Οι αισθητήρες θερμοστοιχείου αποτελούν μέρος των αισθητήρων θερμοκρασίας που χρησιμοποιούνται σε πολλούς επαγγελματικούς τομείς. Είναι μια τεχνολογία που είναι και εύκολη στη χρήση και οικονομική. Προσφέρει επίσης σύντομο χρόνο απόκρισης στις θερμικές διακυμάνσεις. Οι διαφορετικοί τύποι θερμοστοιχείων καλύπτουν περισσότερο ή λιγότερο εκτεταμένα εύρη θερμοκρασιών με ποικίλη ακρίβεια. Η επιλογή της διασταύρωσής τους και το σύστημα αντιστάθμισης ψυχρής διασταύρωσης τα καθιστά εύχρηστα σε διαφορετικά περιβάλλοντα.
Να αναγνωρίσει το θερμοστοιχείο ταιριάζει καλύτερα στον τομέα εφαρμογής και τον προϋπολογισμό σας, είναι απαραίτητο να κατανοήσετε πώς λειτουργεί και να διακρίνετε τις τυπολογίες του.
Τι είναι ένα θερμοστοιχείο;
Το θερμοστοιχείο είναι ένας από τους δύο κύριους τύπους οι πιο συνηθισμένοι αισθητήρες θερμοκρασίας.
- Το θερμοστοιχείο σας επιτρέπει να μετράτε τη θερμοκρασία με τον υπολογισμό διαφοράς τάσης μεταξύ δύο σημείων. Αυτό είναι ένα σύστημα που βασίζεται σε μια θερμοηλεκτρική αρχή.
- Η δεύτερη κατηγορία, η αισθητήρας θερμοκρασίας θερμίστορ, χρησιμοποιεί μια αρχή θερμικής αντίστασης. Ειναι εδω διακύμανση στην αντοχή των υλικών που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της διαφοράς θερμοκρασίας. Τα εν λόγω υλικά είναι οξείδια μετάλλων, συμπιεσμένα και ενθυλακωμένα.
Πώς λειτουργεί το θερμοστοιχείο
Ένα θερμοστοιχείο, ή θερμοηλεκτρικό ζεύγος, αποτελείται από δύο αγώγιμα μεταλλικά σύρματα διαφορετικός. Τα καλώδια συνδέονται με δύο τύπους συγκόλλησης, το ζεστό και το ψυχρό σημείο. Ονομάζεται επίσης διασταύρωση αναφοράς. ΣΕδεν δημιουργείται ηλεκτρική τάση, όταν η θερμή διασταύρωση έχει αλλαγή θερμοκρασίας. Στη συνέχεια θα μετρήσουμε τη διαφορά στο ηλεκτρικό δυναμικό μεταξύ της θερμής και της ψυχρής διασταύρωσης για να μετρήσουμε τη θερμοκρασία. Αυτό λέμε το θερμοηλεκτρικό φαινόμενο Seebeck, που πήρε το όνομά του από τον Γερμανό φυσικό Thomas Johann Seebeck που θεώρησε αυτό το φαινόμενο το 1821.
Ένα βολτόμετρο σας επιτρέπει να μετρήσετε τοη τάση που παράγεται στα αγώγιμα μεταλλικά σύρματα ως συνάρτηση της μεταβολής της θερμοκρασίας. Υπολογίζουμε το διαφορά δυναμικού (ηλεκτροκινητική δύναμη) μεταξύ της θερμής και της ψυχρής διασταύρωσης. Επειτα, μετατρεπόμενος πομπός θερμοκρασίας αυτά τα δεδομένα σε βαθμούς Κελσίου. Η μετατροπή της τάσης σε θερμοκρασία γίνεται χρησιμοποιώντας πίνακα αναφοράς και εξαρτάται από τους τύπους μετάλλων που απαρτίζουν το θερμοστοιχείο. Πράγματι, η θερμοηλεκτρική ευαισθησία κάθε μετάλλου είναι διαφορετική. ΕΝΑ συντελεστής de Seebeck ανατέθηκε σε κάθε υλικό με βάση αυτή την ευαισθησία.
Διατήρηση της θερμοκρασίας της διασταύρωσης αναφοράς
Για να παρέχει πληροφορίες υψηλής ακρίβειας ο αισθητήρας θερμοστοιχείου, η ψυχρή διασταύρωση πρέπει να βρίσκεται στη θέση σταθερή ή μετρήσιμη θερμοκρασία. Θα πρέπει να γνωρίζετε ότι αυτή η διασταύρωση αναφοράς στην πραγματικότητα αποτελείται γενικά από δύο διαφορετικές συγκολλήσεις. Υπάρχει διάφορες μεθόδους αντιστάθμισης της ψυχρής διασταύρωσης, χρησιμοποιείται ιδιαίτερα όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος μπορεί να ποικίλλει. Το λουτρό με παγωμένο νερό είναι μια απλή μέθοδος που σας επιτρέπει να διατηρείτε τη συγκόλληση στους 0°C. Στην πράξη, είναι ευρέως χρήσιμο στο εργαστήριο, αλλά μπορεί να είναι πολύπλοκο στην εφαρμογή του σε βιομηχανικό περιβάλλον. Είναι επίσης δυνατή η χρήση ένα δεύτερο όργανο μέτρησης που εκτελεί έλεγχο θερμοκρασίας του σημείου αναφοράς. Καθώς οι πίνακες μετρήσεων καθορίζονται γενικά με βάση μια ψυχρή θερμοκρασία διασταύρωσης 0°C, πρέπει στη συνέχεια να πραγματοποιηθεί ένας υπολογισμός λαμβάνοντας υπόψη τη μετρούμενη θερμοκρασία.
Οταν την απόσταση μεταξύ του σημείου μέτρησης και της συσκευής Η μέτρηση είναι μεγάλη, μπορεί να χρειαστεί να προσθέσετε μια επέκταση. Το υλικό αυτού του καλωδίου πρέπει να είναι από βαθμονόμηση πανομοιότυπη με τον τύπο θερμοστοιχείου για αποφυγή ψευδών μετρήσεων. Μια λύση είναι να χρησιμοποιήσετε απευθείας το ίδιο υλικό, το οποίο μπορεί να είναι ακριβό, επομένως είναι α καλώδιο επέκτασης. Είναι επίσης δυνατή η χρήση α καλώδιο αντιστάθμισης, κατασκευασμένο από διαφορετικά μέταλλα από το θερμοστοιχείο.
Τύποι τυποποιημένων θερμοστοιχείων
Ο σχεδιασμός των αισθητήρων θερμοστοιχείου είναι κατασκευασμένος από όλα τα είδη μετάλλων. Αλλά χρησιμοποιούνται κυρίως 8 τύποι θερμοστοιχείων. Αυτοί είναι οι τύποι θερμοστοιχείων που καλύπτονται από το ευρωπαϊκό πρότυπο IEC 60584.1. Αυτό το πρότυπο παραθέτει τα θερμοστοιχεία προσδιορίζοντάς τα με ένα γράμμα και ένα όνομα στο οποίο είναι πρώτο το θετικό στοιχείο.
Οι πιο χρησιμοποιούμενοι τύποι θερμοστοιχείων
- Τύπος Κ (Chromel (κράμα νικελίου-χρωμίου) / Alumel (κράμα νικελίου-αλουμινίου)) είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο θερμοστοιχείο στη βιομηχανία. Καλύπτει ένα ευρύ φάσμα μετρήσεων θερμοκρασίας, από -200 έως 1200°C. Η τιμή του είναι φθηνή και η ευαισθησία του είναι περίπου 41uV/°C.
- Το θερμοστοιχείο τύπου J (Σίδηρος/Κωνσταντάνη (κράμα χαλκού-νικελίου)) είναι χρήσιμο σε περιβάλλον μείωσης. Μετράει τη θερμοκρασία σε ένα εύρος -40 έως 750 ° C. Δεν πρέπει να χρησιμοποιείται πάνω από 760 ° C, καθώς αυτό θα μπορούσε να προκαλέσει μαγνητικό μετασχηματισμό που οδηγεί σε μόνιμη αποσυμπιονισμό. Η παρουσία σιδήρου το καθιστά ευαίσθητο στην οξείδωση, συχνά προσφέρεται με θηκάρι από ανοξείδωτο χάλυβα.
- ο τύπου Τ (Χαλκός / Constantan (κράμα χαλκού-νικελίου)) χρησιμοποιείται κυρίως στο εργαστήριο σε μια περιοχή από -185 έως 300°C. Είναι πολύ σταθερό σε μετρήσεις χαμηλής θερμοκρασίας και κρυογονικά.
- Τύπος Ε (Chromel (κράμα νικελίου-χρωμίου) / Constantan (κράμα χαλκού-νικελίου)) είναι κατάλληλο για μετρήσεις θερμοκρασίας μεταξύ -40 και 800°C. Συνιστάται για χρήση σε κενό, αδρανές αέριο, μέτρια οξειδωτικό ή αναγωγικό περιβάλλον.
Τύποι θερμοστοιχείων που προορίζονται για υψηλές θερμοκρασίες
- ο τύπου N (Νικροσίλι (κράμα νικελίου-χρωμίου-πυριτίου) / Nisil (κράμα νικελίου-πυριτίου)) ωφελείται από υψηλή σταθερότητα και αντοχή στην οξείδωση. Χρησιμοποιείται για τη μέτρηση υψηλών θερμοκρασιών, έως και άνω των 1280°C σε σύντομες χρονικές περιόδους. Έχει το πλεονέκτημα ότι διατίθεται σε φθηνότερη τιμή από άλλους τύπους θερμοστοιχείων για υψηλές θερμοκρασίες, B, R ή S, που περιέχουν πλατίνα.
- Ο τύπους S (Επιπλατινωμένο Ρόδιο 10% / Πλατινένιο) και R (Επιπλατινωμένο Ρόδιο 13% / Πλατίνα) έχουν παρόμοια χαρακτηριστικά. Χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση υψηλών θερμοκρασιών, δηλαδή πάνω από 1000°C και έως 1600°C. Λόγω της υψηλής σταθερότητάς του, ο τύπος S χρησιμοποιείται ως πρότυπο για το σημείο τήξης του χρυσού (1064,43°C).
- Το θερμοστοιχείο τύπου Β (Ρόδιο επιπλατινωμένο 30% / Ρόδιο επιπλατινωμένο 6%) έχει σχεδιαστεί για μέτρηση θερμοκρασίας μέχρι 1.600 ° C συνεχώς και κορυφή 1.800 ° C.
Η επιλογή του α αισθητήρας θερμοκρασίας δεν περιορίζεται στον τύπο του θερμοστοιχείου, τα άλλα στοιχεία που το αποτελούν πρέπει επίσης να ανταποκρίνονται καλύτερα στις ανάγκες σας. Οι σύμβουλοι του Thermometre.fr είναι διαθέσιμοι για να σας συμβουλεύσουν σχετικά με τον τύπο του αισθητήρα που χρειάζεστε. Επίσης, σχεδιάζουν μαζί σας τον εξατομικευμένο αισθητήρα που ταιριάζει καλύτερα στην εφαρμογή σας.
Προχωρήστε περαιτέρω στα θερμοστοιχεία
Για να προχωρήσουμε περαιτέρω στο θέμα των θερμοστοιχείων, προτείνουμε επίσης αυτά τα άρθρα:
- Κατηγορία αισθητήρα θερμοστοιχείου
- Βαθμονόμηση θερμοστοιχείου
- Πώς μετριέται η θερμοκρασία με θερμοστοιχείο;
- Χρόνοι απόκρισης θερμοστοιχείου ανά τύπο
- Καμπύλες θερμοστοιχείου ανά τύπο
- Πώς να δοκιμάσετε ένα θερμοστοιχείο;
- Εύρος μέτρησης θερμοστοιχείου
- Πίνακας μετατροπής θερμοστοιχείου
- Πώς λειτουργεί ένα θερμοστοιχείο;
- Θερμοστοιχεία
