Существует множество разнообразных устройств и механизмов, позволяющих измерять температуру. Некоторые из них применяются в повседневной жизни, какие-то - для различных физических исследований, в производственных процессах и других отраслях. Одним из таких устройств является термопара. Принцип действия и схему данного устройства мы рассмотрим в последующих разделах. Принцип работы термопары основан на обычных физических процессах. Впервые эффект, на основе которого работает данное устройство, был исследован немецким ученым Томасом Зеебеком. Суть явления, на котором держится принцип действия термопары, в следующем. В замкнутом электрическом контуре, состоящем из двух проводников различного вида, при воздействии определенной температуры окружающей среды возникает электричество. Получаемый электрический поток и температура окружающей среды, воздействующая на проводники, находятся в линейной зависимости. То есть чем выше температура, тем больший электрический ток вырабатывается термопарой. На этом и основан принцип действия термопары и термометра сопротивления. При этом один контакт термопары находится в точке, где необходимо измерять температуру, он именуется «горячим». Второй контакт, другими словами - «холодный», - в противоположном направлении. Применение для измерения термопар допускается лишь в том случае, когда температура воздуха в помещении меньше, чем в месте измерения. Такова краткая схема работы термопары, принцип действия. Виды термопар мы рассмотрим в следующем разделе. В каждой отрасли промышленности, где необходимы измерения температуры, в основном применяется термопара. Устройство и принцип работы различных видов данного агрегата приведены ниже. Данные схемы термопар применяются в большинстве случаев для производства различных датчиков и щупов, позволяющих контролировать температуру в промышленном производстве. Их отличительными особенностями можно назвать довольно низкую цену и огромный диапазон измеряемой температуры. Они позволяют зафиксировать температуру от -200 до +13000 градусов Цельсия. Нецелесообразно применять термопары с подобными сплавами в цехах и на объектах с высоким содержанием серы в воздухе, так как этот химический элемент негативно влияет как на хром, так и на алюминий, вызывая нарушения в функционировании устройства. Принцип действия термопары, контактная группа которой состоит из этих сплавов, такой же. Но эти устройства работают в основном в жидкости либо газообразной среде, обладающей нейтральными, неагрессивными свойствами. Верхний температурный показатель не превышает +8000 градусов Цельсия. Применяется подобная термопара, принцип действия которой позволяет использовать ее для установления степени нагрева каких-либо поверхностей, например, для определения температуры мартеновских печей либо иных подобных конструкций. Данное сочетание контактов в термопаре не настолько распространено, как первая из рассматриваемых разновидностей. Принцип работы термопары такой же, однако подобная комбинация хорошо показала себя в разреженной атмосфере. Максимальный уровень замеряемой температуры не должен превышать +12500 градусов Цельсия. Однако, если температура начинает подниматься выше +7000 градусов, существует опасность нарушения точности измерений в связи с изменением физико-химических свойств железа. Имеют место даже случаи коррозии железного контакта термопары при наличии в окружающем воздухе водных паров. Наиболее дорогая в изготовлении термопара. Принцип действия такой же, однако отличается она от своих собратьев очень стабильными и достоверными показаниями температуры. Имеет пониженную чувствительность. Основная область применения данных устройств — измерение высоких температур. Также применяются для измерения сверхвысоких температур. Максимальный предел, который можно зафиксировать с помощью данной схемы, достигает 25 тысяч градусов по шкале Цельсия. Их применение требует соблюдения некоторых условий. Так, в процессе измерения температуры нужно полностью устранить окружающую атмосферу, которая оказывает негативное воздействие на контакты в результате процесса окисления. Для этого вольфрам-рениевые термопары обычно помещают в защитные кожухи, заполненные инертным газом, защищающим их элементы. Выше была рассмотрена каждая существующая термопара, устройство, принцип работы ее в зависимости от применяемых сплавов. Теперь рассмотрим некоторые конструктивные особенности. Существует две основные разновидности конструкций термопар. С применением изоляционного слоя. Данная конструкция термопары предусматривает изолирование рабочего слоя устройства от электрического тока. Подобная схема позволяет использовать термопару в технологическом процессе без изоляции входа от земли. Без применения изоляционного слоя. Такие термопары могут подключаться лишь к измерительным схемам, входы которых не имеют контакта с землей. Если данное условие не соблюдается, в устройстве возникнет две независимых замкнутых схемы, в результате чего показания, полученные с помощью термопары, не будут соответствовать действительности. Существует отдельная разновидность данного устройства, именуемая «бегущей». Принцип действия бегущей термопары мы сейчас рассмотрим более подробно. Эта конструкция применяется в основном для определения температуры стальной заготовки при ее обработке на токарных, фрезерных и иных подобных станках. Следует отметить, что в данном случае возможно использование и обычной термопары, однако, если процесс изготовления требует высокой точности температурного режима, бегущую термопару трудно переоценить. При применении данного метода в заготовку заранее запаивают ее контактные элементы. Затем, в процессе обработки болванки, данные контакты постоянно подвергаются воздействию резца или иного рабочего инструмента станка, в результате чего спай (который является главным элементом при снятии температурных показателей) как бы «бежит» по контактам. Этот эффект повсеместно применяется в металлообрабатывающей промышленности. При изготовлении рабочей схемы термопары производится спайка двух металлических контактов, которые, как известно, изготовлены из разных материалов. Место соединения носит название «спай». Следует отметить, что делать данное соединение с помощью спайки необязательно. Достаточно просто скрутить вместе два контакта. Но такой способ производства не будет обладать достаточным уровнем надежности, а также может давать погрешности при снятии температурных показателей. Если необходимо измерение высоких температур, спайка металлов заменяется на их сварку. Это связано с тем, что в большинстве случаев припой, применяемый при соединении, имеет низкую температуру плавления и разрушается при превышении ее уровня. Схемы, при изготовлении которых была применена сварка, выдерживают более широкий диапазон температуры. Но и этот способ соединения имеет свои недостатки. Внутренняя структура металла при воздействии высокой температуры в процессе сваривания может измениться, что повлияет на качество получаемых данных. Кроме того, следует контролировать состояние контактов термопары в процессе ее эксплуатации. Так, возможно изменение характеристик металлов в схеме вследствие воздействия агрессивной окружающей среды. Может произойти окисление либо взаимная диффузия материалов. В подобной ситуации следует заменить рабочую схему термопары. Современная индустрия производит несколько конструкций, которые применяются при изготовлении термопар: с открытым спаем; с изолированным спаем; с заземленным спаем. Особенностью термопар с открытым спаем является плохая сопротивляемость внешнему воздействию. Следующие два типа конструкции могут применяться при измерении температур в агрессивных средах, оказывающих разрушительное влияние на контактную пару. Кроме того, в настоящее время промышленность осваивает схемы производства термопар по полупроводниковым технологиям. Правильность температурных показателей, получаемых с помощью термопары, зависит от материала контактной группы, а также внешних факторов. К последним можно отнести давление, радиационный фон либо иные причины, способные повлиять на физико-химические показатели металлов, из которых изготовлены контакты. Погрешность измерений состоит из следующих составных частей: случайная погрешность, вызванная особенностями изготовления термопары; погрешность, вызванная нарушением температурного режима «холодного» контакта; погрешность, причиной которой послужили внешние помехи; погрешность контрольной аппаратуры. К преимуществам использования подобных устройств для контроля температуры, независимо от области применения, можно отнести: большой промежуток показателей, которые способны быть зафиксированы с помощью термопары; спайку термопары, которая непосредственно участвует в снятии показаний, можно расположить в непосредственном контакте с точкой измерения; несложный процесс изготовления термопар, их прочность и долговечность эксплуатации. К недостаткам применения термопары следует отнести: Необходимость в постоянном контроле температуры «холодного» контакта термопары. Это отличительная особенность конструкции измерительных приборов, в основе которых лежит термопара. Принцип действия данной схемы сужает область ее применения. Они могут быть использованы только в том случае, если температура окружающего воздуха ниже температуры в точке измерения. Нарушение внутренней структуры металлов, применяемых при изготовлении термопары. Дело в том, что в результате воздействия внешней окружающей среды контакты теряют свою однородность, что вызывает погрешности в получаемых температурных показателях. В процессе измерения контактная группа термопары обычно подвержена негативному влиянию окружающей среды, что вызывает нарушения в процессе работы. Это опять же требует герметизации контактов, что вызывает дополнительные затраты на обслуживание подобных датчиков. Существует опасность воздействия электромагнитных волн на термопару, конструкция которой предусматривает длинную контактную группу. Это также может сказаться на результатах измерений. В некоторых случаях встречается нарушение линейной зависимости между электрическим током, возникающим в термопаре, и температурой в месте измерения. Подобная ситуация требует калибровки контрольной аппаратуры. Несмотря на имеющиеся недостатки, метод измерения температуры с помощью термопар, который был впервые изобретен и опробован еще в 19 веке, нашел свое широкое применение во всех отраслях современной промышленности. Кроме того, существуют такие области применения, где использование термопар является единственным способом получения температурных данных. А ознакомившись с данным материалом, вы достаточно полно разобрались в основных принципах их работы. fb.ru Для того, чтобы измерить температуру на различных объектах используются термопары, принцип работы которой позволяет производить измерения в широком диапазоне. Кроме того, эти устройства применяются для автоматизированных систем, осуществляющих управление и контроль. Данные приборы отличаются низкими ценами, простотой и удобством монтажа. При соединении проводников, материалом для которых служат разнородные металлы, на противоположных концах происходит появление напряжения, вызванного контактной разницей потенциалов. Значение полученного напряжения находится в полной зависимости от температуры.Таким образом, разные металлы, соединенные между собой, выступают в роли гальванического элемента, обладающего повышенной чувствительностью к перепадам температур. Данная конструкция представляет собой температурный сенсор, который и называется термопарой. Термопара позволяет точно определить соотношение электричества и температуры. При измерении напряжения, выявляется соответствующая температура в конкретном месте, где соединяются разнородные металлы. Именно, благодаря разнице температур, фиксируется появление определенного напряжения в двух разных точках. Температурные сенсоры, работающие по дифференциальному принципу, осуществляют формирование электрического сигнала, который находится в пропорции с разницей температур в двух различных точках. Поэтому, то место соединения проводников, где измеряется необходимая температура носит название горячего спая, а противоположное место представляет собой холодный спай. Это связано с тем, что температура, которая измеряется, превышает температуру, окружающую измерительный прибор. Сложности измерений заключаются в необходимости измерить температуру в какой-то одной точке, а не в двух разных точках, когда определяется только разница. Существуют определенные методы, позволяющие измерять температуру с помощью термопары в определенной конкретной точке. В данном случае, нужно исходить из того, что в любом контуре сумма заземлений будет иметь нулевое значение. Кроме того, нужно учитывать тот факт, что при соединении разнородных металлов, напряжение возникает при температуре, превышающей абсолютный ноль. Любая термопара принцип работы которой основан на перепадах температур, представляет собой контур из различных металлических проводников. electric-220.ru Температура в камере сгорания работающей котельной установки достаточно велика и измерить ее можно с помощью термоэлектрического элемента (термопары). Этот элемент является чуть ли не единственным средством измерения высоких температур, использующимся во многих сферах нашей жизни. В данном случае речь пойдет о такой его разновидности, как термопара для газового котла, работающая совместно с автоматическим газовым клапаном. Действительно, постоянно находиться в зоне открытого пламени может далеко не каждый материал. Термоэлемент же изготовлен из металла, точнее, из нескольких металлов, поэтому высокой температуры не боится. При работе газовой котельной установки без него никак не обойтись, выход из строя термопары означает полную остановку агрегата и немедленный ремонт. Все дело в том, что термоэлемент работает совместно с электромагнитным отсекающим клапаном, перекрывающим вход в топливный тракт. Стоит только этой детали выйти из строя, как клапан закроется, подача топлива прекратится и горелочное устройство потухнет. Чтобы лучше понять принцип работы термопары газового котла, стоит рассмотреть схему, представленную на рисунке. Схема термопары В основе этого принципа лежит следующее физическое явление: если надежно соединить между собой 2 разнородных металла, а потом место соединения нагревать, то на холодных концах этого спая появится разница потенциалов, то есть, напряжение. А при подключении к ним измерительного прибора цепь замкнется и возникнет постоянный электрический ток. Напряжение будет совсем небольшим, но этого вполне достаточно, чтобы в чувствительной катушке электромагнитного клапана возникла индукция и он открылся, позволяя топливу пройти к запальнику. Для справки. Некоторые современные электромагнитные клапаны настолько чувствительны, что остаются открытыми, пока напряжение на входе не станет ниже 20 мВ. Термоэлемент в обычном рабочем режиме вырабатывает напряжение порядка 40—50 мВ. Соответственно, устройство термопары газового котла основано на описанном явлении, носящем название эффекта Зеебека. Две детали из различных металлов прочно соединяются между собой в одной или нескольких точках, при этом качество соединения играет большую роль. Оно влияет на рабочие параметры элемента и долговечность его эксплуатации. Место соединения и будет той самой рабочей частью, помещаемой в зону открытого огня. Поскольку для изготовления термоэлементов применяется множество различных пар металлов, не вдаваясь в подробности, отметим, что в термопаре для газового котла используется пара хромель – алюминий. К холодным концам этих металлов приварены проводники, заключенные в защитную оболочку. Второй конец проводников вставляется в соответствующее гнездо автоматики агрегата и закрепляется с помощью зажимной гайки. В процессе розжига запальника и горелки газового котла для подачи топлива мы открываем электромагнитный клапан вручную, нажимая на его шток. Газ попадает на запальник и поджигается, а термопара находится рядом и нагревается от его пламени. Спустя 10—30 сек кнопку можно отпускать, так как термоэлемент уже начал вырабатывать напряжение, удерживающее шток клапана в открытом состоянии. В силу того, что изготавливать термопару достаточно просто и недорого, она стала незаменимым элементом автоматики и контроля в газоиспользующем оборудовании. Помимо этого, есть и другие преимущества данных изделий: Из недостатков термоэлектрических датчиков можно отметить то, что возрастание разницы потенциалов происходит не пропорционально росту температуры, то есть, зависимость нелинейная. Кроме того, рост напряжения имеет предел и он невелик, в термопаре газовых котлов его значение достигает 50 мВ. Такие свойства изделия не создают проблем при взаимодействии с отсекающим устройством, но при измерении температуры такой слабый и нелинейный сигнал требует усиления и калибровки. Простота и надежность конструкции термоэлектрического датчика имеют и отрицательную сторону. Когда этот элемент выходит из строя, что иногда случается по причине некачественного выполнения спая, то ремонт термопары невозможен. Изделие может просто прогореть и ремонтировать там нечего, остается только произвести замену, причем как можно быстрее, поскольку газовый котел без термопары работать не будет. Но тут не должно возникнуть особых проблем, устройство легко снимается и отсоединяется, да и цена его вовсе не велика. Совет. Иногда термопара прекращает работать только потому, что в месте соединения слабый контакт. Нужно ослабить и открутить прижимную гайку, извлечь из газового клапана проводник и очень аккуратно очистить его конец, после чего собрать все обратно. Невзирая на свою простую конструкцию, термоэлектрический элемент – одна из важнейших деталей любого современного газового котла. Она выступает в качестве датчика температуры и наличия пламени, обеспечивая безопасную работу отопителя. В случае если произойдет затухание запальника или превышение температуры, термопара отреагирует изменениям напряжения и заставит сработать отсекающий клапан. cotlix.com На сегодняшний день практически во всех отопительных приборах используют специальные контроллеры. Они позволяют предохранить технику от перегрева. Термопары – это и есть специальные устройства для защиты отопительного оборудования от перегрева. В этой статье мы постарались рассмотреть наиболее популярные типы и виды термопары. Также вы сможете узнать основные характеристики подключения. Термопара – это специальное устройство, которое предназначается для измерения температуры. Конструкция будет состоять из двух разнородных проводников, которые в дальнейшем будут между собою контактировать в одной или нескольких точках. Когда на одном участков этих проводников измениться температура, тогда будет создаваться напряжение. Многие специалисты достаточно часто используют термопары для контроля температуры в разнообразной среде и для конвертации температуры в энергию. Коммерческий преобразователь будет иметь доступную стоимость. Он будет иметь стандартные разъемы и позволяет измерять разнообразный спектр температуры. Основным отличием от других устройств для измерения температуры считается то, что они имеют автономное питание и не требуют внешнего фактора возбуждения. Основным ограничением во время работы с этим устройством считается его точность. Основные параметры этого прибора на сегодняшний день будут зависеть именно от материала, из которого он выполнен. Если узел создан из разнородных материалов, тогда он позволяет производитель электрический потенциал. Термопары для практического измерения температуры чаще всего выполнены из определенного материала. Различные сплавы чаще всего могут использовать для разнообразных температурных диапазонов. Если вам необходимо купить термопару, тогда сначала проконсультируйтесь с продавцом. Существуют также и разные типы термопары. Многие приспособления считаются полностью стандартизированными. Многие производственные компании на сегодняшний день используют электронные методы холодного спая для корректировки изменения температуры на клеммах устройства. Благодаря этому им удалось значительно повысить точность. Применение термопары считается достаточно широким. Их могут использовать в следующих областях: Эти устройства работают согласно правилу Зеебека. Если