Stratégies de détection de température pour les applications de cartouches chauffantes carrées de 6 x 6 mm

Un ingénieur de procédés examine les données de température d'un moule vital et constate que les températures enregistrées sont très différentes de la qualité réelle des pièces fabriquées. Le contrôleur affiche que les températures sont stables, mais les pièces provenant de diverses cavités montrent que les dimensions changent, ce qui signifie que les températures changent. Le problème ne vient pas des radiateurs ou du contrôleur, mais de la façon dont la température est mesurée. Les capteurs ne nous donnent pas les bonnes informations sur les températures qui affectent réellement la qualité des pièces. Cet exemple montre un problème fondamental dans la conception de systèmes thermiques : trouver la bonne température au bon endroit.

Lorsqu'il s'agit d'applications de cartouches chauffantes carrées de 6 x 6 mm, le choix du bon type de capteur, où le placer et comment l'intégrer peut avoir un impact important sur la précision du contrôle et la cohérence du processus. Les thermocouples et les détecteurs de température à résistance sont deux des types de capteurs les plus répandus. Les thermocouples sont le type d'appareil de chauffage le plus couramment utilisé dans les usines car ils réagissent rapidement, peuvent supporter des températures élevées et ne sont pas trop chers. Les thermocouples de type J et de type K peuvent gérer les plages de température dont la plupart des applications de chauffage 6 x 6 mm ont besoin. Le type K a une plage plus large, tandis que le type J est un peu plus précis à des températures plus basses.


Le système de contrôle contrôle simplement la température à laquelle le capteur est réglé. Un thermocouple placé dans la pièce à proximité du réchauffeur réagit principalement à l'activité du réchauffeur, mais il ne donne pas beaucoup d'informations sur la température qui affecte le processus. Un thermocouple à l'intérieur du radiateur réagit immédiatement aux changements du radiateur, mais il peut ne pas indiquer la température réelle de fonctionnement. La meilleure approche pour connaître la température du processus consiste à placer un thermocouple dans la pièce à travailler, à l'écart des éléments chauffants. Cependant, le changement du thermocouple met beaucoup de temps lorsque les éléments chauffants changent. Le meilleur placement établit un équilibre entre ces critères pour le poste à occuper.

Pour les cartouches chauffantes carrées de 6 x 6 mm, la petite taille des outils rend généralement difficile la recherche d'une position pour les capteurs. Il se peut qu'il n'y ait pas assez d'espace pour les trous de capteur individuels sans affaiblir l'outil ou gêner d'autres pièces. Dans ces situations, placer le thermocouple dans le radiateur lui-même est une manière intelligente de résoudre le problème. Les radiateurs avec thermocouples intégrés ont un capteur intégré à la gaine chauffante, généralement à l'extrémité ou sur la longueur à chauffer. Cet agencement fournit un retour de température exactement là où le chauffage se produit, sans utiliser d'espace supplémentaire dans l'outil encombré.

Vous avez également le choix entre des configurations de thermocouples mis à la terre et non mis à la terre. La jonction du capteur d'un thermocouple mis à la terre est en contact électrique avec la gaine chauffante. La jonction est directement exposée à la température de la gaine, c'est pourquoi elle réagit si rapidement. Mais ils pourraient capter du bruit électrique provenant de l’alimentation électrique du radiateur, ce qui pourrait rendre les commandes instables. Lorsque les thermocouples ne sont pas mis à la terre, la jonction du capteur n'est pas connectée à la gaine. Ils répondent un peu plus lentement, mais envoient des signaux plus clairs qui fonctionnent mieux avec les contrôleurs sensibles. Pour la plupart des utilisations de chauffage de 6 x 6 mm, les capteurs non mis à la terre constituent le meilleur choix car ils sont à la fois fiables et fonctionnent bien.

Plusieurs emplacements de capteurs vous fournissent des informations qu'un seul capteur ne peut pas fournir. Si un outil possède plus d'une zone de chauffage, chaque zone doit avoir son propre capteur qui envoie des informations au contrôleur pour cette zone. Dans des situations importantes, la présence de deux capteurs dans chaque zone-un pour le contrôle et un pour la vérification-permet au système de contrôle de détecter les problèmes de capteurs avant qu'ils n'influencent la production. Certains systèmes utilisent le deuxième capteur pour se défendre contre les températures élevées en éteignant le radiateur si la température dépasse les niveaux de sécurité, peu importe ce que dit le capteur de contrôle.

Beaucoup de gens ne réalisent pas à quel point il est important d’étalonner les capteurs. Les thermocouples ne sont précis que dans une certaine plage, généralement quelques degrés au-dessus ou en dessous. Si vous avez besoin d'ajuster la température de manière très précise, l'étalonnage des capteurs par rapport à une norme reconnue garantit que la température affichée est la même que la température réelle. Vous devez vérifier cet étalonnage de temps en temps car les thermocouples peuvent dériver avec le temps, surtout lorsqu'ils sont utilisés près de leurs limites de température maximale.

La façon dont le capteur et le contrôleur sont connectés a un impact sur la précision des mesures. Les signaux des thermocouples sont mesurés en millivolts, donc toute résistance dans la ligne de connexion peut provoquer des erreurs. L’utilisation du bon fil d’extension de thermocouple, et non d’un fil de cuivre ordinaire, maintient le signal fort. Le nettoyage et le serrage des connexions empêchent la tension de chuter, ce qui autrement entraînerait des inexactitudes de mesure. L'utilisation de connecteurs fabriqués à partir de matériaux de qualité thermocouple-pour des tâches importantes garantit que la connexion elle-même ne pose pas de problèmes.

Savoir ce que signifie réellement la mesure de la température empêche les gens de se tromper. Un thermocouple vous indique uniquement la température à l’endroit précis où il se trouve. Si l'outil présente des différences de température, la température que vous mesurez peut ne pas être la même que la température ailleurs. Cela signifie que dans les gros équipements comportant plus d'un radiateur, le contrôleur voit la température en fonction de l'emplacement des capteurs par rapport aux radiateurs. Un capteur proche d’un radiateur lira une température plus élevée qu’un capteur éloigné. Les deux lectures sont valables là où elles se trouvent, mais aucune ne montre l’ensemble de l’outil.

Le choix des capteurs affecte la technique de contrôle. La commande marche-arrêt allume ou éteint complètement le chauffage selon que la température enregistrée est inférieure ou supérieure au point de consigne. Cette méthode simple fonctionne pour les outils ayant une masse thermique élevée, mais elle modifie la température dans les outils plus petits. Le contrôle proportionnel modifie la puissance du chauffage en fonction de la distance entre la température mesurée et le point de consigne. Cela réduit les balançoires. Le contrôle PID utilise des termes proportionnels, intégraux et dérivés pour maintenir la température stable et prédire quand elle changera. Pour fonctionner correctement, les systèmes de contrôle les plus avancés nécessitent des mesures de température précises et rapides.

La cartouche chauffante carrée de 6 x 6 mm étant si petite, il est très important de choisir et de régler correctement les capteurs. Il n'y a pas beaucoup de masse thermique pour égaliser les changements de température, le système de contrôle doit donc être capable d'y répondre rapidement. Comme il n'y a pas beaucoup de place pour les capteurs, chaque millimètre de position du capteur est important. En faisant les choix appropriés, le contrôle de la température n’est plus une cause de variation du processus, mais un moyen fiable de maintenir la même qualité tout au long de chaque cycle de production.