A hőelemes hőmérséklet-érzékelő sikerét a sokoldalúságának köszönheti. Lehetővé teszi számos alkalmazási területre alkalmas hőszondák létrehozását. A hőelem működése a Seebeck termoelektromos effektusnak nevezett jelenségen alapszik, amelyet az azonos nevű fizikus elméletben fogalmazott meg. A hőmérsékletet a hőelemen belüli hőmérsékletváltozás által generált elektromos feszültségszintből vezetjük le. De mi is pontosan a működési mechanizmus? hőelemek ? Íme néhány kulcs, amellyel jobban megértheti a hőmérsékletszonda titkait, és segít kiválasztani az igényeinek megfelelőt.
A hőelemek működése termoelektromos feszültségen alapul
A hőelem különböző területeken (ipar, kémia, élelmiszer-feldolgozás stb.) és különböző környezetekben használható érzékelő a hőmérséklet mérésére. Tartalmaz két vezeték vezetőképes fémből vagy fémötvözetből különböző természetűek.
A hőelemek működési elve
Ezek a vezetékek kétféle hegesztési varrat köti össze, a hot spot és a hideg pont. A forró pont annak a környezetnek az irányában van, amelynek hőmérsékletét mérni akarjuk. A forró hegesztés gyakran védelem fém burkolattal. Annak elkerülése érdekében, hogy a környezet, amelyben található, leépüljön. A hidegpontnak ismert hőmérsékleten kell maradnia. A hőmérsékletmérés során, a hideg csomópont hőmérsékleten tartható pontos a hűtőmechanizmuson keresztül. Lehetőség van a hőmérséklet mérésére, majd differenciálszámítás elvégzésére is.
Ha a hőelem forró pontja hőnek vagy hidegnek van kitéve, az egyes fémhuzalok elektronsűrűsége módosul. A hőmérséklet-ingadozások az elektronok dinamizálását idézik elő, majd a vezető huzalok hidegebb oldala felé mozognak. Mérőberendezések szoktak értékelje ezt az elektromotoros erőt. A rögzítődobozba belépő áramerősséget méri mind a két vezeték végén. Egyes készülékek a feszültséget, mások a hőelem sajátosságai szerint számított hőmérsékletet jelenítik meg.
A hőelemek optimális működéséhez szükséges óvintézkedések
Ha a két fémhuzal össze van hegesztve, és például nincs összefonva, akkor ez garantálja, hogy a külső körülmények ellenére is megmaradjon az érintkezés. mint például a rezgések. Számos csatlakozási technika létezik: ónforrasztás, ezüstforrasztás, elektromos forrasztás stb. A forrasztást nem szabad túl magas hőmérsékleten végezni hogy ne változtassák meg az ötvözethuzalokat, ami módosítaná a hőelem működését.
Mivel nagyon gyenge, ez megtörténhet zavaró az elektromos interferencia a hőelem jelét. A hőmérsékletszonda közelében található zajos motor szintén zavarhatja a hőelem működését, és így torzíthatja az eredményeket. Ezután előfordulhat, hogy újra kalibrálni kell.
Használata elengedhetetlen a megfelelő típusú hőelem és a megfelelő burkolat közepén mérni. A dekalibrálás jelensége akkor fordulhat elő, ha külső elemek, például túl magas hőmérséklet fémrészecskék diffúzióját okozzák a hőelem fémei között. A téves kalibrálás a szigetelőköpeny kopásából is származhat, ami érintkezést okoz a két vezeték között.
Hogyan válasszunk hőelemet?
A hőelemek kiválasztása attól függ hőmérséklet mérési tartomány a mérendő közeg Celsius fokában és a várható válaszidőben.
A célhőmérséklet-tartomány és válaszidő
Elméletben, mindenféle fémötvözet kombinálható hőelem kialakításához. Azonban 8 hőelemek típusai főleg használják. Ezek egy európai szabvány tárgyát képezik, és egy osztályozásban jelennek meg alapján fém kombinációk amelyek összeállítják őket. A J, K, T és E típusok a legelterjedtebbek a mérsékelt árnak és a többszörös alkalmazásnak köszönhetően. Lehetővé teszik a magas hőmérséklet mérését. Az R, S és B típusú hőelemeket használják nagyon magas hőmérsékletet mérni. Nemesfémeket tartalmaznak, ezért magasabb a vételár.
A hamis eredmények elkerülése érdekében elengedhetetlen, hogy az alkalmazásnak megfelelő típusú hőelemet használjon. Valóban, mindegyik típusnak megvannak a maga sajátosságai, mint a mérési tartomány hőmérséklet optimális hőelem működést biztosít. A lehető legpontosabb adatok megszerzése érdekében ezért illessze a mérendő hőmérséklet-tartományt a típus optimális tartományához hőelem. Bizonyos különösen ellenálló fémeket speciális környezetben (savas, lúgos, nagy nyomású stb.) kell használni.
A válaszidő a csomópont típusától függően változik a hőelem végén. A szabaddá tett csomópont esetében a csomópont nincs a védőburkolatban. A környezettel való közvetlen érintkezés miatt a reakcióidő gyors.
Kompatibilitás az alkalmazás tartományával
A mérőszonda érzékelőjének kiválasztásakor mindent meg kell tennie először határozza meg a mérni kívánt változókat. Lehetősége van például páratartalom- és hőmérsékletérzékelő választására. Választhat egy programozható távadót a kívánt paraméterek konfigurálásához.
Az elektronikus szonda kiválasztásához a legjobb egy mérőeszközt választani a felhasználók által könnyen kezelhető és a környezethez igazítható. Például 70°C-os külső hőmérséklet felett az érzékelők LCD képernyőjének kikapcsolása javasolt. A hőmérséklet érintkezővel és távolról történő figyeléséhez választhat egy olyan eszközt, amely kombinálja az infravörös hőmérőt és a hőelemet.
A leggyakrabban használt érzékelők között vannak termisztorok. Ezek az érzékelők a hőelemhez közeli elven működnek mivel az ellenállásuk módosításával reagálnak a hőmérséklet változásaira. A termisztorok NTC (negatív hőmérsékleti együttható) vagy PTC (pozitív hőmérsékleti együttható) lehetnek. Ez a két termisztor típus attól függ, hogy milyen anyagokból készültek.
Tovább a hőelemekre
A hőelemek témakörének továbbfejtéséhez ezeket a cikkeket is ajánljuk:
