Bruce Trump na swoim blogu na stronach Texas Instrument opisał w kilku krótkich słowach zasadę korzystania z termopar do pomiaru temperatury.
Być może nigdy nie korzystaliście z termopar i wydaje się wam że nie ma potrzeby abyście poznali zasadę ich działania. Według Bruca Trumpa to nie prawda, uważa on że 10 minut poświęcone na przeczytanie tego artykułu pozwoli posiąść bardzo wartościową wiedzę.
Termopara jest to sensor temperatury który zbudowany jest z dwóch różnych metali. Mogą to być pojedyncze pierwiastki, jak miedź i żelazo, albo stopy metali. Dwa druciki zrobione z tych metali lub stopów łączą się w jednym punkcie, jednakże na tym złączy nie wytwarza się potencjał. Potencjał wytwarza się na całej długości przewodników na skutek różnicy temperatur pomiędzy złączem a drugim końcem przewodu. Napięcie wytworzone w ten sposób jest niezależne od rezystancji drutów wykorzystanych do wykonania termopary. Jest to tak zwany efekt Seebecka. Wykorzystuje się fakt iż potencjał wytworzony na druciki zależy od temperatury (i oczywiście od stopu). Możliwy jest pomiary różnicy potencjałów wytworzonych na dwóch różnych drucikach znajdujących się w tej samej temperaturze. Napięcie to będzie proporcjonalne do temperatury. Dokładnie tak jak pokazane jest to na poniższym obrazku.
Zwrócić należy uwagę że jeśli będziemy próbowali zmierzyć ten efekt w dwóch drucikach z tego samego materiału to uzyskamy zero, gdyż potencjał wytworzony na obu przewodnikach będzie taki sam. Różnica materiałów jest więc tutaj krytyczna.
Podczas przeprowadzania pomiaru do układu wprowadzamy dwa dodatkowe złącza. Nazywane są one zimnym końcem gdyż zazwyczaj mierzymy wysokie temperatury z wykorzystaniem termopar. Jako że termopary mierzą tak na prawdę różnicę temperatur, można otrzymać ten sam pomiar w dwóch różnych przypadkach, pokazanych na pierwszym obrazku. Różnica temperatur wynosząca 100°C da nam różnicę potencjałów wynoszącą 4,1mV. Klasycznie aby zmierzyć temperaturę absolutną z pomocą termopary złącze to umieszczano w kąpieli złożonej z wody i lodu. Kąpiel taka ma idealnie 0°C.
Jeśli jednak nie możesz w swoim układzie używać takiej techniki konieczny jest zmierzenie temperatury złącza. Temperaturę tą można zmierzyć klasycznym półprzewodnikowym miernikiem, takim jak układy TMP20 czy ADS1118 lub z wykorzystaniem termistora lub innych termometrów mogących mierzyć temperaturę absolutną. Następnie wystarczy dodać do siebie oba, odpowiednio przeskalowane, napięcia, tak jak pokazano na poniższym rysunku. Pozwoli to dokładnie poznać temperaturę absolutną, mierzoną z pomocą termopary, tak gdyby miała ona zero stopni na zimnym złączu.
Nasuwa się tylko jedno pytanie - dlaczego nie można od razu zmierzyć temperatury w punkcie gdzie znajduje się termopara? Odpowiedź jest prosta, termopary zdolne są do mierzenie temperatur w ekstremalnie szerokim zakresie, nie osiągalnym dla większości mierników. Termopary stosuje się do pomiaru temperatur od temperatur kriogenicznych aż do 1800°C i więcej, w zależności od wykorzystanych materiałów.
Źródła:
http://e2e.ti.com/blogs_/b/thesignal/archive/...id_pod3=LTEwMDc4OTQyNjkS1&sp_mid_pod3=4968551
Być może nigdy nie korzystaliście z termopar i wydaje się wam że nie ma potrzeby abyście poznali zasadę ich działania. Według Bruca Trumpa to nie prawda, uważa on że 10 minut poświęcone na przeczytanie tego artykułu pozwoli posiąść bardzo wartościową wiedzę.
Termopara jest to sensor temperatury który zbudowany jest z dwóch różnych metali. Mogą to być pojedyncze pierwiastki, jak miedź i żelazo, albo stopy metali. Dwa druciki zrobione z tych metali lub stopów łączą się w jednym punkcie, jednakże na tym złączy nie wytwarza się potencjał. Potencjał wytwarza się na całej długości przewodników na skutek różnicy temperatur pomiędzy złączem a drugim końcem przewodu. Napięcie wytworzone w ten sposób jest niezależne od rezystancji drutów wykorzystanych do wykonania termopary. Jest to tak zwany efekt Seebecka. Wykorzystuje się fakt iż potencjał wytworzony na druciki zależy od temperatury (i oczywiście od stopu). Możliwy jest pomiary różnicy potencjałów wytworzonych na dwóch różnych drucikach znajdujących się w tej samej temperaturze. Napięcie to będzie proporcjonalne do temperatury. Dokładnie tak jak pokazane jest to na poniższym obrazku.
Zwrócić należy uwagę że jeśli będziemy próbowali zmierzyć ten efekt w dwóch drucikach z tego samego materiału to uzyskamy zero, gdyż potencjał wytworzony na obu przewodnikach będzie taki sam. Różnica materiałów jest więc tutaj krytyczna.
Podczas przeprowadzania pomiaru do układu wprowadzamy dwa dodatkowe złącza. Nazywane są one zimnym końcem gdyż zazwyczaj mierzymy wysokie temperatury z wykorzystaniem termopar. Jako że termopary mierzą tak na prawdę różnicę temperatur, można otrzymać ten sam pomiar w dwóch różnych przypadkach, pokazanych na pierwszym obrazku. Różnica temperatur wynosząca 100°C da nam różnicę potencjałów wynoszącą 4,1mV. Klasycznie aby zmierzyć temperaturę absolutną z pomocą termopary złącze to umieszczano w kąpieli złożonej z wody i lodu. Kąpiel taka ma idealnie 0°C.
Jeśli jednak nie możesz w swoim układzie używać takiej techniki konieczny jest zmierzenie temperatury złącza. Temperaturę tą można zmierzyć klasycznym półprzewodnikowym miernikiem, takim jak układy TMP20 czy ADS1118 lub z wykorzystaniem termistora lub innych termometrów mogących mierzyć temperaturę absolutną. Następnie wystarczy dodać do siebie oba, odpowiednio przeskalowane, napięcia, tak jak pokazano na poniższym rysunku. Pozwoli to dokładnie poznać temperaturę absolutną, mierzoną z pomocą termopary, tak gdyby miała ona zero stopni na zimnym złączu.
Nasuwa się tylko jedno pytanie - dlaczego nie można od razu zmierzyć temperatury w punkcie gdzie znajduje się termopara? Odpowiedź jest prosta, termopary zdolne są do mierzenie temperatur w ekstremalnie szerokim zakresie, nie osiągalnym dla większości mierników. Termopary stosuje się do pomiaru temperatur od temperatur kriogenicznych aż do 1800°C i więcej, w zależności od wykorzystanych materiałów.
Źródła:
http://e2e.ti.com/blogs_/b/thesignal/archive/...id_pod3=LTEwMDc4OTQyNjkS1&sp_mid_pod3=4968551
Fajne? Ranking DIY