Senzorii termoelectrici se referă la senzori de tip genset. Lucrarea lor se bazează pe unul dintre fenomenele termoelectrice - apariția unei forțe termoelectromotoare (termoelectrometru).
Esența acestui fenomen este după cum urmează. Dacă se ridica-vit circuitul electric a doi manageri pro-apă din metal diferit (sau semiconductori), cu un capăt de lipire sârmă, crestături, și o joncțiune (joncțiune) este încălzit, într-un astfel de circuit EMF apare. Acest EMF va fi proporțional cu temperatura joncțiunii (mai precis - diferența de temperatură dintre joncțiune și capetele libere, nepereche). Coeficientul de proporționalitate depinde de materialul conductorilor și rămâne constant într-un anumit interval de temperatură. Un lanț compus din două materiale diferite se numește termocuplu; conductorii care formează un termopar se numesc termoelectrozi; Locurile de conectare a termoelectrodelor sunt noduri. Spay, plasat într-un mediu, a cărui temperatură trebuie măsurată, numită fierbinte sau de lucru. Un condiment, în privința căruia se măsoară temperatura, se numește rece sau liber. EMF care apare când temperatura joncțiunilor fierbinte și rece este diferită se numește energie termoelectrică. Temperatura poate fi determinată din valoarea acestui termoEMF.
Pentru măsurarea forței electromotoare termică generată de un termocuplu în circuitul termocuplu includ instrumente (de exemplu, mili-voltmetru) măsurarea. Milivoltmetru includ deconectarea joncțiunii reci (Fig. 10.1, B), fie una dintre thermoelectrodes gap (Fig. 10.1). După cum se vede din circuitele de comutare ale măsurare instru-ra, în cazul unui nod de referință deschis (figura 10.1, b.) La intersecția termocuplu trei ry, unu și doi holodnyh2 goryachiy1 și 3, care ar trebui să aibă o temperatură constantă. (. Figura 10.1) Când includerea milivoltmetru în ruptura unuia dintre thermoelectrodes are patru joncțiune: una caldă 7, una holodnyy2 (aceasta ar trebui să aibă o temperatură constantă-ing), două u4 neytralnyh3 (ele trebuie să fie la fel, dar nu neapărat o temperatură constantă ). Pentru ambele modele, dispozitiv termoelectric și citirile vor fi aceleași în cazul în care aceeași sunt, respectiv temperatura intersecțiilor lodnyh calde și ho. Nu este greu să vedem acest lucru dacă formulam ecuații conform celei de-a doua lege Kirchhoff pentru fiecare dintre circuite.
Metoda de realizare a unei joncțiuni (sudare, lipire etc.) pe termo-emf nu afectează, numai dacă dimensiunile joncțiunii sunt de așa natură încât temperatura la toate punctele este aceeași.
ThermoEMF generat termocuplu format din elec-trodes A și B, o diferență de două termoelectrică: EAB (θ1) - termoelectrică la joncțiunea fierbinte 6 ,; EAB (θ2) - temperatura rece picior termoelectric joncțiune θ 2. m. e.
Valorile puterii termoelectrice și direcția acesteia depind de materialele electrozilor A și B.
În tabel. 10.1 emisiuni pentru diferite materiale termoelectrice cplatinoy împerecheat temperatură joncțiune fierbinte de 100 ° C (373 K) și temperatura rece joncțiune 0 ° C (273 K). Un semn plus în fața puterii termoelectrice înseamnă că în joncțiunea rece curentul merge spre electrodul platinei.
Tabelul 10.1. Termo-emf al materialelor principale pentru termocupluri în pereche cu platină (temperatura joncțiunii de lucru la 100 ° C, temperatura joncțiunii reci este zero)
Dacă face un termocuplu materiale, care, în raport cu puterea de platină termoelectrică au semne diferite, puterea termoelectric unui termocuplu va fi egală cu suma puterii termoelectric a materialelor în raport cu platina. De exemplu, din Tabel. 10.1 ia datele pentru cupru termoelectrică asociat cu platină și 0,76 mV aliaj thermopower Copel asociat cu platina - 4.0 mV. Termocuplu Kopel pe baza de cupru-ecuație de (10.1) are un EAB termoelectric = 0,76 - (-4) = 4,76 mV. Ma-materiale sub termocuplul trebuie să fie selectate astfel încât puterea termoelectric a avut o valoare suficient de mare pentru a asigura o sensibilitate de măsură pe care-sokuyu.
Măsurarea temperaturii cu termocupluri
În măsurarea automată a temperaturii cu termocupluri se folosesc două metode principale: măsurarea directă a puterii termoelectrice cu un milivoltmetru și metoda de compensare considerată în § 2.7.
Deoarece valoarea puterii termoelectrice dezvoltată de un termocuplu nu este ridicată, sunt necesare milivoltmetre de mare sensibilitate ale tipului magnetoelectric pentru măsurarea directă a acesteia. Dispozitivele de acest tip funcționează pe baza interacțiunii câmpului magnetic al unui magnet permanent și a curentului măsurat care curge de-a lungul cadrului mobil. Pentru a crea un cuplu suficient cu un curent foarte mic, cadrul este realizat dintr-un număr mare de fire dintr-un fir subțire de cupru. Momentul de contracarare este creat de arcuri spirale, de-a lungul cărora curentul este introdus în cadru. Scara milivoltmetru este calibrată direct în grade și este indicat tipul de termocuplu pentru care este destinat acest milivoltmetru.
Indicăm prin RB rezistența milivoltmetrului, RT este rezistența termocuplului, Rp este rezistența firelor de conectare. Curentul care trece prin cadranul milivoltmetrului sub acțiunea termoelectrică ELSD,
Din această formulă se poate observa că citirile dispozitivului depind nu numai de EMF em. dar și pe rezistențele RB, RT, RD. Deoarece scala instrumentului a fost deja calibrată pentru un termocuplu
de un anumit tip, atunci rezistențele Rr și RB sunt deja luate în considerare la calibrare. O rezistență la circuitul extern este de asemenea indicată pe scală (de obicei 0,6, 5, 15 sau 25 ohmi).
Estimăm citirile instrumentului, a căror scală este gradată în milivolți. Tensiunea la terminalele sale este UB = IBRB.
Se observă din (10.4) că tensiunea măsurată cu milivoltmetru va fi întotdeauna mai mică decât emf-ul termocuplului, pe UB (RBH / RB). Această valoare va fi mai mică, cu atât mai mare este rezistența milivoltmetrului RB comparativ cu rezistența externă RBH. De obicei, milivoltmetrele au, în plus față de rezistența cadrului, o rezistență suplimentară suplimentară față de mangan, care în sumă dă cel puțin 100 ohmi.
În mod tipic, termocuplul este calibrat la o temperatură de joncțiune rece θ2 = 0. În practică, atunci când se măsoară temperatura θ2. joncțiunea rece are θ2 = 0. Prin urmare, este imposibil să se determine cu precizie θ prin puterea termoelectrică măsurată θ 2. Este necesar să se introducă așa-numita corecție pentru temperatura de joncțiune rece. Există mai multe moduri de a menține temperatura joncțiunilor reci neschimbate. De exemplu, este posibil să se pună noduri reci la o baie cu gheață dezghețată, dar acest lucru este posibil numai în laborator sau în timpul configurării. Aveți posibilitatea să îngropați niște intersecții reci în pământ la o adâncime de câțiva metri, unde temperatura este destul de stabilă sau puneți noduri reci într-o cutie specială cu izolație termică.
Dacă se cunoaște temperatura joncțiunilor reci, se adaugă la citirile din dispozitivul de măsurare o corecție corespunzătoare puterii termoelectrice la θ2. Această corecție trebuie luată din curba de calibrare.
corecție de temperatură intersecții lodnyh ho pot intra și Me-mecanic prin: dispozitivul termocuplu-off clorhidric pentru a deplasa săgeata de pe joncțiunile la rece temperatură scară, funingine-sponds-TION (temperatura ambientul tipic). Aplicate de asemenea erori de circuit armatură rektsii stey-automată a temperaturii, în care proprietățile termistorilor utilizate măsurabile nyat Rezistența în funcție de temperatură.
Să luăm în considerare o diagramă schematică a includerii unui termocuplu și a unui milivoltmetru (Figura 10.3). Din cauza dispozitivului de măsurare, acesta poate fi destul de departe de termocuplu. Lungimea firelor de conectare poate fi de câțiva metri. În locurile în care aceste fire sunt conectate, apar și termoEMF-uri. Pentru a compensa cu exactitate aceste termoelemente, este necesară o anumită selecție de materiale de sârmă și termocupluri. Pentru a conecta termocuplurile, există așa-numitele fire de compensare. Fiecărei perechi de materiale de sârmă de compensare i se atribuie o denumire alfabetică, iar fiecărui material i se conferă o anumită culoare, pentru care se folosește un fir de fire colorate sau fire de identificare colorate așezate în sârmă.
D
Luați în considerare măsurarea temperaturii prin metoda compensării folosind un termocuplu și un potențiometru automat. În Fig. Shows termocuplă 10.4 TA care produce Seebeck U și circuitul de pod care produce o tensiune de compensare din Marea Britanie, detașabil între punctele A și B. Diferența dintre aceste tensiuni ia ulterior amplificator de intrare (Y), care alimentează controlul motorului de acționare înfășurare (ED). ED excitație Înfășurarea este permanent conectat la sursa de tensiune de curent alternativ, iar viteza de rotație depinde ED (aproximativ proporțională) tensiunea la controlul său de înfășurare. Motor electric (ED) Th-cut viteze (P) se deplasează motorul calibrat Slidewire (senzor potențiometric) Rp atâta timp cât tensiunea din Regatul Unit nu este egal cu En. În același timp, indicatorul de pe scara instrumentului și pixul reportofonului sunt mutate. Când tensiunea de UK = Ea pe forța de intrare Spune zero (UK- U = 0) și motorul (ED) se oprește. Fiecare valoare a semnalului de ieșire al senzorului ED = f (T ° C) corespunde unei anumite poziții a indicatorului pe scală. Scara este gradată în ° C, iar tipul de termocuplu este indicat pe acesta, pentru care a fost efectuată calibrarea.
Circuitul de pod, în acest caz, nu servește pentru măsurarea și compensarea pentru a genera tensiuni din Marea Britanie și corectarea automată datorită modificărilor de temperatură joncțiune rece. Umerii sută de mo-constau din rezistențe de sârmă R1 - R3, confecționate dintr-un material cu coeficient de temperatură scăzută de rezistență (de exemplu, manganin) și termistorul RK, fabricat dintr-un material având un coeficient de temperatură mare de rezistență (de exemplu, cupru sau nichel ). Rezistorul este situat în vecinătatea joncțiunilor reci ale termocuplului. Podul este alimentat de o sursă constantă de curent E - de obicei o baterie (de exemplu, un element uscat, cum ar fi ESL-30). Atunci când orice modificare a temperaturii joncțiunilor reci ale termocuplu schimbă U și, simultan, modificarea rezistenței la RK, ceea ce conduce la o modificare a tensiunii de offset din Marea Britanie cu aceeași sumă, pe care U sa schimbat. În consecință, fluctuațiile temperaturii mediului ambiant nu modifică citirile de pe scala instrumentului. Rezistența de reglare Rp servește la setarea curentului de alimentare al podului atunci când bateria este descărcată (în scădere E).
De obicei, pe panoul potențiometrului automat există un buton de auto-resetare marcat cu cuvintele "Setarea curentului de lucru". Când acest buton este apăsat, nu este prezentat în Fig. 10.4, circuitul de lucru al dispozitivului este deschis și amplificatorul este pornit pentru diferența dintre EMF a bateriei și un element normal stabil stabil. Dacă bateria este descărcată, atunci sub efectul diferenței dintre aceste amplificatoare amplificate de amplificator, motorul ED propune motorul rezistorului de reglare Rp, setând automat valoarea necesară a curentului de alimentare al punții.
Partea responsabilă în circuitul de măsurare este rheo-coarda. Este realizat din sârmă de mangan purtat pe o bază izolată de cupru. Motorul rheochord este realizat sub forma unei role de contact.
Potențiometrele automate pot avea comutatoare pentru conectarea alternativă a până la 24 de termocupluri.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: