כדי ליצור מד טמפרטורה של תנור, אלמנט החישה נדרש להיות חזק במיוחד, כך שהוא מסוגל לעמוד בטמפרטורות הגבוהות הקיצוניות המפותחות בדרך כלל בתנורים ובתנורים.
מה זה תנור
המעגל של פירומטר שמוסבר כאן מבוסס על עיקרון של צמד תרמי שבו ניתן לקרוא טמפרטורות גבוהות ישירות מהכבשן או ממקורות טמפרטורה גבוהה דומים.
המאמר מסביר מושג פשוט שמשולב זמן רב מאוד למדידת טמפרטורות גבוהות כמו בתנורים ובתנורים. תכנון מעגלים כלול כאן.
תנור כידוע הוא מכשיר או תא בו נוצרות טמפרטורות ברמות גבוהות מאוד. תנורים יכולים להיות מסוגים רבים ושונים, החל מאלו המשמשים בבתים וכלה בסוגים התעשייתיים אשר קשורים ביסודם לעיבוד מתכות, סגסוגות, עפרות וכו '.
התנורים המשמשים בבתים (נקראים גם דוודים) קשורים רק להעלאת טמפרטורת הפנים לרמות מתאימות ולכן אינם כרוכים ברמות טמפרטורה קריטיות לצורך הנדרש.
עם זאת עם תנורים תעשייתיים, אם רמת הטמפרטורה נוטה לדשדש עלולה לגרום לתוצאות חמורות ולגרום נזק לתפוקה המעובדת. לכן, יש לעקוב אחר הטמפרטורה בתוך תנורים אלה באמצעים מתאימים, רצוי באמצעות אלקטרוניקה.
מה זה אפקט Seebeck
בשנת 1821 ציין החוקר תומאס יוהן סיבק שכאשר שתי מתכות שונות אינן מוזגות או מחוברות בקצותיהן ליצירת שני צמתים מנוגדים וכאשר אחד הצמתים מחומם בזמן שהאחר מקורר, הזרם מתחיל לזרום במערכת.
זה אושר על ידי הצבת מצפן ליד אחת המתכות הנ'ל שהניבו סטיות במהלך התהליך.
מאוחר יותר נחקרה התופעה ונקראה על שם המדענים המתאימים כאפקט פלטייה ותומסון.
איך עובד חיישן צמד תרמי
הדוגמאות הבאות יסבירו כיצד התופעות מתרחשות: שקול שתי מתכות שונות, נחושת ואלומיניום. תנו למתכות להיווצר לולאות והצטרפו בקצותיהן באמצעות פיתול כפי שמוצג באיור.
כעת, כפי שהוסבר לעיל נניח שאחד הצמתים מחומם, תוך שמירה על הצומת השני בטמפרטורת החדר, ניתן פשוט לאשר את זרימת הזרם על ידי החדרת מד זרם מילי בכל מקום בסדרה עם 'המעגל' או כפי שמוצג בתרשים.
עם זאת, המד זרם קובע ומודד רק את זרימת הזרם ואם נרצה למדוד את המתח או את הפרש הפוטנציאל על פני החיווט נצטרך להשתמש במד מתח או ליתר דיוק במד מתח מילי ולחבר אותו כמפורט בתרשים הבא.
כאן אנו יכולים לראות כי הצומת השני של המעגל הנ'ל נפתח והמסופים המתקבלים מוגדרים באמצעות מסופי המתח.
ההוראות והעקרונות שלעיל נראים די פשוטים ואלטרנטיבה קלה למדידת טמפרטורות גבוהות.
חסרונות של חיישן צמד תרמי
עם זאת, המערכת כחיסרון אחד גדול, מכיוון שהתופעות כולן עובדות ומבוססות על הבדלי הטמפרטורה של הצמתים בהתאמה, פירושה שהחדרת צמתים נוספים תשפיע ישירות על הקריאות בפועל של המערכת.
כאשר אנו מחברים את מסופי המטר לקצוות הצמד התרמי שהוסבר לעיל, החיבורים פועלים בנפרד כשני צמתים נוספים, ומחדירים שתי נקודות חישה נוספות של טמפרטורה, אשר עשויות להוסיף או לקזז את הקריאות מהחישה בפועל שקורה בקצה השני.
אך עם זאת, ניתן לתקן את התנאים על ידי שמירה על חיבורי המונה קצרים ככל האפשר. המשמעות היא שאם חוטי המונה נשמרים קטנים לחלוטין או במילים אחרות אם המונה מחובר ישירות על פני קצוות הצמד התרמי יכול להפוך את ההבדלים לקטנים באופן זניח וניתן להתעלם מהם.
אם כי בדרך כלל נמנע מעיקרון זה והבעיה נפתרת על ידי איזון ההפרעה באמצעות רשת גשר וויטסטון. עם זאת עם הניסוי שלנו, על מנת למזער את הסיבוכים, אנו יכולים להפוך את מד הטמפרטורה המוצע על ידי שילוב קישורי הצמד התרמי ישירות לנקודות סיום המונה.
אנו משתמשים בשיטה יוצאת דופן אך יעילה מאוד לבחירת מוטות ארוכים של שתי המתכות שונות, שיעזרו לנו לבודד את המונה מחום התנור למרחק בטוח ובכל זאת לייצר קריאה מדויקת למדי של הטמפרטורה הנמדדת.
כיצד להכין פירומטר באמצעות חיישן צמד תרמי
ההסבר הבא ימחיש לכם את כל ההליך:
תצטרך את החומרים הבאים להכנת מד הטמפרטורה התנורי הנדון:
מקלות נחושת ואלומיניום - באורך 2 וחצי מטר כל אחד, בקוטר של חצי ס'מ.
מד זרם - 1 mA, FSD, מד סוג סליל נע.
גוש עץ עם ידיות, נקדח כראוי עם חורי דרך לחיזוק מוטות המתכת.
הנוהל הבא מסביר כיצד ליצור צמד תרמי או מעגל פירומטר.
נוהל בניית פירומטר:
בעזרת נייר חול נקי ממוטות המתכת בעדינות, כך שייגרדו כל שכבות פחמן או קורוזיה, והמתכות נעשות מבריקות.
בעזרת זוג צבתות אף מכופפים בזהירות את המתכות בזווית מסוימת (כפי שמודגם בתרשים) וסובבים את הקצוות היטב בעזרת הצבת.
במצב זה המוטות יהיו במצב פגיע למדי ויהיה צורך לחזק אותם בקצוות החופשיים, כך שהצומת לא יתפורר.
זה נעשה על ידי הכוונת המוטות בעדינות על פני החורים של גוש עץ מימדי היטב, יש לבחור את הקידוח כך שהמוטות יעברו דרכם.
כעת ניתן לקבע כראוי את המונה מעל גוש העץ עצמו וקצות המוט מחוברים גם למסופי המונה.
מכיוון שהמטר המחובר הוא מד זרם, הוא ידרוש נגד מחושב כראוי על פני המסופים שלו, כך שהמתח שמעליו יכול להיות מתורגם להפרש פוטנציאלי קריא או למתח המתאים ישירות לטמפרטורה שנחשפה בקצה הקיצוני של הצמד התרמי.
כמו כן יהיה צורך לכייל את סולם המונה באופן לינארי בהתאם לאינדיקציות הטמפרטורה המתאימות.
קודם: הכנת מעגל מד טמפרטורה RTD הבא: הכינו נהג זרם קבוע של 100 וואט LED
