logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Termopary - rzeczy które każdy inżynier powinien o nich wiedzieć

ghost666 12 Lip 2012 09:48 19668 13
REKLAMA
  • 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.

    Termopary - rzeczy które każdy inżynier powinien o nich wiedzieć

    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.

    Termopary - rzeczy które każdy inżynier powinien o nich wiedzieć

    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
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    https://twitter.com/Moonstreet_Labs
    ghost666 napisał 11960 postów o ocenie 10197, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • REKLAMA
  • #2 11099051
    michalm
    Poziom 12  
    Można gdzieś zdobyć druty na termopare w rozsądnej cenie i ilości mniejszej niż szpulka?
  • REKLAMA
  • #3 11099138
    Matracz
    Poziom 12  
    Jest przecież napisane, że mogą być dowolne, to weź kawałek drutu miedzianego oraz kawałek cyny albo jak cyna ma za niską t topnienia to kawałek drutu stalowego czy coś takiego np. końcówkę jakiegoś rezystora etc. ;)
  • REKLAMA
  • #4 11099141
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    'Te druty' to znaczy jakie? Chcesz kupić dwa druciki i samodzielnie je lutować? Wydaje mi się że różne druty powinny być dostępne od ręki, nie wiem dokładnie w jakich ilościach. Szukałeś na Allegro? ja widziałem tam sporo termopar na aukcjach.

    Matracz napisał:
    Jest przecież napisane, że mogą być dowolne, to weź kawałek drutu miedzianego oraz kawałek cyny albo jak cyna ma za niską t topnienia to kawałek drutu stalowego czy coś takiego np. końcówkę jakiegoś rezystora etc. ;)


    Miedziany niespecjalnie się sprawi, bo jaki kontakt potem zrobisz, aby mieć zimne złącze do kompensacji? No i weź jeszcze pod uwagę że dowolne druty mogą posiadać tak niski współczynnik Seebecka że aby napięcie było mierzalne trzeba by wytworzyć różnice temperatur rzędu setek stopni Celsjusza. Dokładniej proponuję przestudiować tą tabelkę:
    Termopary - rzeczy które każdy inżynier powinien o nich wiedzieć
  • #5 11099811
    michalm
    Poziom 12  
    Chodzi mi o druty dajmy na to do termopary K. Skąd wziąć po jednym metrze drutu chromelowego i alumelowego?
  • #6 11099911
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Nie prościej kupić gotową termoparę danego typu?
  • #7 11102931
    Galareta
    Poziom 23  
    za 9 zł da się K kupić. nawet taniej kiedyś widziałem.
  • #8 11103923
    pubus
    Poziom 30  
    No i co z tym drutem zrobisz...?
    Jak chcesz zrobić spoinę...?
    Tego się lutuje...!.!.!
    Do wykonania spoiny potrzebna jest odpowiednia spawarka żeby połączyć oba druty bez wprowadzania spoiwa/innego metalu/stopu.
    Starszy robi czasami w pracy termopary... ale gdzie drut zamawiają to nie wiem...
  • #9 11104069
    saly
    Poziom 32  
    Pozwólmy żeby produkcją termopar zajeła się firma która je wytwarza. My wykorzystujmy je w swoich projektach.
    Często termopary dodawane są do tanich multimetrów, większość młodych elektroników podłacza je do miernikai twierdzi że są uszkodzone bo niepokazują temperatury pokojowej. Brak wiedzy o zasadzie działania.
  • #10 11104073
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    saly - a czemu nie miałyby pokazywać temp. pokojowej? (o ile miernik ma kompensacje zimnego złącza)
  • #11 11104438
    Pokrentz
    Poziom 22  
    Pubus, owszem, nie lutuje się, bo chromel i alumel się chyba kiepsko lutują cyną. Ale od strony fizycznej nie ma żadnych przeciwwskazańdo lutowania. Dodatkowy metal o ile "podbije" napięcie na kontakcie z jednym drutem, o tyle "odbije" na drugim. Kwestia korozji i trwałości.
    To jest taka sama kompensacja, jak styk zimnego końca drutów termopary z dwoma drutami miedzianymi - dopóki są w tej samej temperaturze, efekt jest taki sam, złącze termoparowe "zimne" powstające przez "długie lutowanie" przewodami CU miernika i sam miernik - mierzy temperaturę pokojową.
    Zaciski termopary z miedzią z reguły leżą w warunkach niekorodujących, w temp. pokojowej, są suche, więc nie ma problemu (zasadniczo). Końcówka termopary często jest wystawiana np. na działanie płomienia, jakiejś chemii, czy choćby w wysokiej temp. tlen z powietrza ją utlenia. Dlatego trzeba ją zgrzać.
    Druty termopar powinny być zgrzewane, istotnie jest to najsolidniejsze rozwiązanie. McGyver by je po prostu mocno ze sobą skręcił kombinerkami ze scyzoryka i to wszystko. Też będzie działać (dopóki coś się nie poutlenia na styku skręconych drucików).
    Tak naprawdę, to pomiar powinien się odbywać tak, że prowadzimy od miernika chromelem (albo alumelem) oba kable pomiarowe i na końcu łączymy je drutem alumelowym (chromelowym) robiąc 2 spoiny zgrzewane. jedną wstawiamy do termostatu (w warunkach laboratoryjnych - np. do mieszanki woda destylowana - lód - też z wody destylowanej) a druga jest pomiarowa. Taki układ jest ukłądem klasycznym i umozliwia uwolnienie się od błędu miernika mierzącego temperaturę zimnego złącza - popularny DS18B20 ma dokładność rzędu 0,5 stopnia (nie mylić z rozdzielczościa odczytu - 1/16 stopnia). Czasami konstruuje się wręcz termostaty utrzymujące końcówkę odniesienia w załozonej temperaturze.
    Niemniej jednak wykorzystanie temperatur charakterystycznych przemian fazowych substancji chemicznych jest metodą najprecyzyjniejszą.
  • #12 11105735
    tek-no-logical
    Poziom 16  
    Konkurencja też coś ma w temacie, trochę inna forma, może jako uzupełnienie szybkiego wprowadzenia do tematu się komuś przyda: Link
  • REKLAMA
  • #13 11105756
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Fajny poradnik, duży plus za rozwinięcie zagadnienia pomiarowego później, tj. filtracji sygnału i kompensacji nieliniowości.
  • #14 11308066
    misiekzpulaw
    Poziom 12  
    michalm jak dalej potrzebujesz tego drutu to pisz do mnie na PW lub na maila.Posiadam tego trochę więc mogę sie podzielić:)
REKLAMA