Dlaczego należy używać separacji galwanicznej przy pomiarach temperatury?

Często słyszy się opinię, że korzystając z nieuziemionych czujników temperatury, nie ma potrzeby używać separacji galwanicznej. Byłoby to, przynajmniej częściowo, prawdą, ale tylko w wypadku warunków idealnych. Niestety, warunki spotykane w otoczeniach przemysłowych są dalekie od idealnych. W tym miejscu rozważymy głównie wpływ zanieczyszczeń przenoszonych w powietrzu. Zanieczyszczenia stałe, ciekłe i gazowe osadzają się na każdej dostępnej powierzchni - także na przewodach i zaciskach łączących czujniki z przetwornikami. Nawet przy stosunkowo niewielkiej wilgotności mogą się wytworzyć połączenia pasożytnicze, które w sposób znaczący mogą zakłócić dokładność pomiaru i zniszczyć jego wiarygodność. Ograniczymy się do czujników rezystancyjnych, ponieważ tego typu czujniki zwykle nie posiadają połączenia z masą. Dwa przypadki przedstawione na rysunku obrazują wpływ rezystancji pasożytniczej na sygnał wyjściowy.

Zacisk opisany tu jako "masa" może równie dobrze stanowić ujemny zacisk pętli prądowej.
Najbardziej niekorzystna sytuacja wystąpi, gdy uformuje się ścieżka prądowa pomiędzy linią zasilającą 24V a jednym z przewodów czujnika (linia przerywana). Rezystancja pasożytnicza o wartości 20MΩ może wywołać błąd prądu pobudzenia czujnika rzędu 1µA. Zakładając typową wartość prądu pobudzenia 0.25 mA przy zakresie pomiarowym 0-100°C czujnika Pt100, doprowadzi to do przesunięcia zera o ponad 1.2°C i spowoduje błąd wzmocnienia rzędu 0.5°C (razem 1.7°C, czyli 1.7% zakresu pomiarowego). Jeszcze gorzej będzie się przedstawiała sytuacja w przypadku czujnika o większej rezystancji, np. Pt1000, dla którego stosuje się zwykle mniejsze prądy pomiarowe w celu uniknięcia samopodgrzewania czujnika.

W szczególnie niekorzystnych warunkach można się spodziewać zwielokrotnienia błędu pomiaru do poziomu niweczącego jego wiarygodność i do znaczących zmian wyniku pomiaru w zależności od pory dnia lub pogody.

Izolacja galwaniczna wprowadzana przez przetworniki zrywa połączenia pasożytnicze zapobiegając przepływowi prądu do zacisków czujnika i oczywiście zapobiega możliwości pojawiania się opisanych powyżej błędów. Przetworniki z izolacją galwaniczną zapewniają ponadto ochronę przed przepięciami indukowanymi w przewodach i prądami pasożytniczymi w połączeniach masy, co jest ich głównym zadaniem.

Początek strony

Wstecz