ما هيكاشفات درجة الحرارة المقاومة البلاتينية؟
انظر، إذا كنت تقرأ هذا، فمن المحتمل أنك تعرف بالفعل أهمية درجة الحرارة في البطاريات. ولكن هذا هو الشيء الذي لا يخبرك به معظم الناس: الحصول على درجة الحرارة الصحيحة هو أمر أصعب بكثير مما يبدو، وسيكلفك الحصول على درجة حرارة خاطئة. كثيراً.
لقد تعلمنا ذلك بالطريقة الصعبة في عام 2019. كان لدى أحد عملاء أسطول الرافعات الشوكية لدينا في شمال الصين 40+ وحدة تقوم بتشغيل مجموعات البطاريات لدينا. حل الشتاء، وانخفضت درجات الحرارة إلى -25 درجة، وفجأة نتلقى مكالمات في الساعة 2 صباحًا. لن يتم شحن الشاحنات. يستمر نظام إدارة المباني (BMS) في إرسال-تحذيرات بشأن درجة الحرارة. في ناقص خمسة وعشرين. نعم.
اتضح أن الثرمستورات NTC التي كنا نستخدمها انجرفت بمقدار 8 درجات تقريبًا في الطقس البارد. اعتقد BMS أن الخلايا كانت ترتفع درجة حرارتها عندما كانت في الواقع متجمدة. أجهزة الشحن مغلقة. الأسطول بأكمله ميت في المستودع العقوبات، وتكاليف الاستبدال، ورحلات الطيران للذهاب للاعتذار شخصيًا... دعنا نقول فقط أن شخصًا ما في شركتنا لا يزال لديه هذا العقد مؤطرًا على حائطه كتذكير. كلفنا أكثر من 2 مليون يوان.
وذلك عندما ضرب رئيسنا يده على الطاولة وقال "من الآن فصاعدا، RTD البلاتينية على كل شيء، وإذا اقترح أي شخص NTC مرة أخرى لتوفير المال، فهذا يخرج من مكافأته."
إذن نعم. لهذا السبب نكتب هذا. ليس لأن RTDs البلاتينية رائعة. لأننا تعرضنا للحرق (من سخرية القدر بسبب قراءات درجات الحرارة السيئة) ولن نفعل ذلك مرة أخرى.
الأساسيات (ولكنها مفيدة بالفعل)
يعنيPlatinum RTD كاشف درجة الحرارة بالمقاومة البلاتينية. المبدأ بسيط جدًا: يصبح سلك البلاتين أكثر مقاومة للكهرباء عندما يسخن. قياس المقاومة، أنت تعرف درجة الحرارة. هذا كل شيء.
يُطلق على معيار الصناعة اسم Pt100، وهو ما يعني فقط 100 أوم عند درجة 0. يوجد أيضًا Pt1000 (1000 أوم عند 0 درجة) والذي يمنحك إشارة أكبر للعمل بها، وهو مفيد عندما يكون لديك أسلاك طويلة أو بيئات صاخبة. نحن نستخدم Pt1000 على أي شيء به كابلات أطول من 2 متر الآن لأننا سئمنا من مطاردة أخطاء بمقدار 0.5 درجة والتي تبين أنها مقاومة لسلك الرصاص نسينا التعويض عنها.
لماذا البلاتين تحديدا؟ لقد جربنا بالفعل النيكل والنحاس في وقت مبكر. أرخص بالتأكيد. لكن النيكل يصبح مجنونًا فوق 300 درجة ويتأكسد النحاس إذا نظرت إليه بشكل خاطئ. البلاتين فقط... يعمل من . -200 درجة إلى +850 درجة، ولا يتآكل ولا ينجرف. مملة وموثوقة، وهذا هو بالضبط ما تريده عندما تكون مجموعة البطارية الخاصة بك موضوعة داخل منصات متحركة رافعة شوكية 3 طن حول المستودع.
يحب أحد مهندسينا أن يقول "البلاتين باهظ الثمن لأنه كسول" - فهو لا يتفاعل مع أي شيء، ولا يغير رأيه، بل يبقى فقط دقيقًا. سوف نتخذ كسول.
ثلاث طرق لبنائها (والطرق التي تعمل بالفعل)
يوجد سلك-ملفوف، وعنصر ملفوف، وطبقة رقيقة. إليك ما نفكر فيه بالفعل حول كل منها:
سلك-جرح
طريقة المدرسة القديمة. سلك بلاتيني ملفوف حول قلب من السيراميك. فائقة الدقة، ومستقرة للغاية. كما أنها باهظة الثمن ونوعًا ما هشة. نحن نستخدمها كمرجع للمعايرة وهذا كل ما في الأمر. كان هناك عميل أصر على توصيل الأسلاك-لأسطوله بأكمله لأنه "الأفضل فقط". وبعد ستة أشهر، انجرف نصفها لأن الاهتزاز الناتج عن أرضية مخزنه الخشنة أدى إلى تفكك اللفات. الآن يستخدم عناصر ملفوفة مثل أي شخص آخر.
فيلم رقيق
رخيصة، صغيرة، استجابة سريعة. رائعة لأشياء المستهلكين أو مراقبة المخاطر المنخفضة-. نحن نستخدمها في عبواتنا الصغيرة 12 فولت/24 فولت، حيث إذا حدث خطأ ما، فلن يتأذى أحد ولن يشتعل شيء. هل سنضعهم في حزمة رافعة شوكية 600 فولت؟ بالتأكيد لا. تتمدد الطبقة السفلية الخزفية وطبقة البلاتين بمعدلات مختلفة، وبعد بضعة آلاف من الدورات الحرارية تبدأ في رؤية الانحراف. إحدى العلامات التجارية المستوردة التي جربناها - علامة تجارية باهظة الثمن أيضًا - انجرفت بمقدار 1.5 درجة في أقل من عام. ألقى المورد باللوم على تركيبنا. لقد ألقينا اللوم على مراقبة الجودة الخاصة بهم. وفي كلتا الحالتين، توقفنا عن استخدامها لأي شيء بالغ الأهمية.
عنصر ملفوف
وهذا هو ما نحدده لحزم الجهد العالي-. يتم وضع ملفات البلاتين بشكل غير محكم في أنابيب خزفية معبأة بالمسحوق، حتى تتمكن من التمدد والانكماش دون الضغط على السلك. إنهم يتعاملون مع الاهتزازات، ويتعاملون مع التدوير الحراري، ولا يشكون. أغلى من الأفلام الرقيقة ولكننا ننام بشكل أفضل في الليل. يجب على أي مورد لبطاريات الليثيوم يقوم بالتطبيقات الصناعية أن ينظر بجدية إلى هذه الأمور.
سلكان، 3 أسلاك، 4 أسلاك: الجدل الذي كاد أن يقسم فريقنا
تسبب هذا في جدالات فعلية في مكتبنا. أراد قائد الأجهزة لدينا 4 أسلاك في كل شيء. كاد مهندس التكلفة لدينا أن يقوم بحساب تكلفة دبابيس الموصل الإضافية وتكاليف الكابلات. لم يتحدثوا مع بعضهم البعض لمدة أسبوع تقريبًا.
ها هي الصفقة:
2-سلكلا بأس إذا كان الكابل الخاص بك قصيرًا ولا يهمك نصف درجة هنا أو هناك. تضيف مقاومة السلك نفسه إلى قراءتك. بالنسبة لتشغيل كابل بطول 10 أمتار، قد تكون متوقفًا بمقدار 1-2 درجة. ليس رائعًا عندما يتخذ نظام إدارة المباني (BMS) قرارات بناءً على هذا الرقم.
3-سلكيعوض عن مقاومة الرصاص وهو ما تستخدمه معظم الأجهزة الصناعية. جيدة بما يكفي لـ 90% من التطبيقات. هذا هو الافتراضي لدينا الآن.
4-سلكيزيل مقاومة الرصاص تماما. ونحن نستخدمها لمراقبة مستوى الخلية- أثناء البحث والتطوير والتحقق من الصحة، ولأي عميل يدفع مقابل الدقة المتميزة. يعد هذا إلزاميًا أيضًا لأي حلول OEM لبطاريات الليثيوم حيث يقوم العميل بإجراء شهادة السلامة الخاصة به - ويحب المدققون رؤية 4 أسلاك.
انتهى الجدال عندما قال رجل الأجهزة لدينا "يمكنني تشغيل سلكين إضافيين أو يمكنني أن أشرح للعميل سبب تأخر تشغيل الحماية الحرارية الخاصة بهم بمقدار 3 درجات." نقوم الآن بتشغيل 4-أسلاك على جميع حزم الجهد العالي. تبلغ التكلفة الإضافية 0.3% من سعر العبوة. لا يستحق فقدان النوم.
أين يجب لصقها (الموضع مهم بالفعل)
لقد رأينا بعض الأشياء البرية من الشركات المصنعة للبطاريات الصناعية الأخرى. أجهزة الاستشعار مضغوطة-مرتبطة بمواقع عشوائية. تم ضغط المستشعرات على العلبة بقطعة من الرغوة. إحدى عمليات التدقيق التي لا تُنسى حيث وجدنا مستشعرًا قد سقط تمامًا وكان يتدلى داخل العلبة، ويقرأ درجة حرارة الهواء أثناء طهي الخلايا.
قواعدنا الآن:
على الخلايا
اتصل مباشرة بالعلبة أو المعجون الحراري أو شريط 3M VHB (نفضل 9888T)، ثم ضعه في وعاء بالإيبوكسي. نعم إنه أمر مزعج لإعادة العمل. هذه هي النقطة. إذا اضطر شخص ما إلى حفر الإيبوكسي لتحريك جهاز استشعار، فسوف يفكر مرتين حول ما إذا كان يحتاج إلى ذلك بالفعل.
بين الخلايا
يلتقط النقاط الساخنة من الخلايا التي تتحلل بشكل أسرع من جيرانها. هذه هي الطريقة التي وجدنا بها مجموعة من الخلايا من أحد الموردين بها عيوب داخلية - كانت إحدى الخلايا تعمل بدرجة حرارة أعلى بمقدار 8 درجات من جيرانها. أمسكتها قبل حدوث أي شيء سيئ، وقمت بتبديل الوحدة، وتتبعها مرة أخرى إلى مجموعة التصنيع، ورفضت الدفعة بأكملها. دفع المستشعر تكاليفه حوالي 10000 مرة خلال ذلك اليوم.
أشرطة التوصيل والوصلات
تسخن البراغي السائبة. كثيراً. كان لدينا حزمة حيث لم يتم عزم طرف الموصل الرئيسي بشكل صحيح، وفي ظل التيار العالي كانت تصل إلى 85 درجة بينما كانت الخلايا القريبة عند 35 درجة. اشتكى العميل من تخفيض الطاقة "العشوائي". لم يكن الأمر عشوائيًا على الإطلاق - كان نظام إدارة المباني يفعل بالضبط ما ينبغي عليه فعله. تم إصلاح الاتصال، انتهت المشكلة. الآن تحتوي كل حزمة على مستشعر على المسار الحالي الرئيسي، وهو غير قابل للتفاوض.
المبرد داخل / خارج
إذا كان لديك نظام تبريد نشط، فأنت بحاجة إلى معرفة ما إذا كان يعمل بالفعل. رأيت عددًا كبيرًا جدًا من الأنظمة حيث ماتت المضخة ولم يلاحظ أحد حتى بدأت الخلايا في التورم.
الأشياء التي لا يضعونها في أوراق البيانات
إليك بعض الأشياء التي تعلمناها من خلال العبث:
التسخين الذاتي-حقيقي
التيار الذي تدفعه عبر RTD لقياسه يؤدي أيضًا إلى تسخينه. المعيار هو 1 مللي أمبير لـ Pt100. لقد كان لدينا مهندس مبتدئ قام ذات مرة برفعه إلى 5 مللي أمبير لأن "الإشارة أكبر، ودقة أفضل، أليس كذلك؟" خطأ. كان المستشعر يقرأ ارتفاعًا بمقدار درجتين. في مجموعة عربات الجولف بجهد 48 فولت، كان ذلك يعني تشغيل المروحة مبكرًا قليلًا. في حزمة صناعية بقوة 400 فولت، كان من الممكن أن يعني ذلك عمليات إيقاف تشغيل مزعجة. استخدم 1 مللي أمبير. أو أقل بـ 1000 جنيه.
توجيه الأسلاك مهم
احتفظ بأسلاك RTD بعيدًا عن كابلات الطاقة ومحركات المحركات والمحولات - وأي شيء يعمل على تحويل التيارات الكبيرة. نستخدم الآن زوجًا ملتويًا محميًا بعد قضاء ثلاثة أيام في تصحيح "إشارة درجة الحرارة المزعجة" والتي تبين أنها EMI من VFD مثبت على بعد 20 سم. يأخذ موزعو بطاريات الليثيوم بالجملة ملاحظة: إذا كنت تقوم بإعادة بيع العبوات وقام المُدمج بوضع نظام إدارة المباني (BMS) بجوار وحدة التحكم في المحرك مباشرةً، فستكون قراءات درجة الحرارة تافهة.
فئة التسامح ليست الدقة
يمكن إيقاف تشغيل الفئة B Pt100 بمقدار ±0.8 درجة عند 100 درجة وفقًا للمواصفات. هذا هو الخطأ المسموح به. إذا افترض نظام إدارة المباني الخاص بك أنه دقيق للغاية وقام بتعيين حدود حرارية عند 60 درجة، فقد تكون في الواقع مقيدة عند 59.2 درجة أو 60.8 درجة. صمم حدودك مع وضع التسامح في الاعتبار. نحن نبني هامشًا بمقدار درجتين على جميع عتبات الحماية لدينا.
أجهزة الاستشعار الرخيصة الانجراف. أجهزة الاستشعار الجيدة لا تفعل ذلك
قمنا بتتبع أجهزة الاستشعار من ثلاثة موردين مختلفين على مدار عامين من التشغيل الميداني. انجرفت الميزانية (مثل 0.80 دولار لكل منها) بمعدل 0.6 درجة. انجرف النطاق المتوسط-للأسعار اليابانية (2.50 دولارًا) بمقدار 0.1 درجة. الأجهزة السويسرية المتميزة (8 دولارات) لم تنجرف بشكل أساسي سوى هيا، 8 دولارات لكل مستشعر؟ نحن نستخدم تلك اليابانية. أفضل قيمة للأشياء الصناعية.
لماذا قمنا بتوحيد Pt100 في كل شيء
اعتدنا أن يكون لدينا مزيج: الثرمستورات NTC في الحزم المنخفضة-التكلفة، وPt100 في الحزم المميزة، وبعض أجهزة استشعار KTY الغريبة في المنتجات القديمة. لقد كان كابوسا. منحنيات معايرة مختلفة، وفروع البرامج الثابتة المختلفة لـ BMS، ومخزون قطع الغيار المختلفة.
الآن أصبح Pt100 في كل مكان. نفس المستشعر، نفس المورد، نفس إجراءات التعامل. عندما يحدث خطأ ما، لا يتعين علينا أن نسأل "انتظر، ما نوع المستشعر الموجود في هذه العبوة؟" يصبح تكامل نظام البطارية أكثر بساطة عندما لا تستخدم خمسة أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار.
يبلغ فرق التكلفة بين NTC وPt100 1.50 دولارًا لكل مستشعر. على حزمة بطارية رافعة شوكية بقيمة 3000 دولار، هذا ضجيج. فيما يتعلق بالموثوقية وتكاليف الدعم، كل شيء.
لأي شخص يحدد أجهزة الاستشعار الآن
إذا كنت مهندس تصميم وتقرأ هذا، فإليك النسخة المختصرة:
استخدم Pt100 أو Pt1000. عنصر ملفوف لأي شيء يزيد عن 100 فولت أو أي شيء يهتز. تعتبر الطبقة الرقيقة مناسبة للاختبار على الطاولة -ومراقبة المخاطر المنخفضة. 3-الحد الأدنى للأسلاك، أو 4 أسلاك إذا كنت تقوم بإصدار شهادة أو عمل دقيق.
قم بالشراء من صانعي أجهزة الاستشعار المعتمدين مع إمكانية التتبع الفعلي. لقد رأينا Pt100s المزيفة التي كانت في الواقع NTCs بعلامات مزورة. إذا كان السعر يبدو جيدًا جدًا لدرجة يصعب تصديقها، فهو كذلك.
وعاء أجهزة الاستشعار الخاصة بك. استخدم مواد الواجهة الحرارية. شد-أريح الكابلات. قم بتوثيق مواقع أجهزة الاستشعار الخاصة بك حتى يعرف الفني المسكين مكان البحث بعد 5 سنوات من الآن.
وبالنسبة لأي شخص يقوم بشراء حزم: اسأل المورد الخاص بك عن أجهزة الاستشعار التي يستخدمها ولماذا. إذا لم يتمكنوا من إعطائك إجابة مباشرة، فهذا يخبرك بشيء. إذا قالوا "نحن نستخدم RTDs البلاتينية لأننا تعلمنا بالطريقة الصعبة ما يحدث عندما لا تفعل ذلك،" فهذا هو المورد الذي كان موجودًا لفترة كافية لمعرفة ما يهم.
نحن نقوم بتصنيع مجموعات بطاريات الليثيوم منذ ما يزيد عن عقد من الزمن - من الرافعات الشوكية، وعربات الجولف، ومركبات AGV، وأجهزة تنظيف الأرضيات، سمها ما شئت. ربما يمثل استشعار درجة الحرارة 0.5% من تكلفة قائمة مكونات الصنف (BOM) و50% من الأسباب الجذرية لفشل الحقل التي قمنا بتشخيصها. الأمر لا يستحق التخفيض عليه.
إذا كنت تبحث عن فريق يهتم حقًا بالتفاصيل حول أشياء مثل هذه، فأنت تعرف أين تجدنا. يسعدنا دائمًا التحدث عن الإدارة الحرارية مع أي شخص جاد في القيام بذلك بشكل صحيح.
وإذا اقترح أحد أعضاء فريقك توفير 1.50 دولارًا أمريكيًا لكل حزمة عن طريق التحول إلى NTCs، فلا تتردد في إرسال هذه المقالة إليه. أو الفاتورة من حادثة 2019. مهما كان يعمل.
