A hőelemes érzékelők a számos professzionális szektorban használt hőmérsékletszondák részét képezik. Ez egy könnyen használható és gazdaságos technológia. Ezenkívül rövid reakcióidőt biztosít a hőingadozásokra. A különböző típusú hőelemek többé-kevésbé kiterjesztett hőmérsékleti tartományokat fednek le, változó pontossággal. A csomópont megválasztása és a hideg csomópont kompenzációs rendszere lehetővé teszi, hogy különböző környezetben használhatók.
Azonosítani a hőelem alkalmazási területéhez és költségvetéséhez a legjobban illeszkedő, elengedhetetlen annak megértése, hogyan működik, és meg kell különböztetni tipológiáit.
Mi az a hőelem?
A hőelem a két fő típus egyike leggyakoribb hőmérséklet-érzékelők.
- A hőelem lehetővé teszi a hőmérséklet mérését két pont közötti feszültségkülönbség kiszámításával. Ez egy termoelektromos elven alapuló rendszer.
- A második kategória, a termisztor hőmérséklet érzékelő, hőrezisztív elvet alkalmaz. Itt van az anyagok ellenállásának változása amelyet a hőmérséklet-különbség kiszámítására használnak. A szóban forgó anyagok fémoxidok, préselve és kapszulázva.
Hogyan működik a hőelem
A hőelem vagy termoelektromos pár a következőkből áll két vezetőképes fémhuzal különböző. A vezetékeket kétféle forrasztóanyag köti össze, a forró pont és a hideg pont. Referencia csomópontnak is nevezik. BAN BENnem keletkezik elektromos feszültség, amikor a forró csomópont hőmérséklete megváltozik. Ezután megmérjük az elektromos potenciál különbségét a meleg és a hideg csomópont között, hogy megmérjük a hőmérsékletet. Ez az amit hívunk a Seebeck termoelektromos effektusThomas Johann Seebeck német fizikusról nevezték el, aki 1821-ben elméletbe hozta ezt a jelenséget.
A voltmérő segítségével megmérheti aA vezető fémhuzalokban keletkező feszültség a hőmérséklet-ingadozás függvényében. Kiszámoljuk a potenciálkülönbség (elektromotoros erő) a meleg és a hideg csomópont között. Később, átalakított hőmérséklet-távadó ezeket az adatokat Celsius fokban. A feszültség átalakítása hőmérsékletre a segítségével történik referencia táblázat és a hőelemet alkotó fémek típusától függ. Valójában az egyes fémek termoelektromos érzékenysége eltérő. A együttható de Seebeck az egyes anyagokhoz ezen érzékenység alapján lett hozzárendelve.
A referencia csomópont hőmérsékletének fenntartása
Ahhoz, hogy a hőelem szonda nagy pontosságú információt nyújtson, a hideg csomópontnak a pontban kell lennie stabil vagy mérhető hőmérséklet. Tudnia kell, hogy ez a referencia csomópont a valóságban általában két különböző hegesztési varratból áll. Létezik számos módszer a hideg csomópont kompenzálására, különösen akkor használják, ha a környezeti hőmérséklet változhat. A jeges vízfürdő egy egyszerű módszer, amely lehetővé teszi a hegesztés 0°C-on tartását. A gyakorlatban széles körben hasznos a laboratóriumban, de bonyolult lehet ipari környezetben megvalósítani. Használata is lehetséges egy második mérőműszer amely a referenciapont hőmérséklet-szabályozását végzi. Mivel a mérési táblázatokat általában 0°C-os hideg csatlakozási hőmérséklet alapján állítják össze, ezt követően számítást kell végezni a mért hőmérséklet figyelembevételével.
Amikor a mérési pont és a készülék közötti távolság mérete nagy, szükség lehet bővítmény hozzáadására. Ennek a kábelnek az anyagának kell lennie kalibrálása megegyezik a hőelem típusával a hamis mérések elkerülése érdekében. Az egyik megoldás ugyanazt az anyagot közvetlenül felhasználni, ami költséges lehet, ezért a hosszabbító kábel. Használható továbbá a kompenzációs kábel, más fémekből készült, mint a hőelem.
A szabványosított hőelemek típusai
A hőelemes érzékelők kialakítása mindenféle fémből készül. De főleg 8 féle hőelemet használnak. Ezekre a hőelemtípusokra vonatkozik az IEC 60584.1 európai szabvány. Ez a szabvány felsorolja a hőelemeket egy betűvel és egy névvel, amelyben a pozitív elem az első.
A leggyakrabban használt hőelem típusok
- K típusú (Króm (nikkel-króm ötvözet) / Alumel (nikkel-alumínium ötvözet)) a legszélesebb körben használt hőelem az iparban. Széles hőmérséklet mérési tartományt fed le, -200 és 1200°C között. Ára olcsó, érzékenysége 41uV/°C körül mozog.
- A hőelem J típus (vas / konstantán (réz-nikkel ötvözet) redukáló környezetben hasznos. -40 és 750°C közötti hőmérsékletet mér. Nem szabad 760°C felett használni, mert ez tartós dekalibrációhoz vezető mágneses átalakulást okozhat. A vas jelenléte érzékennyé teszi az oxidációra, gyakran rozsdamentes acél burkolattal kínálják.
- A T típusú (Réz / konstantán (réz-nikkel ötvözet)) főként laboratóriumban használják -185 és 300°C között. Alacsony hőmérsékleten és kriogenikusan nagyon stabil.
- E típus (króm (nikkel-króm ötvözet) / Constantan (réz-nikkel ötvözet) hőmérséklet mérésére alkalmas -40 és 800°C között. Használata vákuumban, inert gázban, mérsékelten oxidáló vagy redukáló környezetben javasolt.
A hőelemek magas hőmérsékletre fenntartott típusai
- A N típus (Nicrosil (nikkel-króm-szilícium ötvözet) / Nisil (nikkel-szilícium ötvözet) nagy stabilitást és oxidációval szembeni ellenállást biztosít. Magas, akár 1280°C feletti hőmérséklet mérésére szolgál rövid időn keresztül. Előnye, hogy olcsóbban kapható, mint a platinát tartalmazó, magas hőmérsékletű, B, R vagy S hőelemek más típusai.
- A S típusú (platina ródium bevonatú 10% / platina) és R (platina ródium bevonatú 13% / platina) hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek. Magas, azaz 1000°C feletti és 1600°C-os hőmérsékletek mérésére szolgálnak. Nagy stabilitása miatt az S típust az arany olvadáspontjának (1064,43 °C) szabványaként használják.
- A hőelem B típus (30% platina ródium bevonat / 6% platina ródium bevonat) 1600 °C-ig folyamatosan és 1800 °C-os csúcsig történő hőmérsékletmérésre tervezték.
A választás a hőmérséklet szenzor nem korlátozódik a hőelem típusára, az azt alkotó többi elemnek is meg kell felelnie az Ön igényeinek. A Thermometre.fr tanácsadói rendelkezésére állnak, hogy tanácsot adhassanak a szükséges szonda típusáról. Ezenkívül megtervezik Önnel az alkalmazásának leginkább megfelelő, személyre szabott szondát.
Tovább a hőelemekre
A hőelemek témakörének továbbfejtéséhez ezeket a cikkeket is ajánljuk:
