Sıcaklığı ölçmenizi sağlayan birçok farklı cihaz ve mekanizma vardır. Bazıları günlük hayatta, bazıları - çeşitli fiziksel araştırmalar için, üretim süreçlerinde ve diğer endüstrilerde kullanılır.
Böyle bir cihaz bir termokupl. Bu cihazın çalışma prensibini ve şemasını aşağıdaki bölümlerde ele alacağız.
Termik çift çalışmasının fiziksel temeli
Bir termokuplun çalışma prensibi sıradan fiziksel işlemlere dayanır. Bu cihazın üzerinde çalıştığı etki ilk kez Alman bilim adamı Thomas Seebeck tarafından incelendi.
Bir termokuplun çalışma prensibinin dayandığı olgunun özü aşağıdaki gibidir. Farklı tipte iki iletkenden oluşan kapalı bir elektrik devresinde, belirli bir ortam sıcaklığına maruz kaldığında elektrik ortaya çıkar.
İletkenlere etki eden elektrik akışı ve ortam sıcaklığı doğrusal bir ilişki içindedir. Yani sıcaklık ne kadar yüksek olursa, termokupl tarafından üretilen elektrik akımı o kadar büyük olur. Üzerindetermokupl ve direnç termometresinin çalışma prensibi budur.
Bu durumda, sıcaklığı ölçmek için gerekli olan noktada bir termokupl kontağı bulunur, buna "sıcak" denir. İkinci temas, başka bir deyişle - "soğuk", - ters yönde. Ölçüm için termokupl kullanımına yalnızca odadaki hava sıcaklığı ölçüm yerinden daha düşük olduğunda izin verilir.
Bu, bir termokuplun çalışmasının kısa bir diyagramıdır, çalışma prensibi. Termokupl türleri bir sonraki bölümde tartışılacaktır.
Termik çift türleri
Sıcaklık ölçümlerinin gerekli olduğu her sektörde, termokupl ana uygulamadır. Bu ünitenin çeşitli tiplerinin cihazı ve çalışma prensibi aşağıda verilmiştir.
Krom-alüminyum termokupllar
Bu termokupl devreleri çoğu durumda endüstriyel üretimde sıcaklığı kontrol etmenizi sağlayan çeşitli sensör ve probların üretimi için kullanılır.
Ayırt edici özellikleri arasında oldukça düşük bir fiyat ve çok çeşitli ölçülen sıcaklıklar bulunur. Sıcaklığı -200 ila +13000 santigrat derece arasında sabitlemenizi sağlarlar.
Havadaki kükürt oranı yüksek olan mağaza ve tesislerde benzer alaşımlara sahip termokuplların kullanılması bu kimyasal elementin hem kromu hem de alüminyumu olumsuz etkileyerek cihazda arızalara neden olması nedeniyle tavsiye edilmez.
Krom-Kopel termokupllar
Kontak grubu bu alaşımlardan oluşan bir termokuplun çalışma prensibi aynıdır. Ancak bu cihazlar esas olarak nötr, agresif olmayan özelliklere sahip sıvı veya gazlı bir ortamda çalışır. Üst sıcaklık endeksi +8000 santigrat dereceyi geçmez.
Örneğin, açık ocaklı fırınların veya diğer benzer yapıların sıcaklığını belirlemek için herhangi bir yüzeyin ısınma derecesini belirlemek için kullanılmasına izin veren benzer bir termokupl kullanılır.
Demir-konstantan termokupllar
Bir termokupldaki bu kontak kombinasyonu, ele alınan çeşitlerin ilki kadar yaygın değildir. Bir termokuplun çalışma prensibi aynıdır, ancak bu kombinasyon, nadir bulunan bir atmosferde kendini iyi göstermiştir. Ölçülen sıcaklığın maksimum seviyesi +12500 santigrat dereceyi geçmemelidir.
Ancak, sıcaklık +7000 derecenin üzerine çıkmaya başlarsa, demirin fiziksel ve kimyasal özelliklerindeki değişiklikler nedeniyle ölçüm doğruluğu ihlalleri tehlikesi vardır. Ortam havasında su buharı varlığında termokuplun demir temasının korozyona uğradığı durumlar bile vardır.
Platinordyum-platin termokupllar
Üretilmesi en pahalı termokupl. Çalışma prensibi aynıdır, ancak çok kararlı ve güvenilir sıcaklık okumalarında benzerlerinden farklıdır. Az altılmış hassasiyete sahiptir.
Bu cihazların ana uygulaması, yüksek sıcaklıkların ölçülmesidir.
Tungsten-renyum termokupllar
Ayrıca ultra yüksek sıcaklıkları ölçmek için kullanılır. Bu şema kullanılarak sabitlenebilecek maksimum sınır 25 bin santigrat dereceye ulaşır.
Uygulamaları belirli koşullara uyulmasını gerektirir. Bu nedenle sıcaklık ölçümü sürecinde oksidasyon işlemi sonucunda kontaklar üzerinde olumsuz etkisi olan çevredeki atmosferi tamamen ortadan kaldırmak gerekir.
Bunun için, tungsten-renyum termokupllar genellikle elemanlarını korumak için inert gazla doldurulmuş koruyucu kılıflara yerleştirilir.
Yukarıda, mevcut her bir termokupl, cihaz, kullanılan alaşımlara bağlı olarak çalışma prensibi ele alındı. Şimdi bazı tasarım özelliklerini düşünün.
Termokupl tasarımları
İki ana tip termokupl tasarımı vardır.
- Yalıtım katmanı ile. Termokuplun bu tasarımı, cihazın çalışma tabakasının elektrik akımından izole edilmesini sağlar. Bu düzenleme, girişi topraktan izole etmeden termokuplun proseste kullanılmasına izin verir.
- Yalıtım katmanı kullanmadan. Bu tür termokupllar sadece girişleri toprakla teması olmayan ölçüm devrelerine bağlanabilir. Bu koşul karşılanmazsa, cihaz iki bağımsız kapalı devre geliştirerek geçersiz termokupl okumalarına neden olur.
Seyahat eden termokupl ve uygulaması
Ayrı bir"koşma" adı verilen bu cihazın bir türü. Şimdi çalışan bir termokuplun çalışma prensibini daha ayrıntılı olarak ele alacağız.
Bu tasarım esas olarak tornalama, frezeleme ve diğer benzer makinelerde işlenmesi sırasında bir çelik kütüğün sıcaklığını tespit etmek için kullanılır.
Bu durumda geleneksel bir termokupl kullanmanın da mümkün olduğuna dikkat edilmelidir, ancak üretim süreci yüksek sıcaklık doğruluğu gerektiriyorsa, çalışan termokuplun olduğundan fazla tahmin edilmesi zordur.
Bu yöntemi uygularken, temas elemanları önceden iş parçasına lehimlenir. Daha sonra, işlenmemiş parçanın işlenmesi sırasında, bu kontaklar sürekli olarak bir kesicinin veya makinenin başka bir çalışma aletinin hareketine maruz kalır, bunun sonucunda bağlantı (sıcaklık okumaları alırken ana unsur olan) "çalışıyor" gibi görünür.” kişiler boyunca.
Bu etki, metal işleme endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Termokupl tasarımlarının teknolojik özellikleri
Çalışan bir termokupl devresi üretirken, bildiğiniz gibi farklı malzemelerden yapılmış iki metal kontak lehimlenir. Kavşağa kavşak denir.
Bu bağlantının lehimleme ile yapılmasına gerek olmadığına dikkat edilmelidir. Basitçe iki kontağı birlikte bükün. Ancak böyle bir üretim yöntemi yeterli düzeyde güvenilirliğe sahip olmayacağı gibi sıcaklık okumaları alırken de hata verebilir.
Yüksek ölçmeniz gerekiyorsasıcaklıklarda, metallerin lehimlenmesi yerine kaynak yapılır. Bunun nedeni, çoğu durumda bağlantıda kullanılan lehimin düşük bir erime noktasına sahip olması ve aşıldığında bozulmasıdır.
Kaynaklanmış devreler daha geniş bir sıcaklık aralığına dayanabilir. Ancak bu bağlantı yönteminin dezavantajları da vardır. Kaynak işlemi sırasında yüksek sıcaklıklara maruz kaldığında metalin iç yapısı değişebilir, bu da elde edilen verilerin kalitesini etkileyecektir.
Ayrıca, çalışması sırasında termokupl kontaklarının durumu izlenmelidir. Bu nedenle, agresif bir ortamın etkisiyle devredeki metallerin özelliklerini değiştirmek mümkündür. Malzemelerin oksidasyonu veya interdifüzyonu meydana gelebilir. Böyle bir durumda termokuplun çalışma devresi değiştirilmelidir.
Termik çift bağlantı türleri
Modern endüstri, termokupl üretiminde kullanılan çeşitli tasarımlar üretir:
- açık kavşak;
- yalıtımlı bağlantı ile;
- topraklı bağlantı ile.
Açık bağlantı termokupllarının bir özelliği, dış etkilere karşı zayıf dirençtir.
Temas çifti üzerinde yıkıcı etkisi olan agresif ortamlarda sıcaklıkları ölçerken aşağıdaki iki tasarım türü kullanılabilir.
Ayrıca, endüstri şu anda yarı iletken teknolojilerini kullanan termokupl üretimi için şemalarda uzmanlaşıyor.
Ölçüm hatası
Bir termokupl kullanılarak elde edilen sıcaklık okumalarının doğruluğu, kontak grubunun malzemesine ve ayrıca dış etkenlere bağlıdır. İkincisi, kontakların yapıldığı metallerin fiziko-kimyasal parametrelerini etkileyebilecek basınç, radyasyon arka planı veya diğer nedenleri içerir.
Ölçüm hatası aşağıdaki bileşenlerden oluşur:
- termokuplun üretim sürecinden kaynaklanan rastgele hata;
- "Soğuk" kontağın sıcaklık rejiminin ihlalinden kaynaklanan hata;
- harici müdahaleden kaynaklanan hata;
- kontrol ekipmanı hatası.
Termik çift kullanmanın faydaları
Uygulamadan bağımsız olarak bu sıcaklık kontrol cihazlarını kullanmanın faydaları şunları içerir:
- bir termokupl kullanılarak kaydedilebilen geniş bir gösterge yelpazesi;
- Okuma almaya doğrudan dahil olan termokupl bağlantısı, ölçüm noktasıyla doğrudan temas halinde yerleştirilebilir;
- Termokuplların üretimi kolaydır, dayanıklı ve uzun ömürlüdür.
Bir termokupl ile sıcaklık ölçmenin dezavantajları
Bir termokupl kullanmanın dezavantajları şunlardır:
- Termokuplun "soğuk" kontağının sıcaklığının sürekli izlenmesi ihtiyacı. Bu ayırt edici birtermokupl temelli ölçüm cihazlarının tasarım özelliği. Bu şemanın çalışma prensibi, uygulama kapsamını dar altır. Yalnızca ortam sıcaklığı ölçüm noktasındaki sıcaklıktan düşükse kullanılabilirler.
- Termik çiftlerin imalatında kullanılan metallerin iç yapısının ihlali. Gerçek şu ki, dış ortama maruz kalmanın bir sonucu olarak, kontaklar homojenliklerini kaybeder ve bu da elde edilen sıcaklık göstergelerinde hatalara neden olur.
- Ölçüm işlemi sırasında, termokupl temas grubu genellikle çevrenin olumsuz etkisine maruz kalır ve bu da süreçte bozulmalara neden olur. Bu da yine bu tür sensörler için ek bakım maliyetlerine neden olan kontakların kapatılmasını gerektirir.
- Tasarımı uzun bir temas grubu sağlayan bir termokupl üzerinde elektromanyetik dalgalara maruz kalma riski vardır. Bu, ölçüm sonuçlarını da etkileyebilir.
- Bazı durumlarda, termokuplda oluşan elektrik akımı ile ölçüm alanındaki sıcaklık arasındaki doğrusal ilişkide bir ihlal vardır. Bu durum, kontrol ekipmanının kalibrasyonunu gerektirir.
Sonuç
Kusurlarına rağmen, ilk kez 19. yüzyılda icat edilen ve test edilen termokupl kullanarak sıcaklık ölçümü yöntemi, modern endüstrinin tüm dallarında geniş uygulama alanı bulmuştur.
Ayrıca termokuplların kullanıldığı uygulamalar da vardır.sıcaklık verilerini almanın tek yolu budur. Ve bu materyali okuduktan sonra, çalışmalarının temel ilkelerini tamamen anladınız.
