Chúng tôi đổ lỗi cho QC của họ. Dù thế nào đi nữa, chúng tôi đã ngừng sử dụng chúng cho những việc quan trọng.
Phần tử cuộn
Đây là những gì chúng tôi chỉ định cho gói điện áp cao-. Các cuộn dây bạch kim nằm lỏng lẻo trong các ống gốm được nhồi bột để chúng có thể giãn nở và co lại mà không làm căng dây. Họ xử lý rung động, họ xử lý chu kỳ nhiệt, họ không phàn nàn. Đắt hơn màng mỏng nhưng chúng ta ngủ ngon hơn vào ban đêm. Bất kỳ nhà cung cấp bộ pin lithium nào thực hiện các ứng dụng công nghiệp đều nên xem xét nghiêm túc những điều này.
2-Dây, 3-Dây, 4-Dây: Cuộc tranh luận gần như chia rẽ nhóm của chúng tôi
Điều này đã gây ra những tranh cãi thực sự trong văn phòng của chúng tôi. Trưởng nhóm phần cứng của chúng tôi muốn có 4 dây trên mọi thứ. Kỹ sư tính toán của chúng tôi suýt nữa đã phải tính toán chi phí các chân kết nối và cáp bổ sung. Họ đã không nói chuyện với nhau trong khoảng một tuần.
Đây là thỏa thuận:
2 dâysẽ ổn nếu cáp của bạn ngắn và bạn không quan tâm đến nửa độ ở đây hay ở đó. Bản thân điện trở của dây sẽ làm tăng số đọc của bạn. Khi chạy cáp dài 10 mét, bạn có thể lệch 1-2 độ. Không tuyệt vời khi BMS của bạn đưa ra quyết định dựa trên con số đó.
3 dâybù đắp cho điện trở của chì và là thứ mà hầu hết các cơ sở công nghiệp sử dụng. Đủ tốt cho 90% ứng dụng. Đây là mặc định của chúng tôi bây giờ.
4 dâyloại bỏ hoàn toàn điện trở chì. Chúng tôi sử dụng nó để theo dõi-cấp tế bào trong quá trình R&D và xác thực cũng như cho bất kỳ khách hàng nào trả tiền để có được độ chính xác cao. Cũng là bắt buộc đối với mọi giải pháp OEM về pin lithium mà khách hàng đang thực hiện chứng nhận an toàn của riêng mình - các kiểm toán viên thích nhìn thấy 4 dây.
Cuộc tranh cãi kết thúc khi anh chàng phần cứng của chúng tôi nói "Tôi có thể chạy thêm hai dây hoặc tôi có thể giải thích cho khách hàng lý do tại sao chức năng bảo vệ thoát nhiệt của họ lại kích hoạt trễ 3 độ." Hiện chúng tôi chạy 4-dây trên tất cả các gói điện áp cao. Chi phí bổ sung tương đương 0,3% giá gói. Không đáng để mất ngủ.
Nơi để dán chúng (Vị trí thực sự quan trọng)
Chúng tôi đã thấy một số thứ hoang dã từ các nhà sản xuất pin công nghiệp khác. Cảm biến được gắn zip-vào các vị trí ngẫu nhiên. Các cảm biến được ép vào vỏ bằng một miếng xốp. Một cuộc kiểm tra đáng nhớ trong đó chúng tôi phát hiện thấy một cảm biến đã rơi ra hoàn toàn và chỉ treo lủng lẳng bên trong vỏ bọc, đọc nhiệt độ không khí trong khi tế bào nấu chín.
Quy tắc của chúng tôi bây giờ:
Trên ô
Tiếp xúc trực tiếp với vỏ, keo tản nhiệt hoặc băng VHB 3M (chúng tôi thích 9888T), sau đó phủ epoxy lên trên. Vâng, thật khó chịu khi phải làm lại. Đó là vấn đề. Nếu ai đó phải đục xuyên qua epoxy để di chuyển cảm biến, họ sẽ suy nghĩ kỹ xem liệu họ có thực sự cần làm vậy hay không.
Giữa các tế bào
Bắt các điểm nóng từ các tế bào đang xuống cấp nhanh hơn các tế bào lân cận. Đây là cách chúng tôi phát hiện một lô pin từ một nhà cung cấp có khiếm khuyết bên trong - một ô đang nóng hơn 8 độ so với các ô lân cận. Bắt nó trước khi có điều gì xấu xảy ra, đổi mô-đun, truy tìm nó về lô sản xuất, từ chối cả lô. Cảm biến đã tự trả giá khoảng 10.000 lần trong ngày hôm đó.
Thanh cái và kết nối
Bu lông lỏng lẻo nóng lên. Nhiều. Chúng tôi có một gói trong đó cực của công tắc tơ chính không được vặn đúng cách và dưới dòng điện cao, nó đạt tới 85 độ trong khi các tế bào gần đó ở mức 35 độ. Khách hàng phàn nàn về việc giảm công suất "ngẫu nhiên". Không hề ngẫu nhiên chút nào - BMS đã làm đúng những gì nó phải làm. Đã sửa lỗi kết nối, sự cố đã biến mất. Giờ đây, mỗi gói đều có cảm biến trên đường dẫn chính hiện tại, không-có thể thương lượng được.
Nước làm mát vào/ra
Nếu bạn có chế độ làm mát chủ động, bạn cần biết liệu nó có thực sự hoạt động hay không. Đã thấy quá nhiều hệ thống bị chết máy bơm và không ai để ý cho đến khi các tế bào bắt đầu sưng lên.
Những thứ họ không đưa vào bảng dữ liệu
Dưới đây là một số điều chúng tôi đã học được khi làm hỏng việc:
Tự sưởi ấm là có thật
Dòng điện bạn đẩy qua RTD để đo cũng làm nó nóng lên. Tiêu chuẩn là 1mA cho Pt100. Chúng tôi từng có một kỹ sư cấp dưới đã điều chỉnh nó thành 5mA vì "tín hiệu lớn hơn, độ chính xác cao hơn, phải không?" Sai. Cảm biến đã đọc cao 2 độ. Trong gói xe chơi gôn 48V, điều đó chỉ có nghĩa là bật quạt hơi sớm-. Trong gói công nghiệp 400V, điều đó có nghĩa là phải tắt máy gây phiền toái. Sử dụng 1mA. Hoặc ít hơn cho Pt1000.
Vấn đề định tuyến dây
Giữ dây RTD cách xa cáp nguồn, bộ truyền động động cơ, bộ biến tần - bất cứ thứ gì đang chuyển đổi dòng điện lớn. Hiện tại, chúng tôi sử dụng cặp xoắn được che chắn sau ba ngày gỡ lỗi "tín hiệu nhiệt độ nhiễu" hóa ra là EMI từ VFD gắn cách đó 20 cm. Các nhà phân phối bán buôn pin lithium lưu ý: nếu bạn bán lại các gói và nhà tích hợp đặt BMS ngay cạnh bộ điều khiển động cơ thì các kết quả đo nhiệt độ sẽ trở thành rác rưởi.
Lớp dung sai không chính xác
Pt100 loại B có thể sai lệch ±0,8 độ ở 100 độ theo thông số kỹ thuật. Đó là lỗi CHO PHÉP. Nếu BMS của bạn cho rằng nó hoàn toàn chính xác và đặt giới hạn nhiệt ở 60 độ, thì thực tế bạn có thể đang giới hạn ở 59,2 độ hoặc 60,8 độ. Hãy thiết kế các giới hạn của bạn với sự khoan dung trong tâm trí. Chúng tôi xây dựng biên độ 2 độ trên tất cả các ngưỡng bảo vệ của mình.
Cảm biến trôi dạt giá rẻ. Cảm biến tốt thì không
Chúng tôi đã theo dõi cảm biến từ ba nhà cung cấp khác nhau trong hơn 2 năm hoạt động tại hiện trường. Những chiếc ngân sách (như 0,80 đô la mỗi cái) dao động trung bình 0,6 độ. Những chiếc-tầm trung của Nhật Bản ($2,50) lệch 0,1 độ . Những chiếc cao cấp của Thụy Sĩ ($8) về cơ bản không có giá trị gì ngoại trừ thôi, $8 cho mỗi cảm biến? Chúng tôi sử dụng hàng Nhật. Giá trị tốt nhất cho các mặt hàng công nghiệp.
Tại sao chúng tôi tiêu chuẩn hóa Pt100 trên mọi thứ
Chúng tôi từng có sự kết hợp: điện trở nhiệt NTC trên các gói giá-giá thấp, Pt100 trên các gói cao cấp, một số cảm biến KTY kỳ lạ trên các sản phẩm cũ. Đó là một cơn ác mộng. Các đường cong hiệu chuẩn khác nhau, các nhánh phần mềm BMS khác nhau, kho phụ tùng thay thế khác nhau.
Bây giờ là Pt100 ở khắp mọi nơi. Cùng một cảm biến, cùng một nhà cung cấp, cùng một quy trình xử lý. Khi có sự cố xảy ra, chúng ta không cần phải hỏi "đợi đã, gói này có loại cảm biến nào?" Việc tích hợp hệ thống pin trở nên đơn giản hơn nhiều khi bạn không phải sử dụng năm loại cảm biến khác nhau.
Chênh lệch chi phí giữa NTC và Pt100 là khoảng 1,50 USD cho mỗi cảm biến. Trên bộ pin xe nâng trị giá 3000 USD, đó là tiếng ồn. Về độ tin cậy và chi phí hỗ trợ, đó là tất cả.
Dành cho bất kỳ ai đang tìm kiếm cảm biến ngay bây giờ
Nếu bạn là kỹ sư thiết kế đang đọc bài viết này thì đây là phiên bản ngắn:
Sử dụng Pt100 hoặc Pt1000. Phần tử dạng cuộn dành cho bất cứ thứ gì có điện áp trên 100V hoặc bất cứ thứ gì rung động. Màng mỏng phù hợp cho thử nghiệm trên băng ghế dự bị và-giám sát thấp. 3-dây tối thiểu, 4 dây nếu bạn đang thực hiện công việc đòi hỏi độ chính xác hoặc chứng nhận.
Mua từ các nhà sản xuất cảm biến có uy tín với khả năng truy xuất nguồn gốc thực tế. Chúng tôi đã thấy Pt100 giả thực chất là NTC có nhãn hiệu giả. Nếu giá có vẻ quá tốt để có thể là sự thật thì đúng là như vậy.
Nồi cảm biến của bạn. Sử dụng vật liệu giao diện nhiệt. Giảm căng thẳng-cho dây cáp của bạn. Ghi lại các vị trí cảm biến của bạn để kỹ thuật viên kém trong 5 năm tới biết tìm ở đâu.
Và đối với bất kỳ ai tìm nguồn cung ứng gói: hãy hỏi nhà cung cấp của bạn xem họ sử dụng cảm biến nào và tại sao. Nếu họ không thể cho bạn một câu trả lời thẳng thắn, điều đó sẽ cho bạn biết điều gì đó. Nếu họ nói "chúng tôi sử dụng RTD bạch kim vì chúng tôi đã học được một cách khó khăn điều gì sẽ xảy ra khi bạn không sử dụng", thì đó là nhà cung cấp đã hoạt động đủ lâu để biết điều gì là quan trọng.
Chúng tôi đã sản xuất bộ pin lithium trong hơn một thập kỷ cho - xe nâng, xe chơi gôn, AGV, máy chà sàn, bạn có thể đặt tên cho nó. Cảm biến nhiệt độ có thể chiếm 0,5% chi phí BOM và 50% nguyên nhân gốc rễ của lỗi hiện trường mà chúng tôi đã chẩn đoán. Nó chỉ không đáng để giảm giá.
Nếu bạn đang tìm kiếm một nhóm thực sự chú trọng đến từng chi tiết về những thứ như thế này, bạn sẽ biết tìm chúng tôi ở đâu. Chúng tôi luôn sẵn lòng trao đổi về vấn đề quản lý nhiệt với bất kỳ ai thực sự nghiêm túc trong việc thực hiện đúng cách.
Và nếu ai đó trong nhóm của bạn đề xuất tiết kiệm $1,50 mỗi gói bằng cách chuyển sang NTC, vui lòng gửi cho họ bài viết này. Hoặc hóa đơn từ sự cố năm 2019 đó. Bất cứ điều gì hoạt động.