определенный проводник будет подвергаться воздействию, тогда его сопротивление и напряжение будет изменяться. Чтобы измерить это напряжение необходимо подключить гибкий провод к «горячему» концу термопары. Этот гибкий провод может стать настоящим градиентом температуры и разработать собственное напряжение, которое в дальнейшем будет противостоять текущему напряжению. Во время использования разнородных сплавов для замыкания цепи, создается новая цепь, в которой два конца смогут генерировать напряжение. В дальнейшем его можно будет измерить. Узнайте, как работает тензодатчик. Напряжение будет генерироваться не на стыке двух металлов, а вдоль длины двух разнородных металлов. Обе длины термопары будут испытывать одинаковый температурный режим. Конечный результат можно считать результатом разности температур между термопарой и спаем. Если соединение будет выполнено некачественно, тогда соответственно в этом случае может образоваться погрешность. Особенно в высокой точности будет нуждаться мультиметр с термопарой и разнообразные производственные датчики. При определенных условиях создается термопара своими руками. Но перед изготовлением, потребуется изучить все виды термопары. Также вам необходимо знать, чем отличаются модели: ТХА, ТХК, ТПП, ТВР, ТЖК, ТПР, ТСП. Они могут распределяться как: У нас вы также можете прочесть про правильное заземление. Импортные термопары необходимо устанавливать также, как и отечественные. Их установка и замена практически ничем не отличается. Для установки необходимо выполнить следующие этапы: Контроллер плиты необходимо вмонтировать не слишком сильно. Во время установки медная и стальная труба подачи и отвода топлива должна быть направлена вниз. В конструкции концевой выключатель будет располагаться под автоматом контроля безопасности на печи. Это устройство также способно отключать вентилятор, если температура понизится до определенного уровня. Если вентилятор работает постоянно, тогда выключатель нуждается в корректировке. Сначала вам необходимо проверить термостат. Если он будет включен, тогда его следует поставить в автоматический режим. На сегодняшний день любая система контроля требуется корректировки. Если вы не можете выполнить корректировку самостоятельно, тогда лучше обратиться к специалистам. Изготовление термопары осуществляется на специализированных заводах. Именно поэтому выполнить ремонт можно будет только в специализированных дилерских центрах. Стоимость термопары в среднем составляет от 3 до 6 долларов. Конечно, цена будет зависеть от типа продукции, которую вы желаете приобрести. Теперь вы точно знаете устройство и принцип работы термопары. Надеемся, что эта информация была полезной и интересной. Читайте также: омические датчики. vse-elektrichestvo.ru Условно термоэлектрические преобразователи подразделяются на термопреобразователи общепромышленного назначения и специальные. Термоэлектрический преобразователь — это термопара с изолированными электродами, помещенными в защитную арматуру. Рассмотрим вначале первую группу. Существует большое разнообразие конструктивных исполнений преобразователей. На рис. 1 представлена схема устройства одной из разновидностей преобразователя общепромышленного назначения. Рис. 1. Конструкция термопреобразователя напряжения промышленного назначения. 1 — электроды; 2 — рабочий пай; 3 — трубка; 4 — защитная арматура; 5 — керамический наконечник; 6 — заливка; 7 — головка; 8 — сборка; 9 — зажимы; 10 — удлиняющие провода; 11 — герметизированный ввод; 12 — элементы крепления термопреобразователя Электроды 1 термопреобразователей ТХК и ТХА общепромышленного назначения обычно выполняются из проволоки диаметром, обеспечивающим пренебрежимо малое сопротивление термопары и достаточную механическую прочность. При этом можно не учитывать изменение сопротивления электродов при изменении температуры, что важно при использовании некоторых типов милливольтметров в качестве вторичных приборов. Рабочий спай 2 обычно выполняется сваркой. Для изоляции термоэлектродов используют кварцевые (до 1000 °С) или фарфоровые (до 1400 °С) трубки или бусы. При более высоких температурах применяются оксиды металлов: алюминия, магния, бериллия и т.п. На рис. 1 в качестве изолятора изображена трубка 3, представляющая стержень с двумя продольными отверстиями, в которые пропущены электроды. Рабочий спай может быть защищен керамическим наконечником 5. Материалом защитной арматуры 4 обычно является нержавеющая сталь (до 900 °С), при высоких температурах используются специальные сплавы. Арматура заканчивается головкой 7, в которой расположена сборка 8 с зажимами 9, к которым подведены электроды термопары и через герметизированный ввод 11 — термоэлектродные удлиняющие провода 10. Внутренняя полость защитной арматуры может быть герметизирована заливкой б верхней части. На наружной поверхности арматуры могут располагаться элементы 12 (например, штуцера) для крепления защитной арматуры к объекту. Защитная арматура может не иметь штуцера, либо штуцер может быть подвижным (при невысоких давлениях контролируемой среды). Длина монтажной части L различных модификаций составляет (0,08...2,5) м, диаметр рабочей части (5...25) мм. Конструкция, в которой рабочий спай изолирован от защитной арматуры, представлена на рис. 1. Существуют конструкции, в которых рабочий спай приварен к чехлу или прижат к нему. Это снижает инерционность преобразователя, но резко уменьшает помехозащищенность измерительного канала, особенно при заземлении какой-либо точки входного элемента потенциометра. Это вызвано тем, что рабочий спай через свою арматуру и защитный чехол оказывается заземленным, причем в другой точке, чем заземление измерительного прибора. В этом случае образуется паразитный контур и при различии потенциалов точек заземления на входе вторичного прибора появляется паразитный сигнал, не устраняемый входным фильтром. В силу этого целесообразно применять преобразователи с изолированным рабочим спаем. Специальные термопреобразователи изготовляются на основе кабельных термопреобразователей типов КТХАС, КТХАСП, КТХКС. Они предназначены для измерения температуры от -50 до 1000 °С ив основном используются в реакторной термометрии. Кабельные термопреобразователи имеют наружный диаметр от 1 до 6 мм, длину от 10 до 50 м с числом жил 2 или 4 (одна жила или одна пара жил из хромеля, другая из копеля или алюмеля). Схематично устройство кабельного термопреобразователя с изолированным рабочим спаем представлено на рис. 2, а. Возможна конструкция термопреобразователей, у которых рабочий спай не изолирован от оболочки. Рис. 2. Конструкция термоэлектрического преобразователя специального применения: а, 6 — одно- и многозонный преобразователи; 1 — рабочий спай; 2 — термоэлектроды; 3 — оболочка; 4 — втулка; 5 — герметик; 6 — выводы В кабельных преобразователях изоляция термоэлектродов осуществляется спрессованным порошком оксида магния. Существенным ее недостатком является гигроскопичность, причем с повышением влажности она набухает (может разорвать оболочку) и теряет изоляционные качества. Поэтому герметизация концов термопреобразователя с последующей проверкой ее качества обязательна. Материал оболочки — нержавеющая сталь. При малых диаметрах термопреобразователя электроды оказываются очень тонкими (до 0,2 мм) и с большим погонным сопротивлением. Для повышения прочности и уменьшения сопротивления измерительной цепи во втулке 4 они наращиваются более толстыми проводниками того же материала, которые и являются выводами. Существуют преобразователи с утоненным или плоским рабочим участком. В качестве изолятора может быть использован оксид алюминия, обладающий хорошими изоляционными свойствами до 1200 °С, радиационно стойкий, подобно оксиду магния, он также гигроскопичен (хотя не набухает при увлажнении). Его недостаток — твердость зерен, что не обеспечивает плотной упаковки и соответственно высокой изоляции. Для измерения температур до 2000 °С может быть использован оксид бериллия, недостаток которого — токсичность. Специфические (наряду с общими) требования предъявляются к материалам оболочек термопреобразователей для реакторных измерений: минимальное сечение поглощения нейтронов, минимальная наведенная активность, высокая радиационная стойкость, высокая коррозионная стойкость и технологичность. В качестве материала применяются стали с большим содержанием никеля. При изготовлении термопреобразователей важно следить за качеством изоляции электродов между собой и от оболочки. Наличие трещин или газовых полостей в изоляции приведет к понижению сопротивления под действием излучения и появлению ионизационных токов. Поэтому обязательной является процедура проверки герметичности оболочки и измерение сопротивления изоляции. По существующим нормам сопротивление должно быть не менее 1000 МОм. Для измерения температуры в нескольких точках могут использоваться кабельные многозонные термопреобразователи (рис. 2, б). Такой преобразователь (ТЭП) имеет три или пять рабочих спаев при расстоянии между ними 1 или 1,5 м при общей длине 25 м и внешнем диаметре оболочки 3 или 6 мм. Число выводов ТЭП соответственно равно 4 или 6. Из рис. 2, б видно, что для измерения температуры в точке t1 прибор нужно подключить к выводам 1 и 4, а для измерения в точке t3 — к выводам 3 и 4. Все материалы н элементы многозонного ТЭП аналогичны однозонному (рис. 2, а). Достоинства такого ТЭП очевидны — возможность измерения температуры в нескольких точках в труднодоступных местах благодаря большой протяженности и малому диаметру при малом количестве металла, вводимого в контролируемую зону. Удлиняющие термоэлектродные провода обычно изготавливаются в виде пары изолированных проводов сечением (0,2...4) мм2 в общей оболочке. Материал изоляции проводов и оболочки определяется условиями прокладки. Для целей помехозащищенности выпускаются провода, экранированные металлической оплеткой. Учитывая, что каждый провод удлиняющих проводов должен подключаться к определенному электроду термопреобразователя, изоляция проводов или цветные нити в оплетках имеют определенную расцветку. Рис. 3. Схемы измерительного комплекта с размещением свободных концов