Ce SuntDetectoare de temperatură cu rezistență la platină?
Uite, dacă citești asta, probabil că știi deja că temperatura contează în baterii. Dar iată lucrul pe care majoritatea oamenilor nu ți-l spun: a obține temperatura CORECTA este mult mai greu decât pare, iar greșit te va costa. multe.
Am aflat acest lucru pe calea grea în 2019. Unul dintre clienții noștri ai flotei de stivuitoare din nordul Chinei avea 40+ unități care rulau bateriile noastre. A lovit iarna, temperaturile au scăzut la -25 de grade și, brusc, primim apeluri la 2 dimineața. Camioanele nu vor încărca. BMS continuă să arunce avertismente peste-temp. În minus douăzeci și cinci. Da.
S-a dovedit că termistorii NTC pe care îi folosim au deplasat aproape 8 grade pe vreme rece. BMS a crezut că celulele se supraîncălzeau atunci când îngheau de fapt. Încărcătoarele s-au oprit. Întreaga flotă a murit în depozit. Penalitățile, costurile de înlocuire, zborurile pentru a merge să-și ceară scuze personal... să zicem că cineva de la compania noastră mai are acel contract încadrat pe perete ca reamintire. Ne-a costat peste 2 milioane de RMB.
Atunci șeful nostru și-a trântit mâna pe masă și a spus „de acum înainte, RTD de platină pentru tot, iar dacă cineva sugerează din nou NTC pentru a economisi bani, iese din bonusul lor”.
Deci da. De aceea scriem asta. Nu pentru că RTD-urile de platină sunt fanteziste. Pentru că am fost arși (ironic, de valori proaste de temperatură) și nu mai facem asta.
Elementele de bază (dar de fapt utile)
Platinum RTD înseamnă Platinum Resistance Temperature Detector. Principiul este foarte simplu: firul de platină devine mai rezistent la electricitate pe măsură ce se încălzește. Măsurați rezistența, știți temperatura. Asta este.
Standardul industrial se numește Pt100, ceea ce înseamnă doar 100 ohmi la 0 grade. Există și Pt1000 (1000 ohmi la 0 grade) care vă oferă un semnal mai mare cu care să lucrați, la îndemână atunci când aveți cabluri lungi sau medii zgomotoase. Folosim Pt1000 pe orice cu cabluri mai lungi de 2 metri acum, deoarece ne-am săturat să urmărim erori de 0,5 grade care s-au dovedit a fi rezistența firului de plumb pe care am uitat să o compensăm.
De ce în special platină? De fapt, am încercat de la început nichelul și cuprul. Mai ieftin, sigur. Dar nichelul înnebunește peste 300 de grade și cuprul se oxidează dacă te uiți greșit la el. Platina doar... funcționează de la . -200 grade la +850 grade, nu se corodează, nu se deplasează. Plictisitor și fiabil, care este exact ceea ce îți dorești atunci când acumulatorul tău se află într-un stivuitor de 3 tone care mută paleți în jurul unui depozit.
Unului dintre inginerii noștri îi place să spună „platina este scumpă pentru că e leneș” - nu reacționează cu nimic, nu se răzgândește, doar stă acolo fiind precis. Vom lua leneș.
Trei moduri de a le construi (și care funcționează de fapt)
Există sârmă-înfăşurată, element înfăşurat şi peliculă subţire. Iată ce credem de fapt despre fiecare:
Sârmă-înfăşurată
Modul vechi de școală. Sârmă de platină înfășurată în jurul unui miez ceramic. Super precis, super stabil. De asemenea, super scump și cam fragil. Le folosim pentru referință de calibrare și cam atât. A avut un client care a insistat asupra-sârmei să fie plătit pentru întreaga sa flotă pentru că „numai cel mai bun”. Șase luni mai târziu, jumătate dintre ei au plecat în derivă, deoarece vibrația de la podeaua lui aspră a depozitului a slăbit înfășurările. Acum folosește elemente spiralate ca toți ceilalți.
Film subțire
Răspuns ieftin, mic, rapid. Excelent pentru chestii de consum sau pentru monitorizarea cu mize mici-. Le folosim pe pachetele noastre mici de 12V/24V unde, dacă ceva nu merge bine, nimeni nu este rănit și nimic nu ia foc. Le-am pune într-un pachet de stivuitor de 600 V? Absolut nu. Substratul ceramic și filmul de platină se extind în viteze diferite, iar după câteva mii de cicluri termice începi să vezi o derivă. O marcă importată pe care am încercat-o - și una scumpă - a scăpat cu 1,5 grade în mai puțin de un an. Furnizorul a dat vina pe instalația noastră. Le-am dat vina pe QC. Oricum, am încetat să le mai folosim pentru orice lucru critic.
Element încolăcit
Acestea sunt specificațiile pentru pachetele de-înaltă tensiune. Bobinele de platină stau lejer în tuburi ceramice pline cu pulbere, astfel încât să se poată extinde și contracta fără a tensiona firul. Se descurcă cu vibrațiile, se descurcă cu ciclul termic, nu se plâng. Mai scump decât pelicula subțire, dar dormim mai bine noaptea. Orice furnizor de baterii cu litiu care face aplicații industriale ar trebui să se uite cu seriozitate la acestea.
2 fire, 3 fire, 4 fire: dezbaterea care aproape ne-a împărțit echipa
Acesta a provocat argumente reale în biroul nostru. Liderul nostru hardware a vrut 4 fire pentru tot. Inginerul nostru de costuri aproape că a avut o lovitură să calculeze pinii suplimentari ai conectorului și costurile cablurilor. Nu s-au mai vorbit timp de o săptămână.
Iată oferta:
2 fireeste în regulă dacă cablul tău este scurt și nu-ți pasă de jumătate de grad aici sau colo. Rezistența firului în sine se adaugă la citirea dvs. Pentru un cablu de 10 metri, este posibil să fiți oprit cu 1-2 grade. Nu este grozav când BMS-ul tău ia decizii pe baza acelui număr.
3 firecompensează rezistența plumbului și este ceea ce folosesc majoritatea setărilor industriale. Destul de bun pentru 90% din aplicații. Aceasta este implicită acum.
4 fireelimină complet rezistența la plumb. Îl folosim pentru monitorizarea-la nivel de celule în timpul cercetării și dezvoltării și validării și pentru orice client care plătește pentru acuratețe premium. De asemenea, obligatoriu pentru orice soluții OEM de baterii cu litiu în care clientul își face propria certificare de siguranță - auditorilor le place să vadă 4 fire.
Argumentul s-a încheiat când tipul nostru de la hardware a spus „Pot rula două fire suplimentare sau pot explica unui client de ce protecția termică a evaporat a declanșat cu 3 grade întârziere”. Acum rulăm 4-fire pe toate pachetele de înaltă tensiune. Costul suplimentar este de 0,3% din prețul pachetului. Nu merită să pierzi somnul.
Unde să le lipiți (plasarea contează de fapt)
Am văzut câteva lucruri sălbatice de la alți producători de baterii industriale. Senzorii se leagă-de puncte aleatorii. Senzori apăsați pe carcasă cu o bucată de spumă. Un audit memorabil în care am găsit un senzor care a căzut complet și doar atârna în interiorul carcasei, citind temperatura aerului în timp ce celulele se găteau.
Regulile noastre acum:
Pe celule
Contact direct cu carcasa, pastă termică sau bandă 3M VHB (ne place 9888T), apoi acoperite cu epoxidice. Da, este enervant să reluci. Acesta este ideea. Dacă cineva trebuie să dăltuiască prin epoxi pentru a muta un senzor, se va gândi de două ori dacă chiar trebuie.
Între celule
Captează punctele fierbinți din celulele care se degradează mai repede decât vecinii lor. Așa am găsit un lot de celule de la un furnizor care avea defecte interne - o celulă rula cu 8 grade mai mult decât vecinii săi. L-am prins înainte să se întâmple ceva rău, am schimbat modulul, l-am urmărit până la un lot de producție, am respins întregul lot. Senzorul s-a plătit singur de aproximativ 10.000 de ori în acea zi.
Bare și conexiuni
Șuruburile slăbite se încălzesc. multe. Aveam un pachet în care terminalul contactorului principal nu era strâns corespunzător și, sub un curent ridicat, atingea 85 de grade, în timp ce celulele din apropiere erau la 35 de grade. Clientul s-a plâns de reducerea puterii „aleatorie”. Nu a fost deloc întâmplător - BMS făcea exact ceea ce ar trebui să facă. S-a rezolvat conexiunea, problema a dispărut. Acum fiecare pachet are un senzor pe calea curentă principală, ne-negociabil.
Intrare/ieșire lichid de răcire
Dacă aveți răcire activă, trebuie să știți dacă funcționează efectiv. Am văzut prea multe sisteme în care pompa a murit și nimeni nu a observat până când celulele au început să se umfle.
Lucrurile pe care nu le pun în fișele tehnice
Iată câteva lucruri pe care le-am învățat încurcându-ne:
Auto{0}}încălzirea este reală
Curentul pe care îl împingeți prin RTD pentru a-l măsura îl încălzește și el. Standardul este de 1 mA pentru Pt100. Am avut o dată un inginer junior care l-a pornit la 5mA pentru că „semnal mai mare, precizie mai bună, nu?” Greşit. Senzorul indica 2 grade înălțime. Într-un pachet de cărucioare de golf de 48 V, însemna doar pornirea ventilatorului ușor devreme-. Într-un pachet industrial de 400 V ar fi însemnat opriri neplăcute. Utilizați 1mA. Sau mai puțin pentru Pt1000.
Dirijarea firelor contează
Țineți firele RTD departe de cablurile de alimentare, unități de motor, invertoare - orice care comută curenți mari. Folosim pereche răsucită ecranată acum, după ce am petrecut trei zile depanând un „semnal de temperatură zgomotos” care s-a dovedit a fi EMI de la un VFD montat la 20 cm distanță. Distribuitorii angro de baterii cu litiu iau notă: dacă revindeți pachete și integratorul pune BMS-ul chiar lângă controlerul motorului, citirile de temperatură vor fi gunoi.
Clasa de toleranță nu este exactitate
Un Pt100 de clasă B poate fi oprit cu ±0,8 grade la 100 de grade conform specificațiilor. Aceasta este eroarea ALLOWABLE. Dacă BMS-ul dvs. presupune că este extrem de precis și setează limite termice la 60 de grade, este posibil să limitați de fapt la 59,2 grade sau 60,8 grade. Proiectează-ți limitele ținând cont de toleranță. Construim în marjă de 2 grade pe toate pragurile noastre de protecție.
Senzorii ieftini se deplasează. Senzorii buni nu
Am urmărit senzorii de la trei furnizori diferiți pe parcursul a 2 ani de funcționare pe teren. Cele bugetare (cum ar fi 0,80 USD fiecare) au evoluat în medie cu 0,6 grade. Cele japoneze de la-gamă medie (2,50 USD) s-au deplasat cu 0,1 grade . Cele premium elvețiene (8 dolari) nu au deplasat practic nimic altceva decât haide, 8 dolari pe senzor? Le folosim pe cele japoneze. Cea mai bună valoare pentru produse industriale.
De ce am standardizat pe Pt100 peste tot
Obișnuiam să avem o combinație: termistori NTC pe pachete cu cost redus-, Pt100 pe cele premium, niște senzori KTY ciudați pe produse vechi. A fost un coșmar. Diferite curbe de calibrare, diferite ramuri de firmware BMS, diferite stocuri de piese de schimb.
Acum este Pt100 peste tot. Același senzor, același furnizor, aceleași proceduri de manipulare. Când ceva nu merge bine, nu trebuie să întrebăm „stați, ce tip de senzor este în acest pachet?” Integrarea sistemului bateriei devine mult mai simplă atunci când nu jonglați cu cinci tipuri diferite de senzori.
Diferența de cost între NTC și Pt100 este de 1,50 USD per senzor. La un acumulator de stivuitor de 3000 USD, asta e zgomot. În ceea ce privește fiabilitatea și costurile de asistență, este totul.
Pentru oricine care preia senzori chiar acum
Dacă ești inginer proiectant și citești asta, iată versiunea scurtă:
Utilizați Pt100 sau Pt1000. Element spiralat pentru orice tensiune de peste 100 V sau orice vibrează. Pelicula subțire este potrivită pentru testarea pe banc și pentru monitorizarea cu mize reduse. 3-sârmă minimă, cu 4 fire dacă efectuați lucrări de certificare sau de precizie.
Cumpărați de la producători consacrați de senzori cu trasabilitate reală. Am văzut Pt100-uri contrafăcute care erau de fapt NTC-uri cu marcaje false. Dacă prețul pare prea bun pentru a fi adevărat, este.
Poti-ți senzorii. Utilizați material de interfață termică. Eliberați-cablurile. Documentează-ți locațiile senzorilor, astfel încât bietul tehnician, peste 5 ani, să știe unde să caute.
Și pentru oricine care caută pachete: întrebați-vă furnizorul ce senzori folosesc și de ce. Dacă nu vă pot da un răspuns clar, asta vă spune ceva. Dacă ei spun „folosim RTD-uri de platină pentru că am învățat pe cale grea ce se întâmplă atunci când nu o faci”, acesta este un furnizor care a existat suficient de mult pentru a ști ce contează.
De mai bine de un deceniu producăm acumulatori cu litiu - stivuitoare, cărucioare de golf, AGV-uri, spălatoare de podea, ce vrei să fie. Sensarea temperaturii reprezintă poate 0,5% din costul BOM și 50% din cauzele fundamentale ale defecțiunilor pe care le-am diagnosticat. Pur și simplu nu merită să fie ieftin.
Dacă sunteți în căutarea unei echipe care să înțeleagă detaliile despre astfel de lucruri, știți unde să ne găsiți. Suntem întotdeauna bucuroși să vorbim despre managementul termic cu oricine dorește serios să o facă corect.
Și dacă cineva din echipa dvs. sugerează să economisiți 1,50 USD pe pachet trecând la NTC, nu ezitați să îi trimiteți acest articol. Sau factura de la acel incident din 2019. Orice funcționează.
