Δημιουργία κυκλώματος θερμοστοιχείου ή πυρόμετρου

Δοκιμάστε Το Όργανο Μας Για Την Εξάλειψη Των Προβλημάτων





Για να κατασκευαστεί ένας μετρητής θερμοκρασίας κλιβάνου, το αισθητήριο στοιχείο πρέπει να είναι ιδιαίτερα ανθεκτικό, έτσι ώστε να μπορεί να αντέχει τις ακραίες υψηλές θερμοκρασίες που γενικά αναπτύσσονται σε κλιβάνους και φούρνους.

Τι είναι ο φούρνος

Το κύκλωμα ενός πυρόμετρου που εξηγείται εδώ βασίζεται σε μια αρχή θερμοστοιχείου που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάγνωση υψηλών θερμοκρασιών απευθείας από τον κλίβανο ή παρόμοιες πηγές υψηλής θερμοκρασίας.



Το άρθρο εξηγεί μια απλή ιδέα που ενσωματώνεται εδώ και πολύ καιρό για τη μέτρηση υψηλών θερμοκρασιών όπως στους φούρνους και τους φούρνους. Ο σχεδιασμός κυκλώματος εσωκλείεται εδώ.

Ένας κλίβανος, όπως όλοι γνωρίζουμε, είναι μια συσκευή ή ένας θάλαμος όπου δημιουργούνται θερμοκρασίες σε πολύ υψηλά επίπεδα. Οι φούρνοι μπορούν να είναι πολλών διαφορετικών τύπων, που κυμαίνονται από αυτούς που χρησιμοποιούνται στα σπίτια έως τους βιομηχανικούς τύπους που βασικά συνδέονται με την επεξεργασία μετάλλων, κραμάτων, μεταλλευμάτων κ.λπ.



Οι φούρνοι που χρησιμοποιούνται σε σπίτια (λέγονται και λέβητες) συνδέονται μόνο με την αύξηση της θερμοκρασίας του εσωτερικού σε κατάλληλα επίπεδα και συνεπώς δεν περιλαμβάνουν κρίσιμα επίπεδα θερμοκρασίας για τον απαιτούμενο σκοπό.

Ωστόσο, με βιομηχανικούς κλιβάνους, εάν το επίπεδο θερμοκρασίας τείνει να εξασθενεί μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρές συνέπειες και να προκαλέσει ζημιά στην επεξεργασμένη παραγωγή. Επομένως, η θερμοκρασία εντός αυτών των κλιβάνων πρέπει να παρακολουθείται με κάποια κατάλληλα μέσα, κατά προτίμηση μέσω ηλεκτρονικών.

Τι είναι το Seebeck Effect

Το 1821, ο ερευνητής Thomas Johann Seebeck παρατήρησε ότι όταν δύο ανόμοια μέταλλα συγχωνεύονται ή ενώνονται στα άκρα τους για να σχηματίσουν δύο αντίθετες συνδέσεις και όταν η μία από τις συνδέσεις θερμαίνεται ενώ η άλλη ψύχεται, το ρεύμα αρχίζει να ρέει μέσα από το σύστημα.

Αυτό επιβεβαιώθηκε τοποθετώντας μια πυξίδα κοντά σε ένα από τα παραπάνω μέταλλα που παρήγαγε εκτροπές κατά τη διάρκεια της διαδικασίας.

Το φαινόμενο ερευνήθηκε αργότερα και πήρε το όνομά του από τους αντίστοιχους επιστήμονες ως το φαινόμενο Peltier και Thomson.

Πώς λειτουργεί ο αισθητήρας θερμοστοιχείων

Τα ακόλουθα παραδείγματα θα εξηγήσουν πώς συμβαίνουν τα φαινόμενα: Εξετάστε δύο ανόμοια μέταλλα, χαλκό και αλουμίνιο. Αφήστε τα μέταλλα να διαμορφωθούν σε βρόχους και να ενωθούν στα άκρα τους στρίβοντας όπως φαίνεται στην εικόνα.

Τώρα όπως εξηγείται παραπάνω ας υποθέσουμε ότι ένας από τους κόμβους είναι θερμαινόμενος, διατηρώντας την άλλη διασταύρωση σε θερμοκρασία δωματίου, η ροή του ρεύματος μπορεί απλά να επιβεβαιωθεί εισάγοντας ένα χιλιοστόμετρο σε οποιοδήποτε σημείο της σειράς με το «κύκλωμα» ή όπως φαίνεται στο διάγραμμα.

Ωστόσο, το αμπερόμετρο καθορίζει και μετρά μόνο τη ροή του ρεύματος και εάν θέλουμε να μετρήσουμε την τάση ή τη διαφορά δυναμικού κατά την καλωδίωση, θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε ένα βολτόμετρο ή μάλλον ένα βολτόμετρο Milli και να το συνδέσουμε όπως δίνεται στο παρακάτω διάγραμμα.

Εδώ μπορούμε να δούμε ότι η δεύτερη διασταύρωση του παραπάνω κυκλώματος έχει ανοίξει και οι ακροδέκτες που προκύπτουν έχουν διαμορφωθεί με τους ακροδέκτες βολτόμετρου.

Οι παραπάνω οδηγίες και αρχές φαίνονται αρκετά απλές και μια εύκολη εναλλακτική λύση για τη μέτρηση υψηλών θερμοκρασιών.

Μειονεκτήματα του αισθητήρα θερμοστοιχείου

Ωστόσο, το σύστημα ως ένα μεγάλο μειονέκτημα, καθώς όλα τα φαινόμενα λειτουργούν και βασίζονται στις διαφορές θερμοκρασίας των αντίστοιχων κόμβων, σημαίνει ότι η εισαγωγή οποιωνδήποτε περαιτέρω συνδέσεων θα επηρεάσει άμεσα και θα επηρεάσει τις πραγματικές αναγνώσεις του συστήματος.

Όταν συνδέουμε τους ακροδέκτες του μετρητή με τα παραπάνω θερμοστοιχεία που εξηγούνται παραπάνω, οι συνδέσεις λειτουργούν ξεχωριστά ως δύο ακόμη κόμβοι, εισάγοντας δύο ακόμη σημεία ανίχνευσης θερμοκρασίας, τα οποία μπορεί είτε να προσθέσουν ή να αφαιρέσουν τις ενδείξεις από την πραγματική ανίχνευση που συμβαίνει στο άλλο άκρο.

Έχοντας όμως πει αυτό, οι συνθήκες μπορούν να διορθωθούν διατηρώντας τις συνδέσεις του μετρητή όσο το δυνατόν συντομότερα. Αυτό σημαίνει ότι εάν τα καλώδια του μετρητή διατηρούνται απολύτως μικρά ή με άλλα λόγια εάν ο μετρητής είναι άμεσα συνδεδεμένος στα άκρα του θερμοστοιχείου μπορεί να κάνει τις διαφορές αμελητέα μικρές και μπορεί να αγνοηθεί.

Αν και αυτή η αρχή συνήθως αποφεύγεται και το πρόβλημα διορθώνεται εξισορροπώντας την ενόχληση μέσω ενός δικτύου γέφυρας Wheatstone. Ωστόσο, με το πείραμά μας, προκειμένου να διατηρήσουμε τις επιπλοκές στο ελάχιστο, μπορούμε να κάνουμε τον προτεινόμενο μετρητή θερμοκρασίας ενσωματώνοντας τους συνδέσμους θερμοστοιχείων απευθείας στα σημεία τερματισμού του μετρητή.

Χρησιμοποιούμε μια μάλλον ασυνήθιστη αλλά πολύ αποτελεσματική μέθοδο επιλογής μακρών ράβδων των δύο ανόμοιων μετάλλων, η οποία θα μας βοηθήσει να απομονώσουμε το μετρητή από τη θερμότητα του κλιβάνου σε ασφαλή απόσταση και παράλληλα να παράγουμε αρκετά ακριβή ένδειξη της μετρηθείσας θερμοκρασίας

Πώς να φτιάξετε ένα πυρόμετρο χρησιμοποιώντας αισθητήρα θερμοστοιχείου

Η ακόλουθη εξήγηση θα σας δείξει ολόκληρη τη διαδικασία:

Θα χρειαστείτε τα ακόλουθα υλικά για την κατασκευή του μετρητή θερμοκρασίας του φούρνου:

Μπαστούνια χαλκού και αλουμινίου - μήκους 2 και 2,5 ποδιών, διαμέτρου μισού εκατοστού.

Ammeter - 1 mA, FSD, μετρητής τύπου κινούμενου πηνίου.

Ξύλινο μπλοκ με λαβές, τρυπημένα κατάλληλα με οπές για ενίσχυση των μεταλλικών ράβδων.

Η ακόλουθη διαδικασία εξηγεί πώς να φτιάξετε ένα θερμοστοιχείο ή ένα κύκλωμα πυρόμετρου.

Διαδικασία κατασκευής πυρόμετρου:

Χρησιμοποιώντας ένα χάρτινο άμμο καθαρό από τις μεταλλικές ράβδους απαλά, έτσι ώστε τυχόν στρώματα άνθρακα ή διάβρωσης να ξύνονται και τα μέταλλα να καθαρίζονται καθαρά.

Χρησιμοποιώντας ένα ζευγάρι πένσα μύτης, λυγίστε προσεκτικά τα μέταλλα σε συγκεκριμένη γωνία (όπως φαίνεται στο διάγραμμα) και στρίψτε σταθερά τα άκρα με τις πένσες.

Σε αυτήν την κατάσταση οι ράβδοι θα βρίσκονται σε μια αρκετά ευάλωτη κατάσταση και θα πρέπει να ενισχυθούν στα ελεύθερα άκρα, έτσι ώστε η διασταύρωση να μην αποσυντεθεί.

Αυτό γίνεται με την καθοδήγηση των ράβδων απαλά στις οπές ενός καλά διαστατικού ξύλινου μπλοκ, η διάτρηση πρέπει να επιλέγεται έτσι ώστε οι ράβδοι να περνούν άνετα μέσα από αυτές.

Ο μετρητής τώρα μπορεί να στερεωθεί κατάλληλα πάνω στο ίδιο το ξύλινο μπλοκ και τα άκρα της ράβδου να είναι επίσης συνδεδεμένα με τους ακροδέκτες του μετρητή.

Δεδομένου ότι ο προσαρτημένος μετρητής είναι ένα αμπερόμετρο, θα απαιτηθεί μια κατάλληλα υπολογισμένη αντίσταση στα τερματικά του, έτσι ώστε η τάση που διασχίζει να μπορεί να μεταφραστεί σε μια ευανάγνωστη διαφορά δυναμικού ή μια τάση που αντιστοιχεί απευθείας στη θερμοκρασία που ανιχνεύεται στο ακραίο άκρο του θερμοστοιχείου.

Η κλίμακα του μετρητή θα πρέπει επίσης να βαθμονομείται γραμμικά σύμφωνα με τις αντίστοιχες ενδείξεις θερμοκρασίας.




Προηγούμενο: Δημιουργία κυκλώματος μετρητή θερμοκρασίας RTD Επόμενο: Δημιουργήστε ένα πρόγραμμα οδήγησης σταθερού ρεύματος προβολέα LED 100 Watt