کنترل دما از ترموکوپل ها

ترموکوپل نوعی عنصر سنجش دما است. این امر به طور مستقیم دما را اندازه گیری می کند و سیگنال دما را به یک سیگنال بالقوه ترموالکتریک تبدیل می کند ، که سپس از طریق ابزارهای الکتریکی (ابزارهای ثانویه) به دمای محیط اندازه گیری شده تبدیل می شود. اصل اساسی اندازه گیری دما این است که دو هادی با ترکیبات مختلف یک مدار بسته را تشکیل می دهند. هنگامی که یک گرادیان دما در هر دو انتها وجود داشته باشد ، جریان از طریق مدار جریان می یابد و یک نیروی الکتروموتوری - نیروی ترموالکتریک - بین دو انتها وجود خواهد داشت.
این به اصطلاح اثر Seebeck است. هنگامی که یک ماده فلزی سوم به یک مدار ترموکوپل وصل شود ، تا زمانی که دمای دو مخاطب ماده یکسان باشد ، پتانسیل ترموالکتریک تولید شده توسط ترموکوپل بدون تغییر باقی می ماند و تحت تأثیر اتصال فلز سوم به مدار قرار نمی گیرد. بنابراین ، هنگام استفاده از ترموکوپل ها برای اندازه گیری دما ، یک ابزار اندازه گیری می تواند برای اندازه گیری پتانسیل ترموالکتریک متصل شود و می توان دمای محیط اندازه گیری شده را تعیین کرد.
دو هادی همگن با ترکیبات مختلف ، الکترودهای ترموالکتریک هستند که درجه حرارت بالاتر به عنوان انتهای کار و پایان دمای پایین به عنوان انتهای آزاد است که معمولاً در دمای ثابت قرار دارد. یک جدول کالیبراسیون ترموکوپل را بر اساس رابطه عملکردی بین پتانسیل ترموالکتریک و دما ایجاد کنید. جدول کالیبراسیون تحت شرط دمای انتهای آزاد درجه 0}} به دست می آید و ترموکوپل های مختلف دارای جداول کالیبراسیون متفاوتی هستند.

اصل کار سنسور دما ترموکوپل

دو هادی با ترکیبات مختلف (به نام سیمهای ترموکوپل یا الکترودهای ترموالکتریک) در هر دو انتها برای تشکیل یک مدار به هم وصل می شوند. هنگامی که دمای اتصال متفاوت است ، یک نیروی الکتروموتور در مدار ایجاد می شود که به آن اثر ترموالکتریک گفته می شود و این نیروی الکتروموتیک پتانسیل ترموالکتریک نامیده می شود. ترموکوپل ها از این اصل برای اندازه گیری دما استفاده می کنند ، جایی که انتهای مستقیم برای اندازه گیری دمای محیط به انتهای کار (که به عنوان انتهای اندازه گیری نیز شناخته می شود) استفاده می شود و انتهای دیگر آن را انتهای سرما نامیده می شود (همچنین به عنوان انتهای جبران کننده شناخته می شود). انتهای سرد را به ابزار نمایشگر یا ابزار تطبیق وصل کنید و ابزار نمایشگر پتانسیل ترموالکتریک تولید شده توسط ترموکوپل را نشان می دهد.

ترموکوپل ها در واقع مبدل های انرژی هستند که انرژی حرارتی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند و دما را با استفاده از پتانسیل ترموالکتریک تولید شده اندازه می گیرند. با توجه به پتانسیل ترموالکتریک ترموکوپل ها ، موارد زیر باید ذکر شود:
1. مقدار پتانسیل ترموالکتریک تولید شده توسط یک ترموکوپل مربوط به طول و قطر ترموکوپل در هنگام یکنواخت بودن ماده نیست ، بلکه فقط به ترکیب مواد ترموکوپل و اختلاف دما در هر دو انتها است.

2. پتانسیل ترموالکتریک یک ترموکوپل تفاوت عملکرد دما بین دو انتهای کار ترموکوپل است ، نه اختلاف دما بین انتهای سرما و انتهای کار ترموکوپل.

3. پس از تعیین ترکیب دو سیم ترموکوپل ، بزرگی پتانسیل ترموالکتریک ترموکوپل فقط به اختلاف دما ترموکوپل مربوط می شود. اگر دمای انتهای سرد ترموکوپل ثابت باقی بماند ، پتانسیل ترموالکتریک وارد ترموکوپل فقط یک عملکرد با ارزش واحد از دمای انتهای کار است.

انتخاب دقت اندازه گیری ترموکوپل و دامنه اندازه گیری دما

دو ماده مختلف هادی یا نیمه هادی A و B با هم جوش داده می شوند تا یک مدار بسته تشکیل دهند ، همانطور که در شکل نشان داده شده است. هنگامی که اختلاف دما بین دو نقطه ضمیمه 1 و 2 از هادی های A و B وجود دارد ، یک نیروی الکتروموتور بین آنها ایجاد می شود و در نتیجه جریان خاصی در مدار ایجاد می شود. این پدیده اثر ترموالکتریک نامیده می شود. ترموکوپل ها با استفاده از این اثر کار می کنند.

انتخاب ترموکوپل ها باید بر اساس بررسی جامع دامنه دمای کار ، دقت مورد نیاز ، جو عملیاتی ، عملکرد شی اندازه گیری شده ، زمان پاسخ و مزایای اقتصادی انجام شود.

1. انتخاب جو برای ترموکوپل های نوع S و از نوع B برای اکسید کننده و کاهش ضعیف جو مناسب است ، در حالی که ترموکوپل های نوع J و نوع T برای اکسید کننده ضعیف و کاهش جو مناسب هستند. اگر از یک لوله محافظ با هوای خوب استفاده شود ، الزامات جو خیلی سخت نیست.

2. انتخاب دقت اندازه گیری و دامنه اندازه گیری دما به طور کلی بر اساس استفاده از ترموکوپل های نوع B است که دما بین 1800 ~ 1800 درجه است و دقت مورد نیاز نسبتاً زیاد است. نیاز به دقت زیاد نیست و جو امکان استفاده از ترموکوپل های ریزنیم تنگستن را فراهم می کند. به طور کلی ، ترموکوپل های تنگستن رنیوم برای دمای بالاتر از 1800 درجه انتخاب می شوند. ترموکوپل های نوع S و ترموکوپل های نوع N برای استفاده در دمای مختلف از 1000 تا 1300 درجه در دسترس هستند که به دقت بالایی نیاز دارند. ترموکوپل های نوع K و نوع N به طور کلی زیر 1000 درجه استفاده می شوند ، در حالی که ترموکوپل های نوع E به طور کلی زیر 400 درجه استفاده می شوند. در 250 درجه و اندازه گیری دمای منفی ، از ترموکوپل های نوع T استفاده می شود. در دماهای پایین ، ترموکوپل های نوع T پایدار هستند و از دقت بالایی برخوردار هستند.

3. انتخاب دوام و پاسخگویی حرارتی: ترموکوپل هایی با قطر سیم بزرگتر از دوام بهتری برخوردار هستند ، اما پاسخ آهسته تری دارند. برای ترموکوپل ها با ظرفیت گرمای بیشتر ، پاسخ کندتر است. هنگام اندازه گیری درجه حرارت با شیب های بزرگ ، کنترل دما تحت کنترل دما ضعیف است. لازم است زمان پاسخ سریع و درجه خاصی از دوام داشته باشید ، بنابراین انتخاب یک عروسک زرهی مناسب تر است.

4. انتخاب ترموکوپل ها بر اساس خواص و حالت های جسم اندازه گیری شده

اندازه گیری دما از اشیاء ارتعاش ، اشیاء ارتعاش و عروق با فشار بالا نیاز به مقاومت مکانیکی بالایی دارد ، لوله های محافظ برای جو با آلودگی شیمیایی مورد نیاز است و در صورت تداخل الکتریکی به عایق بالا نیاز است.

5. اقدامات احتیاطی

عمق درج ترموکوپل بسیار اندک است: نباید کمتر از 8-10 برابر قطر بیرونی آستین محافظ خود باشد (به جز محصولات خاص)

◆ ترموکوپل [1] فشار اسمی: به طور کلی به فشار خارجی استاتیک اشاره دارد که لوله محافظ می تواند در دمای کار مقاومت و پارگی کند.

◆ مقاومت عایق: هنگامی که دمای هوای محیط {0}} درجه است و رطوبت نسبی کمتر از 80 ٪ است ، مقاومت عایق از یا برابر با 5 megohms (ولتاژ 100V) است. Thermocoules با جعبه های اتصالی ضد چلپ چلوپ دارای مقاومت عایق بیشتر از یا مساوی 0.5 megoHms (ولتاژ 100 ولت) است که دمای نسبی 3 درجه 93 درجه باشد

reg مقاومت عایق در دماهای بالا: برای ترموکوپل ها ، مقاومت عایق (در هر متر) بین الکترود داغ (از جمله نوع شاخه دوتایی) و لوله محافظ ، و همچنین بین الکترودهای داغ دو شاخه ، باید بیشتر از مقادیر مشخص شده در جدول زیر باشد.