конструкция и принцип работы датчика, виды устройств для измерения температуры

Термоэлектрический преобразователь, или термопара, представляет собой устройство, используемое в промышленности и медицине при проведении научных экспериментов, а также в системах автоматики. С помощью этого прибора проводятся замеры температуры. Для определения разности температурных показателей зон применяются дифференциальные устройства, которые представляют собой две термопары, соединенные навстречу друг другу.

Конструктивные особенности

Если относиться более скрупулезно к процессу замера температуры, то эта процедура осуществляется с помощью термоэлектрического термометра. Основным чувствительным элементом этого прибора считается термопара.

Сам процесс измерения происходит за счет создания в термопаре электродвижущей силы. Существуют некоторые особенности устройства термопары:

• Электроды соединяются в термопарах для измерения высоких температур в одной точке с помощью электрической дуговой сварки. При замере небольших показателей такой контакт выполняется с помощью пайки. Особенные соединения в вольфрам-рениевых и вольфрамо-молибденовых устройствах проводятся с помощью плотных скруток без дополнительной обработки.
• Соединение элементов проводится только в рабочей зоне, а по остальной длине они изолированы друг от друга.
• Метод изоляции осуществляется в зависимости от верхнего значения температуры. При диапазоне величины от 100 до 120 °C используется любой тип изоляции, в том числе и воздушный. При температуре до 1300 °C применяются трубки или бусы из фарфора. Если величина достигает до 2000 °C, то применяется изоляционный материал из оксида алюминия, магния, бериллия и циркония.
• В зависимости от среды использования датчика, в которой происходит замер температуры, применяется наружный защитный чехол. Выполняется он в виде трубки из металла или керамики. Такая защита обеспечивает гидроизоляцию и поверхностное предохранение термопары от механических воздействий. Материал наружного чехла должен выдерживать высокую температуру воздействия и обладать отличной теплопроводностью.

Конструкция датчика во многом зависит от условий его применения. При создании термопары во внимание принимается диапазон измеряемых температур, состояние внешней среды, тепловая инерционность и т. д.

Принцип действия

Работа термопары основана на принципе термоэлектрического эффекта. Это явление было открыто физиком из Германии Т. Зеебеком в начале XIX века. Его суть состоит в следующем:

• Если соединить два термоэлектрода из разных металлов или сплавов в замкнутую электрическую цепь, а их рабочую поверхность подвергнуть воздействию разных температур, то по ней начнет протекать электрический ток.
• Цепь, состоящая только из двух разных электродов, называется термоэлементом.
• Работает термопара за счет электродвижущей силы, которая вызывает ток в цепи и зависит от материала элементов и разности температуры их соединения.
• Элемент, из которого поступает ток от горячего соединения к холодному, считается положительным электродом, а от холодного к горячему — отрицательным.
• Если говорить простым языком, то зная температуру одного соединения, которая поддерживается обычно постоянной, в результате измерения значения тока можно узнать величину нагрева другого соединения.

Термопара ПП расшифровывается как платинородий-платиновый, где первым идет обозначение положительного электрода, а вторым — отрицательного. Величина электродвижущей силы составляет небольшую величину, которая измеряется милливольтами при разнице температуры в 100 К (173,15 °C).

Виды устройств

Каждый вид термопар имеет свое обозначение, и разделены они согласно общепринятому стандарту. Каждый тип электродов имеет свое сокращение: ТХА, ТХК, ТВР и т. д. Распределяются преобразователи соответственно классификации:

• Тип E — представляет собой сплав хромеля и константана. Характеристикой этого устройства считается высокая чувствительность и производительность. Особенно это подходит для использования при крайне низких температурах.
• J — относится к сплаву железа и константана. Отличается высокой чувствительностью, которая может достигать до 50 мкВ/ °C.
• Вид K — считается самым популярным устройством, состоящим из сплава хромеля и алюминия. Эти термопары могут определить температуру в диапазоне от -200 °C до +1350 °C. Приборы используются в схемах, расположенных в неокисляющих и инертных условиях без признаков старения. При применении устройств в довольно кислой среде хромель быстро разъедается и приходит в негодность для измерения температуры термопарой.
• Тип M — представляет сплавы никеля с молибденом или кобальтом. Устройства могут выдерживать до 1400 °C и применяются в установках, работающих по принципу вакуумных печей.
• Вид N — нихросил-нисиловые устройства, отличием которых считается устойчивость к окислению. Используются они для измерения температур в диапазоне от -270 до +1300 °C.

Существуют термопары, выполненные из сплавов родия и платины. Относятся они к типам B, S, R и считаются самыми стабильными устройствами. К минусам этих преобразователей относится высокая цена и низкая чувствительность.

При высоких температурах широко используются устройства из сплавов рения и вольфрама. Кроме того, по назначению и условиям эксплуатации термопары могут бывать погружаемыми и поверхностными.

По конструкции крепления устройства обладают статическим и подвижным штуцером или фланцем. Широкое применение термоэлектрические преобразователи нашли в устройстве компьютеров, которые обычно подсоединяются через COM порт и предназначены для измерения температуры внутри корпуса.

Компенсационные провода

В состав термопар входят компенсационные провода, которые выглядят как удлинители для подсоединения устройств к измерительному прибору.

Если устроить свободные концы в головке термоэлектрического преобразователя, то практически его подсоединение выполнить нельзя, так как прибор работает при очень высоких температурах.

Кроме того, не всегда прибор, на который поступают данные, можно расположить недалеко от датчиков. Поэтому часто требуется подсоединение измерительного прибора на расстоянии от места, где установлены датчики. Эту задачу с успехом решают компенсационные провода. Обычно их изготавливают из того же материала, что и термоэлектрические датчики.

Удлинительные провода находятся на участках с более низкими температурами, поэтому существует возможность изготавливать их из более дешевого материала. При использовании компенсационных проводов необходимо учитывать возможность появления паразитных электродвижущих сил. Провода должны обеспечить отведение свободных концов от термопары в зону с пониженной и постоянной температурой.

Источники погрешностей измерений

На выполнение правильного процесса измерения влияют внешние источники, техническое состояние средств измерения и другие условия.

На точность измерения с использованием термоэлектрического преобразователя влияет изменение электродвижущей силы.

Это явление называется термоэлектрической нестабильностью используемых сплавов. В процессе эксплуатации стало известно, что сплавы электродов изменяют свою ЭДС, которая приводит к искажению показаний.

Во время длительной эксплуатации при высоких температурах такие ошибки могут достигать больших величин, что приводит к снижению точности измерений.

Основными причинами нестабильности измерений считаются:

• взаимодействие термоэлектродов с внешней средой;
• влияние на датчики изолирующих и защитных устройств;
• взаимодействие электродов друг с другом;
• внутренние процессы, которые возникают при изменении температуры;
• влияние радиации, электромагнитных полей и перепадов давления.

Под воздействием высокой температуры происходит снижение сопротивления изоляции датчиков, которое приводит к искажению измерений. Часто источником возникновения ошибок при замерах становится неправильный выбор термоэлектрода, так как его сопротивление не совпадает с показаниями электрической цепи. Изменение электродвижущей силы по длине термоэлектрического преобразователя тоже приводит к возникновению ошибок при получении показателей.

Принцип работы термопары, определение, типы и виды термопар, схемы работы термопары, способы подключения

Термопара — термоэлектрический преобразователь — это два разных сплава металла (проводники) которые образуют замкнутую цепь (термоэлемент). Термопара — один из наиболее распространенных в промышленности температурный датчик. Применяется в любых сферах промышленности, автоматики, научных исследованиях, медицине — везде, где нужно измерять температуру. Так же применяется в термоэлектрических генераторах для преобразования тепловой энергии в электрическую.

Действие термопары основано на эффекте, который впервые был открыт и описан Томасам Зеебеком в 1822 г. — термоэлектрический эффект или эффект Зеебека. В замкнутой цепи, состоящей из разнородных проводников, возникает термоэлектрический эффект (термо-ЭДС), если места контактов поддерживают при разных температурах. Цепь, которая состоит только из двух различных проводников, называется термоэлементом или термопарой. В сочетании с электроизмерительным прибором (милливольтметром, потенциометром и т. п.), термопара образует термоэлектрический термометр.

Измерительный прибор подключают либо к концам термоэлектродов, либо в разрыв одного из них. В среду, которую контролируют, помещают рабочий спай, а свободные концы подсоединяются к измерительному прибору. Чем больше различие между свойствами проводников и тепловой перепад на концах, тем выше термо-ЭДС.

По-простому — термопара это две проволоки из разнородных металлов (например, Хромель и Копель), сваренных или скрученных между собой. Место сварки (скрутки) называется рабочий спай Т1, а места соединения с измерительным прибором Т2 называют холодными спаями. То есть рабочий спай помещают в среду, температуру которой необходимо измерить, а холодные спаи подключают к приборам (милливольтметр). Но надо знать прибор — например, ИРТ 7710 не меряет температуру рабочего спая, он меряет разницу температур холодного и рабочего спаев. Это значит простым милливольтметром (тестером) мы можем узнать, поступает ли сигнал с рабочего спая (есть обрыв или нет), узнать где у термопары плюс (+) а где (-), примерно узнать какой тип термопары (но для этого нужен точный милливольтметр).

Типы, виды термопар

Типы российских термопар приведены в ГОСТ 6616-94.

Почему российские термопары? Термопара ТХК, то есть Хромель-Копель была придумана в СССР и сейчас выпускается только у нас и в странах СНГ. Не известно почему, но везде пишут ХК (L) — в скобках подразумевается международный тип, но это не так — на западе тип L это (Fe-CuNi). Может быть, они чем то и похожи по названию металлов входящих в сплав, но самое главное — у них разные таблицы НСХ. Мы с этим столкнулись, заказывая термопару из Италии. Наш совет — когда закупаете термопарный провод или кабель, сравнивайте таблицы НСХ, т.е. номинальные статические характеристики преобразователя ГОСТ Р 8.585-2001.

Таблица соответствия типов отечественных и импортных термопар

Тип температурного датчика	Сплав элемента	Российская маркировка температурных датчиков	Температурный диапазон
	Термопара типа ТХК — хромель, копель (производства СССР или РФ)	хромель, копель	-200 … 800 °C
Термопара типа U	медь-медьникелевые		-200 … 500 °C
Термопара типа L	хромель, копель	ТХК	-200 … 850 °C
Термопара типа B	платинородий — платинородиевые	ТПР	100 … 1800 °C
Термопара типа S	платинородий — платиновые	ТПП	0 … 1700 °C
Термопара типа R	платинородий — платиновые	ТПП	0 … 1700 °C
Термопара типа N	нихросил нисил	ТНН	-200 … 1300 °C
Термопара типа E	хромель-константановые	ТХКн	0 … 600 °C
Термопара типа T	медь — константановые	ТМК	-200 … 400 °C
Термопара типа J	железо — константановые	ТЖК	-100 … 1200 °C
Термопара типа K	хромель, алюмель	ТХА	-200 … 1300 °C

Таблица ANSI Code (Американский национальный институт стандартов) и IEC Code (Международная электротехническая комиссия — МЭК)

В настоящее время в её состав входят более 76 стран (наша в том числе).

Условия применения термопар — Техноавтоматика

Термопары из неблагородных металлов 

• Термопара типа K. Хромель — алюмель. ТХА

Термопары NiCr-NiAl предназначены для работы в окисляющих средах или инертных газах при температуре до 1200 °C (ASTM E230: 1260 °C) с максимальной длиной провода. Эти термопары требуют защиты от сернистых сред. Поскольку такие термопары менее подвержены окислению по сравнению с термопарами из других материалов, они как правило используются для работы при температурах выше 550 °С до максимального рабочего давления термопары.

• Термопара типа J. Железо — константан. ТЖК

Термопары Fe-CuNi предназначены для работы в условиях вакуума, в окисляющих или восстановительных средах или инертных газах. Эти устройства применяются для измерения температур до 750 °C (ASTM E230: 760 °C)  с максимальной длиной провода.

• Термопара типа N. Нихросил нисил. ТНН

Термопары NiCrSi-NiSi предназначены для работы в окисляющих средах, инертных газах или сухих восстановительных средах с температурой до 1200 °C (ASTM E230: 1260 °C). Эти термопары требуют защиты от сернистых сред. Данные термопары характеризуются значительной точностью при измерении высокой температуры. Напряжение источника (электродвижущая сила) и температурный диапазон почти полностью идентичны термопарам типа К. Эти устройства разработаны для работы в условиях, требующих более продолжительного срока службы и большей стабильности параметров.

• Термопара типа E. Хромель-константановые. ТХКн

Термопары NiCr-CuNi предназначены для работы в окисляющих средах или инертных газах температурой до 900 °C (ASTM E230: 870 °C)  с максимальной длиной провода. Среди всех наиболее распространенных термопар устройства типа Е характеризуются наиболее высоким напряжением источника (электродвижущей силой) на градус Цельсия.

• Термопара типа T. Медь — константан. ТМК

Термопары Cu-CuNi могут функционировать при температуре ниже 0 °C и имеют верхний температурный предел 350 °C (ASTM E230: 370 °C) , эти устройства разработаны для работы в окисляющих, восстановительных средах и инертных газах . Они не подвержены коррозии в условиях высокой влажности.

Термопары из неблагородных металлов благодаря своей универсальности и отличным характеристикам, пользуются популярностью у широкого круга потребителей. Наш каталог термопар ХА, ХК, НН, ЖК содержит термопары различной комплектации для разных условий эксплуатации.

Термопары из благородных металлов

Для более высоких температур применяются термопары типа ТППТ и ТПРТ

• Термопара типа S, R. Платинородий — платиновые. ТПП

Термопары типа S предназначены для непрерывной работы в окисляющих средах или инертных газах температурой до 1600 °C. Эти термопары не предназначены для установки в металлические защитные трубки. Следует принять во внимание риск охрупчивания, вызываемый загрязнением материала термопар.  

• Термопара типа B. Платинородий — платинородиевые. ТПР

Термопары типа В предназначены для непрерывной работы в окисляющих средах или инертных газах, а также для непродолжительной работы в условиях вакуума при температурах до 1600 °C. Эти термопары не предназначены для установки в металлические защитные трубки. Следует принять во внимание риск охрупчивания, вызываемый загрязнением материала термопар.

Термопары типов R, S и B обычно оснащены керамической закрытой защитной трубкой. Для металлических гильз или защитных трубок требуется внутренняя закрытая защитная трубка. Термопары, выполненные из благородных металлов, восприимчивы к загрязнению. Настоятельно рекомендуется оснастить эти термопары внешней защитой.

Термопара выбирается в зависимости от настройки устройства, к которому будет подключаться, диапазона измерения температур и среды использования. Будьте внимательны, потому как при несовпадении характеристик, данные, которые будет показывать измерительный прибор, будут неверными. Правильно подобрать термопару по типу или НСХ (номинально статистической характеристике) поможет менеджер компании «Техноавтоматика». Наш телефон +7 (831) 218-05-61.

Термопары

Уже довольно давно возникла необходимость измерять достаточно высокие диапазоны температур, а обычные измерительные приборы не были предназначены для работе с веществами, разогретыми до сотен или тысяч градусов. На помощь пришли новые устройства – термопары. Эти приборы используют для измерения температуры различных объектов. Очень широко термопары распространены в системах контроля работающих без непосредственного вмешательства человека. По принципу действия термопары считают термоэлектрическими преобразователями, их работа основана на эффекте Зеебека, по которому в цепи появляется электрический ток, если спаи разных металлов, образующих цепь, имеют разную температуру.

Преимущества термопар – надежность конструкции, чувствительный датчик и возможность работы с высокими температурами. Эти приборы просты по конструкции, легко монтируются. К достоинствам термопары относят и невысокую инерционность. Есть возможность измерять малые разницы температур. Термопары бывают нескольких типов. Чаще всего используются хром, алюминий, медь, силиций, вольфрам и рений. Максимальный диапазон работы зависит от используемых металлов, для высоких температур применяют самые тугоплавкие. Термопары могут работать с температурами вплоть до 2200 С, а также в агрессивной среде. Точность измерения обеспечивается до сотых долей градуса. Для еще большего увеличения точности термопар, нужно соблюдать основные рекомендации по работе с устройством. Например, недопустимо позволять вибрацию и натяжение проволоки термопары, при измерении минимальных температур нельзя применять удлинительные провода. Очень важно, чтобы защитный чехол не позволял активным веществам при работе в агрессивных средах, попадать на проволоку.

Компания «Новые Технологии» изготовляет и реализует термопары разных типов. 

                                      Температурная таблица для термопар

Температура	Т. э.д.с.мВ,   для температуры,   °С
рабочего конца,
°С	0	10	20	30	40	50	60	70
400	6,203	6,373	6,543	6,714	6,834	7,065	7,225	7,396
500	7,908	8,073	8,248	8,418	8,588	8,758	8,928	9,098
600	9,605	9,774	9,943	10,111	10,28	10,448	10,615	10.783
700	11,283	11,45	11,616	11,782	11,947	12,112	12,277	12,442
800	12,933	13,096	13,259	13,422	13,584	13. 746	13,907	14,068
900	14,549	14,708	14,867		15,026	15,184	15,342	15,5
1000	16,125	16,281	16,436		16,59	16,744	16,898	17,051
1100	17,659	17,81	17,96		18,11	18,26	18,409	18,557
1200	19,146	19,292	19,438		19,583	19,728	19,872	20,015
1300	20,584	20,725	20,866		21,006	21,145	21,284	21,423
1400	21,971	22,107	22,242		22,377	22,511	22,645	22,778
1500	23,306	23,436	23,566		23,696	23,825	23,953	24,081
1600	24,588	24,713	24,838		24,962	25,085	25,209	25,331
1700	25,816	25,936	26,056		26,175	26,293	26,411	26,528
1800

resideo Q340A Руководство по установке термопары

resideo Q340A Руководство по установке термопары

Термопары Resideo Q340A и Q390A — идеальный выбор для простой установки и надежной работы. Термопары Resideo, рассчитанные на длительный срок службы, доступны с выводами различной длины, чтобы помочь вам удовлетворить потребности в любой ситуации. Кроме того, они оснащены вставным зажимом, разрезной гайкой и адаптером для легкой установки пилотной горелки.

 

Термопары Q340A и Q390A

Простая установка — это только начало. Термопары Resideo помогут вам тратить больше времени на продуктивную работу и меньше на обработку обратных вызовов, потому что они созданы для работы изо дня в день.

 

УДОБНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ И УСТАНОВКА

Термопары Q340A и Q390A генерируют термоэлектрический ток, который определяет пилотное пламя в газовых системах отопления. Для облегчения установки пилотной горелки Q340A и Q390A поставляются с зажимом для вставки, разрезной гайкой и адаптером в сборе. Каждый из них также поставляется с соединителем с наружной гайкой для блоков питания управления безопасностью Pilotstat® и доступен с проводами различной длины.

 

ДВА ОТЛИЧНЫХ ВЫБОРА

Q340A — это термопара премиум-класса с долгим сроком службы и долговечностью, которые требуются вашим клиентам. Q340A, построенный с максимальной загрузкой, обеспечит длительное обслуживание, которое сокращает количество обратных вызовов и удовлетворяет ваших клиентов.

Для ситуаций, когда термопара бытового назначения является лучшим решением, Q390A — правильный выбор. Это идеальная термопара для годового контракта на обслуживание и клиентов с ограниченным бюджетом.

 

Надежность Resideo

Когда имя на термопаре — Resideo, вы знаете, что это надежный продукт. Продукты Resideo имеют долгую историю качества и долговременной эффективности, что положительно сказывается на вашей прибыли. Вы будете знать, что у вас есть нужный продукт для установки, что вы можете установить его быстро и что его надежная работа снизит количество обратных вызовов. Это надежность. Это Ресидео.

 

Resideo Technologies, Inc.
1985 Дуглас Драйв Норт
Золотая долина, MN 55422
1-800-468-1502
resideo.com

Чтобы получить больше информации
resideo. com/pro

© 2020 Resideo Technologies, Inc. Все права защищены.

 

Узнать больше об этом руководстве и скачать PDF:

Документы / Ресурсы

дело

Связанные руководства / ресурсы

ДТПХхх4 термопары с кабельным выводом

ВЫБРАТЬ И ЗАКАЗАТЬ

Предназначены для температурных измерений твердых, жидких и газообразных сред, неагрессивных к защитной арматуре и материалу термоэлектродов. Кабельный вывод обеспечивает удобство и быстроту монтажа, но ограничивает верхний предел измеряемых температур до 300-400 °С. 

Номинальные статические характеристики (НСХ) по ГОСТ Р 8.585-2001:

• ТХА (К) – для ДТПК
• ТХК (L) – для ДТПL 

Показатели надежности термоэлектрических преобразователей ДТПхх4 при соблюдении условий эксплуатации в диапазоне температур от -40 до +400 °С (до +300 °С – для мод.014, 034):

• вероятность безотказной работы – не менее 0,95 за 16 000 час;
• средний срок службы – не менее 4 лет;
• гарантийный срок эксплуатации – 2 года.  

Устойчивость к внешним механическим воздействиям по ГОСТ Р 52931-2008: ДТПК (L) без монтажных элементов (в металлической гладкой защитной арматуре) соответствуют группе V2, остальные – группе N2. 

Для монтажа датчиков ДТПХхх4 со штуцером на объекты измерения температуры рекомендуется применять гильзы ГЗ.16 и ГЗ.25, бобышки Б.П.1 и Б.У.1. 

Все термопреобразователи сопротивления ОВЕН имеют сертификат средств измерений и проходят первичную поверку на заводе-изготовителе.

Важно: максимальная температура узлов вывода, т.е. мест перехода «арматура-кабельный вывод», для ДТПХхх4 – 200 °С.

Конструктивные исполнения датчиков

	014	D = 5 мм	ДТПК, ДТПL латунь (-40…+300 °C)	25
	024	D = 8 мм	ДТПК, ДТПL сталь 12Х18Н10Т (-40…+400 °С)	30
Накидная гайка	034	D = 5 мм М = 8×1 мм**	ДТПК, ДТПL латунь (-40…+300 °С)	25
	044	D = 8 мм M = 12×1,5 мм**	ДТПК, ДТПL сталь 12Х18Н10Т (-40…+400 °С)	30
	054	D = 6 мм М = 16×1,5 мм** S = 22 мм, h = 9 мм		60, 80, 100, 120, 160, 180, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000
	064	D = 8 мм M = 20×1,5 мм** S = 27 мм, h = 8 мм
	074	D = 10 мм M = 20×1,5 мм** S = 27 мм, h = 8 мм
	084	D = 10 мм M = 20×1,5 мм** S = 27 мм, h = 8 мм
	094	D = 6 мм, D1 = 13 мм
	104	D = 8 мм, D1 = 18 мм
	114	D = 10 мм, D1 = 18 мм
Подвижный штуцер	124	D = 6 мм M = 16×1,5 мм** S = 17 мм		10, 32, 40, 60, 80, 120, 160, 200, 250, 320, 400, 500
	134	D = 8 мм M = 20×1,5 мм** S = 22 мм
	144	D = 10 мм M = 20×1,5 мм** S = 22 мм
Подвижный штуцер	154	D = 10 мм M = 20×1,5 мм** S = 22 мм
	194	D = 5 мм, D1 = 10 мм		60, 80, 100, 120, 160, 200, 250, 320
Накидная гайка	204	M = 10×1 мм** S = 14 мм	ДТПК, ДТПL латунь (-40…+400 °С)	40, 65
	534	d = 4,5 мм Под М4	ДТПК, ДТПL сталь 12Х18Н10Т (-40…+250 °C – c кабелем СФКЭ; -40…+300 °C – c кабелем ДКТ; −40…+400 °C c кабелем КТППЭ)	39
	554	d = 5,5 мм Под М5		39
	564	d = 6,4 мм Под М6 D = 19 мм S = 0,5 мм		58
	574	d = 8,4 мм Под М8 D =22 мм S=0,75 мм		61
	584	d = 10,5 мм Под М10 D = 26 мм S = 0,75 мм		63
	594	d = 13 мм Под М12 D = 30 мм S = 1,0 мм		71
	644	D = 4,5 мм М = 6×1 мм S = 10 мм	ДТПК, ДТПL сталь 12Х18Н10Т (-40…+300 °C – c кабелем ДКТ)	13, 20, 30

Примечания:

1. С кабельным выводом из СФКЭ и диаметром термоэлектродов 0,7 мм изготавливаются только модели с диаметром арматуры 10 мм: 074, 114, 144, 154.
2. С кабельным выводом из СФКЭ изготавливаются:
   • Модели с диаметром арматуры 6 мм: ДТПХ124, ДТПХ094.
   • Модели с диаметром монтажной части 8 мм, кроме ДТПХ024 и ДТПХ044.
3. С кабельным выводом из СФКЭ и диаметром арматуры 5 мм датчики не изготавливаются.

Термопарные провода, поставляемые в качестве кабельного ввода совместно с ДТПХхх4

Кабель термопарный тип К (ХА), хромель-алюмель

1 – термоэлектродная проволока 2 – cтеклонить К11С6 с пропиткой кремнийорганическим лаком	ДКТК011-0,5 ДКТК011-0,7 ДКТК011-1,2	Одножильный Диаметр проводов: 0,5 мм/0,7 мм/1,2 мм (указывается при заказе) Изоляция нить К11С6	-40…+300 °С	1,8/2,0 2,0/2,8 2,8/4,0
1 – термоэлектродная проволока 2, 4 и 5 – обмотка стеклонитью с пропиткой нагревостойким лаком 3 – обмотка фторопластовой запеченной пленкой 6 – обмотка стеклонитью (в противоположную сторону от обмотки 5) с пропиткой нагревостойким лаком 7 – экран из медной луженной оловом проволоки	Кабель СФКЭ ХА 2×0,5	Многожильный С – изоляция из стекловолокна Ф – изоляция из фторопластовой пленки К – комбинированная изоляция и оболочка   Х – положительная жила, сплав хромель А – отрицательная жила, сплав алюмель   2 – количество жил 0, 5 – сечение жилы	-60…+250 °С	3,0/4,5

Кабель термопарный тип L (ХK), хромель-копель

1 – термоэлектродная проволока 2 – cтеклонить К11С6 с пропиткой кремнийорганическим лаком	ДКТL011-0,5 ДКТL011-0,7 ДКТL011-1,2	Одножильный Диаметр проводов: 0,5 мм/0,7 мм/1,2 мм (указывается при заказе) Изоляция – нить К11С6	-40…+300 °С	1,8/2,0 2,0/2,8 2,8/4,0
1 – термоэлектродная проволока 2, 4 и 5 – обмотка стеклонитью с пропиткой нагревостойким лаком 3 – обмотка фторопластовой запеченной пленкой 6 – обмотка стеклонитью (в противоположную сторону от обмотки 5) с пропиткой нагревостойким лаком 7 – экран из медной луженной оловом проволоки	Кабель СФКЭ ХК 2×0,5	Многожильный С – изоляция из стекловолокна Ф – изоляция из фторопластовой пленки К – комбинированная изоляция и оболочка   Х – положительная жила, сплав хромель К – отрицательная жила, сплав копель   2 – количество жил 0, 5 – сечение жилы	-60…+250 °С	3,0/4,5

что это такое? Принцип работы.

Как поменять термопару? Как снять и проверить? Как почистить?

Множество газовых плит оснащены системой электрического розжига. Чтобы контролировать пламя газовой плиты, существует специальное устройство – термопара.

Что это такое?

Благодаря термопаре подача газа прекращается, если вдруг пламя на газовой конфорке погаснет. Термопара устанавливается не только на газовых плитах, но и на других газовых устройствах, например котлах. Используется это устройство не только в бытовых целях, но и в энергетической промышленности, в сфере газовой и нефтяной добычи, также его часто используют фармацевты и биотехники.

Принцип работы этого устройства в том, что он может измерять температуру прибора, в котором устанавливается. Принцип работы – датчик, который определяет, потухла горелка или все еще работает.

Чтобы он правильно функционировал, необходимо осуществлять правильный и своевременный уход за устройством.

Устройство

Универсальная термопара имеет несколько составляющих.

1. Основа устройства состоит из совершенно разных типов металла, они соединены между собой спайкой. Металлы могут быть двух видов, часто используют такие пары, как сплавы хромеля и константана, железа и константана, алюминия и хромеля, нихросила и нисила, а также меди и константана. Стоит отметить, что для газовой плиты используют самые простые и дешевые металлы – это алюминий и хром.
2. Устройство имеет экран с цифровыми обозначениями, в случае изменения температуры оно получает показатели в виде цифр.
3. Устройство имеет силу для открытия магнитного клапана в тот момент, когда это необходимо.
4. Электрический ток, который поступает из устройства, не дает закрыть магнитный клапан. Это предоставляет возможность прекратить подачу газа к технике, если пламя погасло.

Кроме этого, датчик термопары делится на два типа.

1. Датчик бывает заземленным. Это самый распространённый вид устройства. Его производят с помощью сварки двух металлических концов, образуя при этом общий узел, на конце он имеет специальный стержень. Приспособление этого типа очень быстро откликается. Дело в том, что устройство гильзы напрямую контактирует с внешней оболочкой. Несмотря на большинство плюсов, устройство этого типа имеет один минус – это повышенная чувствительность прибора. Если возникают электрические помехи, то прибор сразу реагирует на это.
2. Термопара может также быть незаземленной. В этом случае два металлических конца также имеют сварку, но они не соединяются между собой. Пример такого устройства – мультиметр, имеющий термопару. Плюс этого типа устройства в том, что он не так чувствителен, как первый тип, потому что оснащен специальным чехлом – минеральная изоляция, разделяющая два элемента прибора.

Принцип работы

Многие газовые плиты иностранного производства имеют такую комплектующую термопары, как датчик газового контроля. Это устройство часто капризничает и перекрывает подачу газа тогда, когда это совершенно неуместно. Например, если на газовую плиту попадет немного воды или в кухне будет сквозняк, датчик сработает и перекроет подачу газа. Термопара в газовой плите устанавливается возле газовых конфорок и в духовке.

Для начала необходимо определить, в чем причина плохой работы датчика. Он может либо не работать вообще, либо работать с перебоями, отключить подачу газа без причины.

Часто причиной могут стать отходящие контакты.

Иногда термопару нужно лишь поправить либо же убрать загрязнения. Чтобы почистить термопару, возьмите кусочек наждачной бумаги и проведите несколько раз под конструкцией рассекателя пламени.

Проверить, нужна ли чистка вашему датчику, можно с помощью двух простых способов.

1. Нажать на кнопку и вызвать электрический розжиг. Если конфорка горит, но, как только вы отпускаете кнопку, она тухнет, значит, не работают контакты. Их нужно почистить или поправить.
2. После того как вы зажгли конфорку и отпустили руку, через несколько секунд пламя потухло – необходимо проверить контакты.

Как поменять термопару?

Проводить замену устройства должен лишь специалист, так как это очень опасно. Если крепление негерметично, то любая поломка прибора даст искру, из-за чего произойдет взрыв газовой плиты. Чтобы избежать пожара в своем доме, не проводите самостоятельно замену термопары, а попросите специалиста сделать это.

Для замены устройства вам необходимо будет купить новую термопару в специализированном магазине. При выборе этого устройства выбирайте только качественный прибор, который прослужит вам долгие годы. Прежде чем покупать новый прибор, проконсультируйтесь со специалистом, который посоветует именно тот датчик, который подойдет именно вашей газовой плите или колонке.

Замена датчика термопары на газовом котле немного сложнее. В газовом котле чаще всего используют термопару из хрома и алюминия либо же из хромеля и копеля, реже используется железо-константа. Все эти металлы рассчитаны на высокий температурный режим, такие датчики часто используют в промышленности литейного производства.

Система контроля газового котла имеет в составе электромагнитный клапан и термопару.

Чтобы провести замену устройства, нужно выполнить ряд последовательных шагов.

1. С помощью гаечного ключа открутить гайки, которыми закреплена термопара к электромагнитному клапану, после нужно достать один из концов термопары.
2. Осмотреть разъёмы. Если на них присутствуют различные загрязнения или окисления, их необходимо зачистить. Для этого понадобится мелкозернистая наждачная бумага.
3. Проверить с помощью мультиметра датчик термопары. Чтобы это сделать, приложите один из металлических концов устройства к мультиметру, а второй нагрейте с помощью зажигалки или горелки. Показатель мультиметра должен быть в пределах 50 мВ.
4. После этого, если показатель соответствует данным, нужно собрать его в той же последовательности. Если нет, то, скорее всего, его придется заменить.

Если термопара в порядке, то причина поломки может крыться в неисправности электромагнитного клапана. Почистите контакты, которые соединяют два устройства, после нужна проверка работы датчика.

Замена термопары в духовке кухонной газовой плиты осуществляется иначе. Сначала нужно снять крышку газовой плиты, она находится на противоположной стороне от той, где располагается ручка крана духовки.

Снимите колпачок, но перед этим очистите его с помощью наждачной бумаги. Если клемма снята, то колпачок свободно вращается. Когда вы увидите центральный клапан, проверьте его. Если он неисправный, его нужно заменить. Снимите клемму, потянув ее пальцами книзу. Снимите колпачок и перекройте вентиль на газовом стояке, теперь можно подключить горелку и проверить работу устройства.

После этого с помощью ключа отвинтите гайку и проведите диагностику. Проверьте отдельно клапан и термопару.

В случае необходимости замените детали комплектующего устройства и соберите все в обратной последовательности.

Как ее проверить?

Безопасность вашего дома – исправный датчик термопары. Несколько раз в год термопаре необходима обязательная проверка и регулировка. Для этого приглашайте мастера, который сделает безопасный и точный анализ устройства.

Во время проверки показаний термопары учитывайте качество измерений самого устройства, систематически проверяя его работу.

Причины некорректной работы термопары:

• неправильно проведенная спайка двух металлических стержней;
• присутствие электрического шума;
• вы чувствуете запах газа, происходит утечка;
• термоэлектричество неоднородно.

Чтобы устранить эти проблемы, во время установки устройства следует:

• выбирать термопару с толстой и большой проволокой;
• не допускать температурного перепада;
• не допускать натяжения и колебания металлической проволоки;
• использовать датчик, который имеет рабочий температурный разброс.

Проверять исправность термопары нужно, следуя пошаговой инструкции.

1. Термопара имеет два конца. При проверке один из них нужно нагреть пламенем от запальника, а второй – при помощи гайки закрепить на резьбу клапана (электромагнитного).
2. Следующий этап заключается в ее отделении от котла. Потом нужно обеспечить стабильное пламя. Для этой цели также используется и газовая конфорка. Но эксперты советуют использовать пламя свечи.
3. Кончик устройства погружается в пламя, он должен находиться на уровне примерно 1 см над пламенем. Здесь нужно помнить, что огонь нагревает устройство практически до половины, поэтому лучше держать его за кончик.
4. Далее используется тестер, который определяет милливольты. Подключается он к выходному контакту и к корпусу самой термопары.
5. Если термопара исправна, то через 30 секунд после нагрева результат будет составлять от 17 до 25 мВ. А вот если этот показатель не превышает минимальный порог, то это означает, что она неисправна.

О том, как заменить термопару на газовой плите, вы можете узнать далее.

Обзор схемы определения температуры

Основы работы с термопарой

База данных по электронике, КИПиА
Датчики и преобразователи Меню поставщиков

Основы работы с термопарой

Термопары вызывают электрический ток. течь в присоединенном контуре при изменении температура.Величина производимого тока равна зависит от разницы температур между измерительный и опорный спай; характеристики два используемых металла; и характеристики прилагаемого схема. На иллюстрации ниже простая схема термопары.

Простая схема термопары

При нагревании измерительной термопары возникает напряжение, превышающее напряжение на эталонный спай.Разница между двумя напряжениями пропорциональна разнице температур и может быть измерен вольтметром (в милливольтах). Для простота использования оператора, некоторые вольтметры настроены на считывание непосредственно в температуре за счет использования электронной схемы.

Другие приложения обеспечивают только милливольт зачитать. Чтобы преобразовать показания в милливольтах в соответствующей температуре, вы должны обращаться к таблицам, таким как один показан ниже.Эти таблицы можно получить из производитель термопары, и они перечисляют конкретные температура, соответствующая серии показаний в милливольтах.

Нажмите на изображение ниже, чтобы увеличить

Таблица типовых значений напряжения и температуры для термопар

Термопары — обзор | Темы ScienceDirect

Термопары

Термопары широко используются в трибологических исследованиях для получения основных данных о температуре и, следовательно, о тепловыделении при трении.Типичные области применения термопар:

•

для измерения основной температуры смазочного материала или технологической жидкости,

•

для определения температуры воздуха или атмосферы во время испытаний и

•

для измерения повышение температуры в испытуемых образцах.

Как правило, термопары не подходят для анализа температуры поверхности без специальной модификации. Это означает, что наиболее распространенные термопары не могут обеспечить точные измерения температуры материала вблизи изнашиваемых поверхностей.Одно из основных ограничений термопар связано с конечным размером требуемых биметаллических переходов. Даже когда в термопаре используется тонкая проволока, размеры биметаллического перехода остаются слишком большими для измерения повышения температуры, происходящего между взаимодействующими поверхностями [3]. Размер биметаллического перехода означает, что термопара не может обнаруживать ни чрезвычайно резкие градиенты температуры, возникающие под поверхностями объектов, находящихся в динамическом контакте, ни столь же быстрое изменение температуры во времени, которое имеет место во время износа или фрикционного контакта.Есть два решения этих ограничений:

•

динамическая термопара, в которой термоэлектрический переход представляет собой сам скользящий контакт,

•

плоская или пластинчатая термопара, изготовленная путем нанесения покрытия на последовательные слои металлов и изоляторы на испытуемый образец.

Любое решение имеет характерные преимущества и ограничения, так что ни одно из них не предлагает исчерпывающий объем измерений.

Динамическая термопара сравнительно проста в установке, поскольку термоэлектрический потенциал может быть измерен непосредственно от любого изнашиваемого контакта между разнородными металлами.Это накладывает серьезные ограничения на диапазон материалов, к которым применим этот метод, поскольку многие важные классы материалов, такие как полимеры, не могут быть исследованы с помощью этого метода. Возможно, наиболее ярким примером использования динамических термопар было Боуден и Табор для демонстрации предельной температуры металлического контакта [3]. Металлический штифт с низкой температурой плавления надевали на вращающийся стальной диск, и температуру контакта оценивали по измеренному термоэлектрическому потенциалу. Было обнаружено, что температура контакта никогда не превышала нижнюю точку плавления двух контактирующих металлов. Эксперимент также показал, что, хотя термоэлектрический потенциал и, следовательно, температура контакта быстро колеблются, невозможно определить, соответствует ли измеренное колебание в точности изменениям температуры контакта или на него влияют такие факторы, как трибоэлектрификация [4]. Недавнее исследование ряда чистых металлов в самосопряженном скольжении, как мягких, так и твердых, показало, что трибоэлектрификация важна при сухом скольжении [5,6]. Когда один из скользящих элементов значительно меньше другого, как в тесте «штифт на диске», движение переносимых частиц износа несет в себе большой электрический заряд [5].В водной среде, например с морской водой или разбавленной серной кислотой, электрохимические реакции также могут влиять на трибоэлектрификацию. Исследование Эттлса и его сотрудников [7] подтвердило работу Боудена и Табора, но также показало сложную природу динамической термопары.

Проблема, связанная с размером термопары, может быть решена путем изготовления планарной термопары, которую можно установить на поверхность испытуемого образца. На поверхность можно наносить покрытия из металла и изолятора толщиной до 100 [нм].Для образования биметаллического перехода требуются два слоя металла и два слоя изолятора. Если предположить, что все покрытия имеют толщину 100 [нм], общая толщина составит 0,4 [ мкм м]. Электрические клеммы могут быть прикреплены к металлическому покрытию за пределами изношенного контакта для завершения термопары. Созданная таким образом термопара очень чувствительна и точна к изменениям температуры поверхности и использовалась в исследованиях эластогидродинамической смазки [8]. Изменения температуры смазочного масла при прохождении масла через контакт EHL были определены с использованием этого типа пластинчатой ​​термопары.Недостатком термопары этого типа является то, что она легко повреждается в результате износа, поэтому ее нельзя использовать во время испытаний на износ. Преимущества и ограничения обычных и специальных термопар показаны на Рисунке 5.1.

Рисунок 5.1. Схематическое изображение применения обычных и специальных термопар в трибологических исследованиях.

При проведении измерений температуры в объеме с помощью обычных термопар следует тщательно выбирать расположение термопары.Очень легко разместить термопару не в том месте, например где смазочный материал застаивается, и, следовательно, невозможно точно определить температуру смазочного материала, которая влияет на износ и трение. Даже когда термопара находится в подходящем положении, ее можно отодвинуть потоками воздуха от быстро вращающихся компонентов экспериментального устройства.

Термопара — обзор

15.11 Специальные измерительные устройства для низкого давления

Термин вакуумметр обычно применяется для описания любого датчика давления, который предназначен для измерения давления в диапазоне вакуума (давления ниже атмосферного. давление, т.е.е. ниже 1,013 бар). Многие специальные версии типов датчиков давления, описанных ранее, были разработаны для измерения в вакуумметрах. Типичное минимальное давление, измеряемое этими специальными формами «обычных» приборов для измерения давления, составляет 10 мбар (трубки Бурдона), 0,1 мбар (манометры и сильфонные приборы) и 0,001 мбар (диафрагмы). Однако в дополнение к этим специальным версиям обычных приборов был специально разработан ряд других устройств для измерения давления ниже атмосферного.Эти специальные устройства включают датчик термопары, датчик Пирани, датчик термистора, датчик Маклеода и датчик ионизации, и они более подробно рассматриваются ниже. К сожалению, все эти специализированные инструменты довольно дороги.

Датчик термопары : Датчик термопары является одним из группы датчиков, работающих по принципу теплопроводности. При низком давлении кинематическая теория газов предсказывает линейную зависимость между давлением и теплопроводностью.Таким образом, измерение теплопроводности дает представление о давлении. На рис. 15.9 показан эскиз термопары. Работа датчика зависит от теплопроводности тепла между тонкой горячей металлической полосой в центре и холодной внешней поверхностью стеклянной трубки (обычно при комнатной температуре). Металлическая полоса нагревается, пропуская через нее ток, а ее температура измеряется термопарой. Измеренная температура зависит от теплопроводности газа в трубке и, следовательно, от его давления.Источником ошибки в этом приборе является тот факт, что тепло передается не только за счет теплопроводности, но и за счет излучения. Эта ошибка имеет постоянную величину, независимо от давления. Следовательно, его можно измерить и, таким образом, внести в него поправку. Однако обычно удобнее проектировать с низкими потерями на излучение, выбирая нагретый элемент с низким коэффициентом излучения. Термопары обычно используются для измерения давления в диапазоне от 10 ^–4 мбар до 1 мбар.

Рисунок 15.9. Термопара.

Термисторный манометр : По режиму работы он идентичен термопару, за исключением того, что для измерения температуры металлической полосы используется термистор, а не термопара. Он обычно продается под названием электронный вакуумметр в форме, которая включает цифровой светодиодный дисплей и переключаемые диапазоны выходного сигнала. Он используется в диапазоне давлений от 10 ^–4 мбар до 1 мбар.

Датчик Пирани : Типичный вид датчика Пирани показан на рис.15.10 (а). Он похож на датчик термопары, но имеет нагревательный элемент, который состоит из четырех спиральных вольфрамовых проволок, соединенных параллельно. Обычно используются две идентичные трубки, соединенные в мостовую схему, как показано на рис. 15.10 (b), одна из которых содержит газ при неизвестном давлении, а другая откачивается до очень низкого давления. Ток проходит через вольфрамовый элемент, который достигает определенной температуры в соответствии с теплопроводностью газа. Сопротивление элемента изменяется в зависимости от температуры и вызывает дисбаланс измерительного моста.Таким образом, датчик Пирани избегает использования термопары для измерения температуры (как в датчике термопары) за счет эффективного использования термометра сопротивления в качестве нагреваемого элемента. Такие манометры покрывают диапазон давлений от 10 ^–5 мбар до 1 мбар.

Рисунок 15.10. а) калибр Пирани; (b) Схема моста Уитстона для измерения выходной мощности.

Датчик Маклеода : На рис. 15.11 (a) показан общий вид датчика Маклеода, в котором жидкость под низким давлением сжимается до более высокого давления, которое затем считывается с помощью манометрических методов.По сути, манометр можно представить как манометр с U-образной трубкой, который запечатан с одного конца, а нижняя часть U-образной трубки может быть заблокирована по желанию. Для работы манометра сначала вынимается поршень. Это приводит к тому, что уровень ртути в нижней части датчика падает ниже уровня соединения J между двумя трубками, отмеченными буквами Y и Z на датчике. Затем жидкость под неизвестным давлением Pu вводится через трубку, обозначенную Z, откуда она также течет в трубку с площадью поперечного сечения A, обозначенной Y. Затем вталкивается поршень, перемещая уровень ртути вверх, чтобы заблокировать переход J.На стадии, когда J просто заблокирован, жидкость в трубке Y находится под давлением Pu и содержится в известном объеме Vu. Дальнейшее движение поршня сжимает жидкость в трубке Y, и этот процесс продолжается до тех пор, пока уровень ртути в трубке Z не достигнет нулевой отметки. Измерение высоты (h) над столбом ртути в трубке Y затем позволяет рассчитать сжатый объем жидкости Vc как: Vc = hA.

Рисунок 15.11. Другие манометры низкого давления: (а) датчик МакЛеода, (б) датчик ионизации.

Тогда по закону Бойля: PuVu = PcVc, где Pc — давление сжатой жидкости в трубке Y.

Также, применяя уравнение обычного манометра: Pc = Pu + hρg

, где ρ — массовая плотность ртути, давление Pu можно рассчитать как:

(15.1) Pu = Ah3ρgVu − Ah

Сжатый объем Vc часто намного меньше, чем исходный объем, и в этом случае уравнение. (15.1) приближается к:

(15.2) Pu = Ah3ρgVuforAh << Vuundefined

Хотя наименьшая погрешность, достижимая с помощью датчиков МакЛеода, составляет ± 1%, это все же лучше, чем та, которая достижима с большинством других датчиков, доступных для измерения. давления в этом диапазоне.Поэтому датчик Маклеода часто используется в качестве эталона, по которому калибруются другие датчики. Обычно измеряемое минимальное давление составляет 10 ^-1 мбар, хотя более низкие давления могут быть измерены, если применяются методы разделения давления.

Ионизационный манометр : Ионизационный манометр — это особый тип прибора, используемый для измерения очень низких давлений в диапазоне от 10-10 мбар до 1 мбар. Обычно они используются только в лабораторных условиях, поскольку их калибровка очень чувствительна к составу газов, в которых они работают, и часто необходимо использовать масс-спектрометр для определения состава газа вокруг них.Они существуют в двух формах, известных как горячий катод и холодный катод. Форма горячего катода схематически показана на рис. 15.11 (b). При этом газ неизвестного давления вводится в стеклянный сосуд, содержащий свободные электроны, разряженные нагретой нитью накала, как показано на рис. 15.11 (b). Давление газа определяется путем измерения тока, протекающего между анодом и катодом внутри емкости. Этот ток пропорционален количеству ионов в единице объема, которое, в свою очередь, пропорционально давлению газа.Ионизаторы с холодным катодом работают аналогичным образом, за исключением того, что поток электронов создается высоковольтным электрическим разрядом.

Что такое термопара и как она работает? Принцип работы термопары

Термопара состоит как минимум из двух металлов, соединенных вместе, чтобы образовать два спая. Один связан с телом, температуру которого нужно измерить; это горячий или измерительный спай. Другой переход связан с телом известной температуры; это холодный или опорный спай.Поэтому термопара измеряет неизвестную температуру тела относительно известной температуры другого тела.

Принцип работы

Принцип работы термопары основан на трех эффектах, открытых Зеебеком, Пельтье и Томсоном. Это следующие:

1) Эффект Зеебека: Эффект Зеебека утверждает, что, когда два разных или непохожих металла соединяются вместе на двух стыках, в двух стыках возникает электродвижущая сила (ЭДС).Величина генерируемой ЭДС различается для разных комбинаций металлов.

2) Эффект Пельтье: В соответствии с эффектом Пельтье, когда два разнородных металла соединяются вместе, образуя два перехода, внутри цепи генерируется ЭДС из-за разных температур двух переходов цепи.

3) Эффект Томсона: Согласно эффекту Томсона, когда два разнородных металла соединяются вместе, образуя два перехода, в цепи существует потенциал из-за градиента температуры по всей длине проводников в цепи.

В большинстве случаев ЭДС, предполагаемая эффектом Томсона, очень мала, и ею можно пренебречь, правильно подобрав металлы. Эффект Пельтье играет важную роль в принципе работы термопары.

Диаграммы

Как это работает

Общая схема работы термопары показана на рисунке 1 выше. Он состоит из двух разнородных металлов, A и B. Они соединены вместе, образуя два перехода, p и q, которые поддерживаются при температурах T1 и T2 соответственно.Помните, что термопара не может образоваться, если не будет двух спаев. Поскольку два перехода поддерживаются при разных температурах, в цепи генерируется ЭДС Пельтье, которая является функцией температур двух переходов.

Если температура обоих переходов одинакова, на обоих переходах будет генерироваться равная и противоположная ЭДС, а общий ток, протекающий через переход, равен нулю. Если поддерживать разные температуры в переходах, ЭДС не станет равной нулю, и по цепи будет протекать чистый ток.Полная ЭДС, протекающая через этот контур, зависит от металлов, используемых в цепи, а также от температуры двух переходов. Полная ЭДС или ток, протекающий по цепи, можно легко измерить с помощью подходящего устройства.

Устройство для измерения тока или ЭДС включается в цепь термопары. Он измеряет количество ЭДС, протекающей через цепь из-за двух стыков двух разнородных металлов, поддерживаемых при разных температурах.На рисунке 2 показаны два спая термопары и устройство, используемое для измерения ЭДС (потенциометр).

Теперь температура эталонных спаев уже известна, а температура измерительного спая неизвестна. Выходной сигнал цепи термопары калибруется непосредственно по неизвестной температуре. Таким образом, выход напряжения или тока, полученный от цепи термопары, дает значение неизвестной температуры напрямую.

Устройства, используемые для измерения ЭДС

Величина ЭДС, развиваемая в цепи термопары, очень мала, обычно в милливольтах, поэтому для измерения ЭДС, генерируемой в цепи термопары, следует использовать высокочувствительные инструменты.Обычно используются два устройства: обычный гальванометр и потенциометр для выравнивания напряжения. Из них чаще всего используется балансирующий потенциометр вручную или автоматически.

На рисунке 2 показан потенциометр, включенный в цепь термопары. Переход p соединяется с телом, температуру которого необходимо измерить. Спай q является эталонным спаем, температуру которого можно измерить термометром. В некоторых случаях эталонные спаи также можно поддерживать при температуре льда, подключив их к ледяной бане (см. Рисунок 3).Это устройство может быть откалибровано с точки зрения входной температуры, так что его шкала может давать значение непосредственно с точки зрения температуры.

Ссылка

Книга: Механические измерения Томаса Г. Беквита и Н. Льюиса Бака

Изображения предоставлены

1. Книга: Механические измерения Томаса Г. Беквита и Н. Льюиса Бака

2. https: // www .tpub.com / content / doe / h2013v1 / css / h2013v1_24.htm

Этот пост является частью серии: Что такое термопары? Как работают термопары?

Это серия статей, в которых описывается, что такое термопары, как работают термопары, материалы, используемые для термопар, а также различные формы и формы термопар.

1. Что такое термопара и как она работает?
2. Материалы, используемые для термопар и их формы

Датчик термопары: подробный обзор | Принцип работы термопары

Датчик термопары — это один из многих типов датчиков температуры, используемых для измерения различных переменных в промышленных приложениях. Они часто используются для измерения и контроля температуры выхлопных газов газовых турбин, дизельных двигателей, высокотемпературных печей и т. Д.Термопары используются не только в промышленности, но и в нескольких домашних и коммерческих целях. В термостатах датчики пламени и дыма, приборы, работающие на газе или жидком топливе, и т. Д. Объединены в пары с датчиками термопар для контроля повышения рабочей температуры. Поскольку датчики термопар имеют большое значение и являются широко используемыми типами датчиков температуры, важно знать об этом. В этом посте обсуждается, что такое термопары и как они работают.

Обзор термопар

Датчик термопары — это чувствительное к температуре устройство, состоящее из двух проводов из разнородного материала.Из-за разного состава эти провода обладают разной электропроводностью. Разница в электропроводности порождает дифференциальное электрическое соединение, между которым дополнительно создается зависящее от температуры напряжение. Эта активность называется термоэлектрическим эффектом. Это измеренное напряжение в дальнейшем используется для интерпретации температуры.

Датчики термопары доступны в различных моделях и сборках. Они изготавливаются в виде зондов для термопар, термопар с переходным соединением, термопар с разъемами, термопар с неизолированным проводом и т. Д.Хотя термопарные датчики обеспечивают универсальность, функциональность и принцип работы остаются неизменными.

Обсудим принцип работы термопар.

Знать о принципе работы термопар

Термопара работает согласно эффекту Зеебека.

Эффект Зеебека можно описать как генерацию дифференциального напряжения из-за разницы в электропроводности двух разных материалов.Названный в честь французского ученого Томаса Йохана Зеебека, который подтвердил, что если два разнородных металла соединяются и нагреваются, разница в повышении температуры этих двух металлов приводит к возникновению электродвижущей силы (ЭДС). Та же концепция меняется на противоположную при применении термопары.

Когда электрический ток проходит через два сваренных разнородных металла, возникает разница напряжений, которая проецируется в обратном направлении для расчета разницы температур. Когда электрический ток проходит через переход, из-за ограничений проводимости и сопротивления металлов происходит повышение температуры.Оба материала нагреваются при разных температурах, и разница в проводимости дает два разных напряжения для двух разных металлов.

Хотя принцип работы датчиков термопары несложен, он все же зависит от нескольких различных факторов. Для точного измерения недостаточно измерения разности напряжений.

Одним из наиболее важных факторов для точного измерения температуры датчиком термопары является эталонная температура на стыке (Tref).Важно знать точное значение Tref, чтобы избежать поправочного коэффициента при вычислении напряжения и температуры. Есть два конкретных метода, используемых для определения и идентификации Tref. Ниже приведены методы, которые способствуют повышению точности показаний датчика термопары.

• Ледяная баня Метод: В этом методе соединительный блок погружается в ванну с полузамороженной дистиллированной водой, чтобы заморозить температуру соединения. После погружения Tref устанавливается на 0 ° C для справки по расчетам.
• Метод компенсации холодного спая: В этом методе температура точки стыка будет изменяться, но она постоянно измеряется с помощью второго датчика температуры. Измеряется Tref в точке соединения, а затем точный Tref на момент считывания используется в качестве поправочного коэффициента.

Компенсация показаний температуры выполняется одним из этих двух методов для безошибочной работы датчиков термопар.

Хотя введение и принцип работы термопар убедительны, также важно обращать внимание на качество этого датчика. Качество сборки датчиков термопар обеспечивает точность считывания. Следовательно, необходимо покупать термопары у проверенных производителей или поставщиков, таких как The Transmitter Shop. Компания уже несколько лет поставляет промышленное технологическое оборудование, такое как термопары, преобразователи, датчики и т. Д. Можно найти продукцию премиального качества от таких ведущих брендов, как Rosemount, Foxboro, Honeywell и т. Д.

Похожие сообщения

Что такое термопара? | Library.AutomationDirect

Использование термопар для измерения температуры в промышленных приложениях.

Измерение температуры — одно из наиболее распространенных требований к любой промышленной автоматизации или системе с цифровым контролем. Часто необходимо определять температуру газов, жидкостей и компонентов физического оборудования.

Основными контактными технологиями для этого являются термопары (TC), резистивные датчики температуры (RTD) и термисторы, а также существуют более эзотерические методы.При выборе технологии измерения температуры необходимо учитывать следующие факторы:

• Диапазон измерений и рабочий диапазон
• Требования к установке
• Точность
• Скорость отклика
• Дрейф во времени
• Стоимость

Термопары часто являются лучшим выбором из-за их широкого диапазона измерений, прочности, приемлемой точности от ± 0,2 до ± 0,5 ° C и невысокая стоимость. Для более ограниченных диапазонов температур RTD могут предложить лучшую точность, хотя и за большую плату.

Разработчикам необходимо понимать детали реализации, чтобы выбрать правильный датчик и связанный преобразователь или интерфейс автоматизации, как описано ниже.

Основные операции с термопарой

TC состоит из двух разных типов металла, соединенных вместе, обычно из двух проволок из разнородных металлов. В этой точке подключения происходит определение температуры, и она называется «горячим спаем». Это может быть просто два скрученных вместе оголенных провода или сварное соединение.

Соединение двух разных металлов испытывает небольшое индуцированное напряжение — порядка милливольт — в зависимости от местной температуры и из-за так называемого эффекта Зеебека. Произведенное напряжение может быть напрямую связано с температурой, но эта зависимость обычно нелинейна.

Датчики

Bare TC наиболее отзывчивы, но обычно требуется какая-то физическая защита. ТС-переход обычно изготавливается в металлической оболочке, зонде или кожухе, подходящем для защиты датчика от физических условий применения.Когда переход ТС электрически не соединен с защитной оболочкой, это называется «незаземленной термопарой». Этот стиль лучше всего противостоит электрическим помехам и может обеспечить лучшую точность за счет более медленного времени отклика. Если переход ТС электрически соединен с оболочкой, то это «заземленная термопара», которая обеспечивает более быстрый отклик, но может быть восприимчивой к шуму и ухудшению точности.

Поскольку проводники термопары являются проводами, их можно удобно проложить обратно к передатчику или другому устройству для измерения напряжения и привязки его к температуре.Удлинительные кабели TC должны быть того же типа, что и сам TC, чтобы не возникало других напряжений. Когда эти провода переходят на медные по какой-либо причине (например, в самом передатчике), эта точка называется «холодным спаем», и должна применяться компенсация создаваемого напряжения.

Существует много типов термопар, которые изготавливаются из различных комбинаций сплавов для достижения определенных применимых температурных диапазонов. Им присвоены коды ANSI / IEC, и наиболее распространенными для промышленного применения являются тип J и тип K.

Типичные данные термопары (фактическое значение см. В технических паспортах продукта)

	Тип проводник + проводник — Непрерывный диапазон температур	Цветовой код ANSI
	J Fe (железо) Cu-Ni) Constantan от 0 до +750 ° C (от 32 до +750 ° C DegF)	(+) Белый, (-) Красный
	K Ni-Cr Ni-AI -200 до +1250 DegC (-328 до +2282 DegF)	(+) Желтый, (- ) Красный

ТС можно подключить непосредственно к модулю ввода ПЛК, предназначенному для этой цели.Чаще используется датчик температуры для преобразования милливольтного сигнала термопары в более распространенный и линеаризованный промышленный сигнал 4–20 мА, работающий при любом напряжении от 8 до 35 В постоянного тока.

Сигналы

4–20 мА более устойчивы к электромагнитным помехам, чем сигналы милливольт TC. Кроме того, передатчик может быть откалиброван так, чтобы выходной сигнал представлял меньший диапазон, чем допускает ТС, что часто является предпочтительным, поскольку большинство приложений ориентированы на относительно узкий диапазон температур. Например, многие передатчики откалиброваны для отображения от 0 до 100, 200 или до 1000 ° F.

Со временем выходной сигнал TC может измениться или «дрейфовать», поэтому передатчик является удобным устройством для повторной калибровки TC по известному стандарту и обеспечения большей точности. Некоторые преобразователи температуры представляют собой простые аналоговые устройства, в то время как другие представляют собой более функциональные цифровые программируемые устройства.

Форм-факторы Элементы

TC доступны в нескольких вариантах исполнения для общего назначения и зондового исполнения, что позволяет легко вставлять их в различные области применения.

Для многих промышленных проектов требуется более прочная конструкция, и обычно используются защитные гильзы, прикрепленные болтами к трубопроводу или резервуару, с подпружиненным датчиком TC и соединительной головкой. Защитная гильза — это, по сути, небольшая труба, которая физически удерживает жидкость или газ в трубе или сосуде, куда она вставляется. Эта защитная гильза защищает зонд ТС от физического повреждения и позволяет заменять ТС без воздействия на технологическую жидкость. Соединительная головка позволяет выполнить подключение полевой проводки, а также может вместить небольшой передатчик TC в стиле хоккейной шайбы.

Выбор подходящей термопары и принадлежностей

На веб-сайте AutomationDirect есть целый раздел, посвященный наиболее популярным стилям и конфигурациям датчиков термопар, защитных гильз и датчиков температуры. Если вам нужно измерить температуру в помещении, в настольной лаборатории, внутри трубы или резервуара или на промышленном оборудовании, веб-сайт, ресурсы и команда AutomationDirect помогут вам найти правильное решение.

Инструкции по эксплуатации и обслуживанию термопар

(термопары 1117)

Термопары — наиболее широко используемые датчики температуры. Они недорогие, взаимозаменяемые, прочные и могут измерять широкий диапазон температур.

Термопары в основном состоят из двух разнородных металлов / сплавов, которые при соединении создают небольшой сигнал ЭДС, если существует разница температур между горячим спаем (измерительным спаем) и холодным спаем или (эталонным спаем).
Сигнал ЭДС будет зависеть только от разницы температур, и поэтому термопара не может быть протестирована должным образом, пока оба спая имеют одинаковую температуру, если вы не используете индикатор термопары.

Хотя для изготовления термопары можно использовать почти любые два типа металла, используется ряд стандартных типов, поскольку они обладают предсказуемыми выходными напряжениями и большими градиентами температуры.
Важно, чтобы проводка от термопары (холодный спай) к измерительному прибору была из компенсирующего или удлиненного материала той же калибровки, что и термопара.Использование медных проводов или других материалов вызовет потерю ЭДС и ошибки.

Закон промежуточных металлов гласит, что третий металл, вставленный между двумя разнородными металлами спая термопары, не будет иметь никакого эффекта при условии, что два спая имеют одинаковую температуру. Этот закон также важен при построении спаев термопар. Допускается создание спая термопары путем пайки двух металлов вместе, так как припой не повлияет на показания. На практике соединения термопар создаются путем сварки двух металлов вместе; это гарантирует, что характеристики не ограничиваются температурой плавления припоя.

Термопары доступны в виде термоэлементов с оголенным проводом, которые обеспечивают низкую стоимость и быстрое время отклика, встроены в датчики или датчики с металлической оболочкой с минеральной изоляцией (MIMS).
Доступен широкий выбор датчиков, подходящих для различных приложений измерения (промышленных, научных, температуры пищевых продуктов, медицинских исследований и т. Д.).

При выборе термопары следует учитывать как тип термопары, так и изоляцию, и конструкцию зонда. Все это повлияет на диапазон измеряемых температур, точность и надежность показаний.

Тип K (Хромель / Алюмель)

Тип K — термопара «общего назначения». Это невысокая стоимость, и благодаря своей популярности он доступен в широком ассортименте датчиков. Термопары доступны в диапазоне от -200 ° C до + 1200 ° C. Чувствительность составляет примерно 41 мкВ / ° C. Используйте тип K, если у вас нет веской причины не делать этого.

Тип «K» ЭДС в мВ Ansi MC96.1 1975 IEC 584-3
(Холодильный спай 0 ° C)

Материал + хромель / — алюминий
Цвет + желтый / — красный

° C	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
0	0.000	0,397	0,798	1,203	1,611	2,022	2,436	2,850	3,266	3,681	4.095
100	4.095	4,508	4.919	5,327	5,733	6,137	6.539	9,639	7,338	7,737	8,137
200	8,137	8,537	8,938	9,341	9.745	10,151	10,560	10,969	11,381	11,793	12.207
300	12.207	12,623	13,039	13,456	13,874	14.292	14,712	15.132	15.552	15,974	16,395
400	16,395	16,818	17,241	17,664	18.088	18,513	18.938	19,300	19,788	20,214	20,640
500	20,640	21,066	21,493	21,919	22,346	22,772	23,198	23.624	24.050	24,476	24,902
600	24,902	25,327	25,751	26,176	26,599	27.022	27,445	27,867	28.288	28,709	29.128
700	29.128	29,547	29,965	30,383	30,799	31,214	31,629	32,042	32,455	32.866	33,277
800	33,277	33,686	34.095	34,502	34,909	35,314	35,718	36,121	36,524	36,925	37.325
900	37,325	37,724	38,122	38,519	38.915	39,310	39,703	40,096	40,488	40,879	41.269
1000	41.269 ​​	41,657	42.045	42,432	42,817	43.202	43,585	43,968	44,349	44,729	45.108
1100	45.108	45.486	45,863	46,238	46,612	46,985	47,356	47,726	48.095	48,462	48,828

Тип J (железо / константан)

Ограниченный диапазон (от -40 до + 750 ° C) делает тип J менее популярным, чем тип K.Основное применение — старое оборудование, которое не поддерживает «современные» термопары. Типы J не следует использовать при температуре выше 760 ° C, так как резкое магнитное преобразование приведет к необратимой декалибровке.

Тип «J» ЭДС в мВ MC96.1 1975 IEC 584-3 (холодный спай 0 ° C)
Материал + железо / — константан
Цвет Белый / Красный

° С	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
0	0.000	0,507	1.019	1,536	2,058	2,585	3,115	3,649	4,186	4,725	5,268
100	5,268	5,812	6.359	6,907	7,457	8.008	8,560	9,113	9,667	10,222	10,777
200	10,777	11,332	11,887	12,442	12.998	13,553	14.108	14,663	15,217	15,771	16,325
300	16,325	16,879	17,432	17,984	18,537	19.089	19.640	20,192	20,743	21,295	21,846
400	21,846	22,397	22,949	23,501	24,054	24.607	25.161	25,716	26,272	26,829	27,388
500	27,388	27,949	28,511	29.075	29,642	30,210	30,782	31.356	31,933	32,513	33.096
600	33.096	33,683	34,273	34,867	35,464	36,066	36,671	37,280	37.893	38,510	39.130
700	39.130	39,754	40,382	41.013	41,647	42,283	42,922	43,563	44.207	44.852	45,498
800	45,498	46.144	46,790	47,434	48.076	48,716	49,354	49,989	50,620	51,249	51.875

Тип N (Никросил / Нисил)

Высокая стабильность и устойчивость к высокотемпературному окислению делают тип N подходящим для высокотемпературных измерений без стоимости платиновых (B, R, S) типов. Разработанный как «улучшенный» тип K, он становится все более популярным.

Тип «N» ЭДС в мВ Ansi MC96.1 1975 IEC 584-3 (холодный спай 0 ° C)
Материал + Nicrosil / -Nisil
Цвет + оранжевый / — красный

° С	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
0	0.000	0,261	0,525	0,793	1.064	1,340	1,619	1,902	2,188	2.479	2,774
100	2,774	3,072	3.374	3,679	3,988	4,301	4,617	4,936	5,258	5,584	5,912
200	5,912	6,243	6.577	6,914	7.254	7,596	7,940	8,287	8,636	8,987	9,340
300	9,340	9,695	10,053		10,773	11,135	11.499	11,865	12,233	12,602	12,972
400	12,972	13,344	13,717	14.092	14,467	14,844	15,222	15.601	15,981	16,362	16,744
500	16,744	17,127	17,511	17,869	18,282	18,668	19.055	19,443	19.8,1	20,220	20.609
600	20.609	20,999	21,390	21,781	22,172	22,564	22,956	23,348	23,740	24.133	24,526
700	24,526	24,919	25,312	25,705	26.098	26,491	26,885	27,278	27,671	28.063	28.456
800	28,456	28,849	29,241	29,633	30,025	30,417	30.808	31,199	31,590	31,980	32,370
900	32.370	32,760	33,149	33,538	33,927	34,315	34,702	35.089	35,476	35,862	36,248
1000	36,248	36.633	37.018	37,403	37,786	38.169	38,552	38.934	39,316	39,696	40.076
1100	40.076	40,456	40.835	41,213	41,590	41.966	42,342	42,717	43.091	43,464	43,836
1200	43,836	44.207	44,578	44.947	45,315	45,682	46.048	46,413	46,777	47,140	47,502
1200	47,502

Термопары типов B, R и S являются термопарами из «благородных» металлов и обладают схожими характеристиками.Они являются наиболее стабильными из всех термопар, но из-за их низкой чувствительности (около 10 мкВ / 0C) они обычно используются только для измерения высоких температур (> 600 ° C). Для всех этих термопар из благородных металлов требуются керамические защитные оболочки высокой чистоты для использования в промышленных приложениях.

Тип B (платина / родий)

Подходит для измерений при высоких температурах до 1800 ° C.

Тип R (платина / родий)

Подходит для измерений при высоких температурах до 1600 ° C.Низкая чувствительность (10 мкВ / ° C) и высокая стоимость.

Тип S (платина / родий)

Подходит для измерений при высоких температурах до 1600 ° C. Из-за своей высокой стабильности тип S используется в качестве эталона для калибровки температуры плавления золота (1064,43 ° C).

Меры предосторожности и рекомендации при использовании термопар

Большинство проблем и ошибок измерения с термопарами происходит из-за непонимания того, как работают термопары. Термопары могут страдать от старения, и, следовательно, точность может меняться, особенно после длительного воздействия температур на пределе их полезного рабочего диапазона.Ниже перечислены некоторые из наиболее распространенных проблем, о которых следует знать.

Проблемы с подключением

Многие ошибки измерения вызваны непреднамеренным срабатыванием спая термопары. Любое соединение двух разных металлов вызовет соединение. Если вам нужно увеличить длину выводов термопары, вы должны использовать правильный тип удлинительного провода термопары (например, тип K для термопар типа K). Использование любого другого типа проволоки приведет к образованию спая термопары. Любые используемые разъемы должны быть изготовлены из подходящего материала для термопар и должны соблюдаться правильные полярности.Любое короткое замыкание проводов термопары в клеммной головке или соединителе приведет к созданию еще одного спая, и прибор будет считывать эту температуру, а не температуру горячего спая.

Сопротивление свинца

Для уменьшения времени отклика термопары изготавливаются из тонкой проволоки (в случае платиновых типов также учитывается стоимость). Это может привести к тому, что термопара будет иметь высокое сопротивление, что сделает ее чувствительной к шуму, а также может вызвать ошибки из-за входного импеданса измерительного прибора.Типичная термопара с открытым спаем и проводом 32AWG (диаметром 0,25 мм) будет иметь сопротивление около 15 Ом / метр. Если требуются термопары с тонкими выводами или длинными кабелями, стоит сделать выводы термопары короткими, а затем использовать удлинительный провод термопары (который намного толще, поэтому имеет меньшее сопротивление) для прокладки между термопарой и измерительным прибором.

Шум

Выходной сигнал термопары представляет собой слабый сигнал, поэтому он подвержен возникновению электрических помех.При работе в очень шумной среде (например, рядом с большим электродвигателем) рекомендуется использовать экранированный удлинительный кабель. Если есть подозрение на шумоподавление, сначала выключите все подозрительное оборудование и посмотрите, не изменились ли показания.
Термопара не выполняет функции технического обслуживания, однако рекомендуется проводить плановые проверки калибровки.

Термопары имеют дрейф при калибровке, но скорость дрейфа зависит от времени и температуры.
При известном источнике температуры проверьте выходной сигнал термопары на соответствие градусам C по сравнению с термопарой.