Senzorul de temperatură cu termocuplu își datorează succesul versatilității sale mari. Vă permite să creați sonde termice potrivite pentru multe domenii de aplicare. Funcționarea termocuplului se bazează pe un fenomen numit efect termoelectric Seebeck, teoretizat de fizicianul cu același nume. Temperatura este dedusă din nivelul tensiunii electrice generat de schimbarea temperaturii în termocuplu. Dar care este mai exact mecanismul de acționare? termocupluri ? Iată câteva chei pentru a înțelege mai bine secretele sondei de temperatură și pentru a te ajuta să o alegi pe cea care se potrivește nevoilor tale.
Funcționarea termocuplurilor se bazează pe tensiune termoelectrică
Un termocuplu este un senzor pentru diverse domenii (industrie, chimie, procesare alimentară etc.) și în diverse medii pentru măsurarea temperaturii. Contine două fire de metale conductoare sau aliaje metalice de naturi diferite.
Principiul de funcționare al termocuplurilor
Aceste fire sunt legate prin două tipuri de suduri, punctul fierbinte și punctul rece. Punctul fierbinte este în direcția mediului a cărui temperatură dorim să o măsurăm. Sudarea la cald are adesea protectie cu o manta metalica. Pentru a preveni degradarea acestuia de către mediul în care se află. Punctul rece trebuie să rămână la o temperatură cunoscută. În timpul măsurării temperaturii, joncțiunea rece poate fi menținută la o temperatură precis printr-un mecanism de refrigerare. De asemenea, este posibil să-i măsurați temperatura și apoi să efectuați un calcul diferențial.
Când punctul fierbinte al termocuplului este expus la căldură sau frig, se modifică densitatea electronică a fiecărui fir metalic. Variațiile de temperatură induc o dinamizare a electronilor, aceștia se vor deplasa apoi spre partea mai rece a firelor conductoare. Echipamentele de măsurare sunt folosite pentru evaluați această forță electromotoare. Măsoară curentul care intră în caseta de înregistrare la capetele fiecăruia dintre cele două fire. Unele dispozitive afișează tensiunea, altele afișează temperatura calculată în funcție de specificul termocuplului.
Precauții de luat pentru funcționarea optimă a termocuplurilor
Dacă cele două fire metalice sunt sudate și nu împletite, de exemplu, este pentru a garanta că contactul este menținut în ciuda condițiilor externe precum vibrațiile. Există mai multe tehnici de îmbinare: lipirea cu staniu, lipirea cu argint, lipirea electrică etc. Lipirea nu trebuie efectuată la o temperatură prea ridicată pentru a nu altera firele din aliaj, ceea ce ar modifica funcționarea termocuplului.
Fiind foarte slab, se poate întâmpla ca interferența electrică deranjează semnalul termocuplului. Un motor zgomotos situat în apropierea sondei de temperatură poate interfera, de asemenea, cu funcționarea termocuplului și astfel poate distorsiona rezultatele. Atunci poate fi necesar să-l calibrați din nou.
Este esențial de utilizat tipul potrivit de termocuplu și învelișul adecvat la mijloc la măsură. Un fenomen de decalibrare poate apărea atunci când elemente externe, cum ar fi o temperatură prea ridicată, provoacă difuzia particulelor de metal în metalele termocuplului. Calibrarea greșită poate proveni și din uzura învelișului izolator, cauzând contactul dintre cele două fire.
Cum să-ți alegi termocuplul?
Alegerea termocuplurilor depinde de domeniul de măsurare a temperaturii în grade Celsius ale mediului de măsurat și timpul de răspuns așteptat.
Intervalul de temperatură țintă și timpul de răspuns
Teoretic, pot fi combinate toate tipurile de aliaje metalice pentru a forma un termocuplu. Cu toate acestea, 8 tipuri de termocupluri sunt utilizate în principal. Ele fac obiectul unui standard european și apar într-o clasificare conform combinatii metalice care le compun. Tipurile J, K, T și E sunt cele mai comune datorită prețului lor moderat și aplicațiilor multiple. Acestea permit măsurarea temperaturilor ridicate. Termocuplurile de tip R, S și B sunt obișnuite măsoară temperaturi foarte ridicate. Conțin metale nobile, deci un preț de achiziție mai mare.
Pentru a evita rezultate false, este esențial să utilizați tipul corect de termocuplu pentru aplicația dvs. Într-adevăr, fiecare dintre aceste tipuri are propriile sale caracteristici, dupa cum interval de măsurare temperatură care oferă o funcționare optimă a termocuplului. Pentru a obține cele mai precise date posibile, așadar potriviți intervalul de temperatură care trebuie măsurat cu domeniul optim al tipului termocuplu. Anumite metale care oferă o rezistență deosebită trebuie utilizate pentru medii specifice (acide, bazice, presiune înaltă etc.).
Timpul de răspuns variază în funcție de tipul de joncțiune la capătul termocuplului. În cazul joncțiunii expuse, joncțiunea nu se află în mantaua de protecție. Contactul cu mediul fiind direct, timpul de răspuns este deci rapid.
Compatibilitate cu domeniul aplicației
Atunci când alegeți un senzor pentru o sondă de măsurare, trebuie să aveți totul mai întâi definiți variabilele pe care doriți să le măsurați. De exemplu, aveți opțiunea de a opta pentru un senzor de umiditate și temperatură. Puteți alege un transmițător programabil pentru a configura parametrii doriti.
Pentru a selecta o sondă electronică, cel mai bine este să alegeți un dispozitiv de măsurare usor de manevrat de catre utilizatori si adaptat mediului. De exemplu, oprirea ecranelor LCD ale senzorilor peste o temperatură exterioară de 70°C este o recomandare. Pentru a monitoriza temperatura cu contact și de la distanță, puteți alege un dispozitiv care combină termometrul cu infraroșu și termocuplul.
Printre cei mai folosiți senzori se numără și termistori. Acești senzori funcționează pe un principiu apropiat de cel al termocuplului întrucât reacţionează la variaţiile de temperatură modificându-şi rezistenţa. Termistorii sunt fie NTC (coeficient de temperatură negativ) fie PTC (coeficient de temperatură pozitiv). Aceste două tipuri de termistori depind de materialele din care sunt fabricate.
Mergi mai departe la termocupluri
Pentru a merge mai departe pe tema termocuplurilor, vă recomandăm și aceste articole:
- Categoria sondelor de termocuplu
- Care sunt diferitele tipuri de termocupluri
- Calibrarea unui termocuplu
- Cum se măsoară temperatura prin termocuplu?
- Timpul de răspuns al termocuplului după tip
- Curbe de termocuplu după tip
- Cum se testează un termocuplu?
- Domeniu de măsurare a termocuplului
- Tabel de conversie a termocuplurilor
- Termocupluri