в УК (в) и в ИП (б) Итак, можно уже представить из чего должен состоять измерительный комплект для измерения температуры термоэлектрическим методом (рис. 3, а): термоэлектрический преобразователь (ТЭП), компенсационное устройство (УК) для автоматического введения поправки на изменение температуры свободных концов преобразователя, удлиняющих термоэлектродных проводов TЭ1 и ТЭ2 между ТЭП и УК (чтобы свободные концы оказались на зажимах УК) и измерительного прибора (ИП). Между УК и ИП соединительная линия выполняется одинаковыми монтажными (медными) проводами (МП). Обычно введение поправки на изменение температуры свободных концов осуществляется схемой самого прибора ИП. В этом случае отдельный блок УК не применяется, и ТЭП подключается непосредственно к ИП удлиняющими термоэлектродными проводами (рис. 3, б). Целиком измерительный комплект называется термоэлектрическим термометром. При применении длинных термопреобразователей (кабельных), их концы могут непосредственно соединяться с зажимами УК или ИП без использования удлиняющих термоэлектродных проводов. www.eti.su Измерение температур с помощью термопар получило широкое распространение из-за надежной конструкции датчика, возможности работать в широком диапазоне температур и дешевизны. Однако для сохранения высокой точности измерений необходимо соблюдение ряда требований, применение специальных методов. Эти требования и методы уже реализованы в современном промышленном измерительном оборудовании, что позволяет получать высокоточные отсчеты температуры с использованием термопарных датчиков. Работа термопары основана на эффекте Зеебека, согласно которому в цепи, состоящей из двух различных проводников возникает термо-ЭДС пропорциональная разности температур между местами соединения проводников. Эта ЭДС определяется согласно выражения Е=aТ + bT2 + …, (7.20) где а, b,… эмпирически подобранные коэффициенты степенного ряда, Т – температура в °С относительно референтного электрода Термопары - это надежные и недорогие датчики температуры, широко используемые в различных измерительных системах. Однако измерение температуры с помощью термопар требует принятия специальных мер для обеспечения необходимой точности измерений. Рассмотрим основные проблемы, возникающие при получении сигнала с термопары. В местах подключения проводников термопары к измерительной системе возникают дополнительные термо - ЭДС. В результате их действия на вход измерительной системы фактически поступает сумма сигналов от рабочей термопары и от "термопар", возникших в местах подключения (рисунок 7.10). Рис. 7.10. Проблема "холодных спаев" При высоких температурах может снижаться сопротивление изоляции проводников термопары. Это шунтирует сигнал термопары и создает дополнительные термо - ЭДС. При измерении температуры жидкости возможно попадание жидкости или конденсата внутрь термопары, что приводит к образованию электролита и возникновению гальванического эффекта. Сигналы от термопары обычно имеют значения от микровольт до милливольт, поэтому необходимо принимать дополнительные меры по снижению уровня шумов и наводок. Обычно это экранировка и сокращение длины соединительных проводов. Кроме того, учитывая, что температура меняется относительно медленно, можно подавлять помехи с помощью фильтра нижних частот. Фильтр обычно рассчитывается на частоты 1…4 Гц и реализуется аппаратно или программно. Из-за очень малого сигнала датчика, важно использовать в измерительной системе точный инструментальный усилитель. Сейчас доступны очень хорошие инструментальные усилители. Часто объект измерения может иметь потенциал различный с потенциалом земли измерительной системы. В таких случаях для защиты входов измерительной системы необходимо использовать гальваноразвязку. Кроме того, гальваноразвязка, наряду с дифференциальным подключением датчика, существенно снижает погрешности, связанные с током, протекающим по "общему" проводу. Конструктивно термоэлектрический термометр представляет собой две проволоки из разнородных материалов, нагреваемые концы которых скручиваются, а затем свариваются или спаиваются Для защиты от механических повреждений и воздействия среды, температура которой изменяется, электроды термоэлектрического термометра, армированные изоляцией, помещаются в специальную защитную арматуру Выпускаются одинарные (с одним чувствительным элементом) и двойные (с двумя чувствительными элементами) термоэлектрические термометры различных типов. Двойные термометры применяются для измерения температуры в одном и том же месте одновременно двумя вторичными приборами, установленными в разных пунктах наблюдения. Они содержат два одинаковых чувствительных элемента, заключенных в общую арматуру. Термоэлектроды их изолированы друг от друга и защитного чехла Схемапредусматривает автоматическое введение поправки на температуру свободных концов. В цепь термопары и инструментального усилителя включен мост, одним из плеч которого является терморезистор R2, помещенный возле свободных концов термопары (остальные плечи моста выполнены из манганиновых резисторов R3…R5. Схема работает следующим образом. При температуре t0 мост находится в равновесии и напряжение на его выходной диагонали равно нулю. При повышении температуры свободных концов сопротивление терморезистора r2 изменяется, мост выходит из состояния равновесия и возникшее напряжение на выходной диагонали моста компенсирует уменьшение термо-ЭДС термопары. Уравновешивание моста при температуре терморезистора, раной нулю, производится изменением сопротивления одного из манганиновых резисторов R3…R5. Изменение выходного напряжения Uвых. моста при температуре t до значения, равного уменьшению термо-ЭДС ΔЕ, так, чтобы Uвых.(t) – ΔЕ(t) =0, производится изменением напряжения питания моста, то есть сопротивлением r1. Вследствие нелинейной характеристики термопары полной коррекции погрешности получить не удается, однако погрешность значительно уменьшится. Напряжение термо-ЭДС усиливается инструментальным усилителем и преобразуется в цифровой код цифровым вольтметром. Измеренная величина отображается на цифровом индикаторе. studfiles.net Иногда в хозяйстве возникает потребность управлять нагревателем, температура которого выше допустимой для любимого многими DS18B20 (больше 125 градусов Цельсия). Например утюгом, духовым шкафом, муфельной печью.. Для таких температур применяют датчики в виде термопар. У меня как раз завалялось несколько термопар от сгоревших китайских тестеров. Если я не ошибаюсь, то это термопары К-типа. Устройство сделал на однодолларовом микроконтроллере PIC16F676. Плата термоконтроллера выглядит вполне заурядно: Если вместо реле хотите применить симистор, схема будет иметь такой вид: Как известно, термопара при нагреве генерирует небольшое напряжение, пропорциональное разности температур между точкой спая проводов и температурой концов этих проводов. Значит, чтобы корректно измерить температуру нагреваемого предмета нам надо знать не только разницу температур, но и текущую температуру в помещении (температуру холодных концов термопары). Для того, чтобы измерить эту температуру в схеме применён электронный датчик температуры TC1047. Выглядит он совершенно не эффектно, как обычный SMD транзистор в корпусе SOT-23, но внутри у него находится микросхема, выдающая наружу напряжение, пропорциональное температуре. Стоит значительно дешевле чем DS18B20, работать с помощью АЦП с ней намного проще (можете погуглить даташит на неё). После сборки эта плата потребует небольшой настройки. Дело в том, что при питании от обычных в таких случаях 5в один шаг АЦП будет 4,88мВ. Что не очень удобно для вычислений. Датчик температуры выдаёт после преобразования 10мВ на градус. Логичным было слегка поднять напряжение питания микроконтроллера PIC16F676 чтобы получить удобные 5мВ на шаг. Поэтому первая настройка это калибровка напряжения питания. Делается это очень просто: при лежащей на столе термопаре включаем нагрев (правая кнопка) без подключения нагревателя и вращая переменный резистор 470 Ом добиваемся на экране значения текущей комнатной температуры. Следующая настройка это калибровка усилителя термопары. Теперь берём кипящий чайник и опускаем туда (в полиэтиленовом пакете) термопару. Вращая резистор 100к добиваемся показания 99-100 градусов на индикаторе. Всё, можно пользоваться. Если при повторении этой конструкции у Вас возникли какие-то вопросы или идеи по улучшению её, напишите мне в онлайн форме свои соображения по этому поводу. Если Вы авторизуетесь на сайте в качестве пользователя, Вы будете получать уведомления о новых материалах на сайте. smartelectronix.biz43. Термопара, принцип действия, схема включения . Термопара схема
Термопара: принцип действия, устройство
Физическая основа работы термопары
Виды термопар
Хромель-алюминиевые термопары
Хромель-копелевые термопары
Железо-константановые термопары
Платинородий-платиновые термопары
Вольфрам-рениевые термопары
Конструкции термопар
Бегущая термопара и ее применение
Технологические особенности конструкций термопар
Разновидности спаев термопар
Погрешность измерений
Преимущества использования термопар
Недостатки измерения температуры с помощью термопары
Заключение
Термопара: принцип работы
Общий принцип действия термопары
Применение термопар
Измерение температуры с помощью термопары
Термопара для газового котла: устройство и принцип работы
Устройство и принцип действия термопары
Преимущества и недостатки
Заключение
виды, устройство и принцип работы
Особенности конструкции
Принцип действия термопары
Типы термопары
Монтаж термопары
Конструкция, устройство термоэлектрических преобразователей - термопары.
43. Термопара, принцип действия, схема включения .
Контроллер нагрева с датчиком из термопары - Мои статьи - Каталог статей
Схема терморегулятора не отличается ни новизной ни изысканностью. Микроконтроллер, семисегментный трёхразрядный индикатор с общим катодом, стабилизатор, датчик температуры окружающего воздуха и усилитель термопары. Управление нагрузкой можно осуществить как реле, так и симистором (что в утюге я и сделал). 
интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''
Поделиться с друзьями: