การควบคุมอุณหภูมิของเทอร์โมคัปเปิล

เทอร์โมคัปเปิลเป็นองค์ประกอบการตรวจจับอุณหภูมิชนิดหนึ่ง มันวัดอุณหภูมิโดยตรงและแปลงสัญญาณอุณหภูมิเป็นสัญญาณที่มีศักยภาพเทอร์โมอิเล็กทริกซึ่งจะถูกแปลงเป็นอุณหภูมิของสื่อที่วัดได้ผ่านเครื่องมือไฟฟ้า (เครื่องมือรอง) หลักการพื้นฐานของการวัดอุณหภูมิคือตัวนำสองตัวที่มีองค์ประกอบที่แตกต่างกันเป็นวงจรปิด เมื่อมีการไล่ระดับอุณหภูมิที่ปลายทั้งสองกระแสจะไหลผ่านวงจรและจะมีแรงไฟฟ้า - แรงเทอร์โมอิเล็กทริก - ระหว่างปลายทั้งสอง
นี่คือเอฟเฟกต์ SeeBeck ที่เรียกว่า เมื่อวัสดุโลหะที่สามเชื่อมต่อกับวงจรเทอร์โมคัปเปิลตราบใดที่อุณหภูมิของการสัมผัสทั้งสองของวัสดุเหมือนกันศักยภาพเทอร์โมอิเล็กทริกที่เกิดจากเทอร์โมคัปเปิลจะยังคงไม่เปลี่ยนแปลงและจะไม่ได้รับผลกระทบจากการเชื่อมต่อของโลหะที่สามกับวงจร ดังนั้นเมื่อใช้เทอร์โมคัปเปิลสำหรับการวัดอุณหภูมิเครื่องมือวัดสามารถเชื่อมต่อเพื่อวัดศักยภาพของเทอร์โมอิเล็กทริกและอุณหภูมิของสื่อที่วัดได้สามารถกำหนดได้
ตัวนำที่เป็นเนื้อเดียวกันสองตัวที่มีองค์ประกอบที่แตกต่างกันคือขั้วไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กทริกโดยมีอุณหภูมิที่สูงขึ้นเมื่อสิ้นสุดการทำงานและปลายอุณหภูมิที่ต่ำกว่าเป็นปลายอิสระซึ่งมักจะอยู่ที่อุณหภูมิคงที่ สร้างตารางการสอบเทียบเทอร์โมคัปเปิลตามความสัมพันธ์การทำงานระหว่างศักยภาพเทอร์โมอิเล็กทริกและอุณหภูมิ ตารางการสอบเทียบจะได้รับภายใต้เงื่อนไขของอุณหภูมิปลายอิสระที่ 0 ระดับและเทอร์โมคัปเปิลที่แตกต่างกันมีตารางการสอบเทียบที่แตกต่างกัน

หลักการทำงานของเซ็นเซอร์อุณหภูมิเทอร์โมคัปเปิล

ตัวนำสองตัวที่มีองค์ประกอบที่แตกต่างกัน (เรียกว่าสายเทอร์โมคัปเปิลหรือขั้วไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กทริก) เชื่อมต่อที่ปลายทั้งสองเพื่อสร้างวงจร เมื่ออุณหภูมิของทางแยกแตกต่างกันแรงไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นในวงจรซึ่งเรียกว่าเอฟเฟกต์เทอร์โมอิเล็กทริกและแรงไฟฟ้านี้เรียกว่าศักยภาพเทอร์โมอิเล็กทริก เทอร์โมคัปเปิลใช้หลักการนี้สำหรับการวัดอุณหภูมิซึ่งจุดสิ้นสุดที่ใช้โดยตรงในการวัดอุณหภูมิของตัวกลางเรียกว่าจุดสิ้นสุดการทำงาน (หรือที่เรียกว่าจุดสิ้นสุดการวัด) และปลายอีกด้านหนึ่งเรียกว่าปลายเย็น (หรือที่เรียกว่าปลายการชดเชย); เชื่อมต่อปลายเย็นเข้ากับเครื่องมือแสดงผลหรือเครื่องมือจับคู่และเครื่องมือแสดงผลจะบ่งบอกถึงศักยภาพของเทอร์โมอิเล็กทริกที่สร้างขึ้นโดยเทอร์โมคัปเปิล

เทอร์โมคัปเปิลเป็นตัวแปลงพลังงานที่แปลงพลังงานความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้าและวัดอุณหภูมิโดยใช้ศักยภาพเทอร์โมอิเล็กทริกที่สร้างขึ้น เกี่ยวกับศักยภาพเทอร์โมอิเล็กทริกของเทอร์โมคัปเปิลควรสังเกตปัญหาต่อไปนี้:
1. ขนาดของศักยภาพเทอร์โมอิเล็กทริกที่เกิดจากเทอร์โมคัปเปิลไม่เกี่ยวข้องกับความยาวและเส้นผ่านศูนย์กลางของเทอร์โมคัปเปิลเมื่อวัสดุมีความสม่ำเสมอ แต่เฉพาะองค์ประกอบของวัสดุเทอร์โมคัปเปิ้ลและความแตกต่างของอุณหภูมิที่ปลายทั้งสอง;

2. ศักยภาพเทอร์โมอิเล็กทริกของเทอร์โมคัปเปิลคือความแตกต่างของการทำงานของอุณหภูมิระหว่างปลายทั้งสองของปลายการทำงานของเทอร์โมคัปเปิลมากกว่าความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างปลายเย็นและปลายการทำงานของเทอร์โมคัปเปิล;

3. หลังจากองค์ประกอบของสายเทอร์โมคัปเปิลทั้งสองถูกกำหนดขนาดของศักยภาพเทอร์โมอิเล็กทริกของเทอร์โมคัปเปิลนั้นเกี่ยวข้องกับความแตกต่างของอุณหภูมิของเทอร์โมคัปเปิลเท่านั้น หากอุณหภูมิของปลายเย็นของเทอร์โมคัปเปิ้ลยังคงที่ความเทอร์โมอิเล็กทริกที่มีศักยภาพในการเข้าสู่เทอร์โมคัปเปิลเป็นเพียงฟังก์ชั่นค่าเดียวของอุณหภูมิสิ้นสุดการทำงาน

การเลือกช่วงการวัดเทอร์โมคัปเปิลและช่วงการวัดอุณหภูมิ

วัสดุที่แตกต่างกันสองตัวของตัวนำหรือเซมิคอนดักเตอร์ A และ B ถูกเชื่อมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างวงจรปิดดังแสดงในรูป เมื่อมีความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างจุดเชื่อมต่อทั้งสองจุด 1 และ 2 ของตัวนำ A และ B แรงไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นระหว่างพวกเขาส่งผลให้กระแสของขนาดที่แน่นอนในวงจร ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเอฟเฟกต์เทอร์โมอิเล็กทริก เทอร์โมคัปเปิลทำงานโดยใช้เอฟเฟกต์นี้

การเลือกเทอร์โมคัปเปิลควรขึ้นอยู่กับการพิจารณาอย่างครอบคลุมเกี่ยวกับช่วงอุณหภูมิการทำงานความแม่นยำที่ต้องการบรรยากาศการทำงานประสิทธิภาพของวัตถุที่วัดได้เวลาตอบสนองและผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจ

1. การเลือกบรรยากาศสำหรับเทอร์โมคัปเปิลชนิด S และ B-type เหมาะสำหรับการออกซิไดซ์ที่แข็งแกร่งและการลดบรรยากาศที่อ่อนแอในขณะที่เทอร์โมคัปเปิลชนิด J และ T-type เหมาะสำหรับการออกซิไดซ์ที่อ่อนแอและลดบรรยากาศ หากใช้ท่อป้องกันที่มีความรุนแรงที่ดีข้อกำหนดสำหรับบรรยากาศจะไม่เข้มงวดมาก

2. การเลือกความแม่นยำในการวัดและช่วงการวัดอุณหภูมิโดยทั่วไปขึ้นอยู่กับการใช้เทอร์โมคัปเปิลชนิด B เมื่ออุณหภูมิอยู่ระหว่าง 1300 ~ 1800 องศาและความแม่นยำที่ต้องการค่อนข้างสูง ข้อกำหนดสำหรับความแม่นยำไม่สูงและบรรยากาศช่วยให้การใช้เทอร์โมคัปเปิลทังสเตนรีเนียม โดยทั่วไปแล้วเทอร์โมคัปเปิลทังสเตนจะถูกเลือกสำหรับอุณหภูมิสูงกว่า 1800 องศา; เทอร์โมคัปเปิลชนิด S และเทอร์โมคัปเปิลชนิด N มีให้ใช้งานที่อุณหภูมิตั้งแต่ 1,000 ถึง 1300 องศาซึ่งต้องการความแม่นยำสูง เทอร์โมคัปเปิลชนิด K และ N-type มักใช้ต่ำกว่า 1,000 องศาในขณะที่เทอร์โมคัปเปิลชนิด E-type มักจะใช้ต่ำกว่า 400 องศา; ที่การวัดอุณหภูมิ 250 องศาและอุณหภูมิเชิงลบโดยทั่วไปจะใช้เทอร์โมคัปเปิล T-type ที่อุณหภูมิต่ำเทอร์โมคัปเปิล T-type มีความเสถียรและมีความแม่นยำสูง

3. การเลือกความทนทานและการตอบสนองทางความร้อน: เทอร์โมคัปเปิลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางลวดขนาดใหญ่มีความทนทานที่ดีกว่า แต่การตอบสนองช้าลง สำหรับเทอร์โมคัปเปิลที่มีความจุความร้อนมากขึ้นการตอบสนองจะช้าลง เมื่อวัดอุณหภูมิที่มีการไล่ระดับสีขนาดใหญ่การควบคุมอุณหภูมิไม่ดีภายใต้การควบคุมอุณหภูมิ จำเป็นต้องมีเวลาตอบสนองที่รวดเร็วและความทนทานในระดับหนึ่งดังนั้นการเลือกหุ่นกระบอกหุ้มเกราะจึงเหมาะสมกว่า

4. การเลือกเทอร์โมคัปเปิลตามคุณสมบัติและสถานะของวัตถุที่วัดได้

การวัดอุณหภูมิของวัตถุที่สั่นสะเทือนวัตถุสั่นสะเทือนและเรือแรงดันสูงต้องการความแข็งแรงเชิงกลสูงจำเป็นต้องใช้ท่อป้องกันสำหรับบรรยากาศที่มีมลพิษทางเคมีและฉนวนสูงจำเป็นต้องมีสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า

5. ข้อควรระวัง

ความลึกของการแทรกของเทอร์โมคัปเปิลมีขนาดเล็กมาก: ไม่ควรน้อยกว่า 8-10 เท่าที่เส้นผ่านศูนย์กลางด้านนอกของแขนเสื้อป้องกัน (ยกเว้นผลิตภัณฑ์พิเศษ)

◆เทอร์โมคัปเปิล [1] ความดันเล็กน้อย: โดยทั่วไปหมายถึงความดันภายนอกแบบคงที่ที่ท่อป้องกันสามารถทนต่อและแตกที่อุณหภูมิการทำงาน

◆ความต้านทานฉนวน: เมื่ออุณหภูมิอากาศโดยรอบคือ {{0}} ระดับและความชื้นสัมพัทธ์น้อยกว่า 80%ความต้านทานของฉนวนมากกว่าหรือเท่ากับ 5 megohms (แรงดันไฟฟ้า 100V) เทอร์โมคัปเปิลที่มีกล่องแยกสาดสาดมีความต้านทานฉนวนมากกว่าหรือเท่ากับ 0.5 megohms (แรงดันไฟฟ้า 100V) เมื่ออุณหภูมิสัมพัทธ์คือ 93 ± 3 องศา

◆ความต้านทานของฉนวนที่อุณหภูมิสูง: สำหรับเทอร์โมคัปเปิลความต้านทานฉนวน (ต่อเมตร) ระหว่างอิเล็กโทรดร้อน (รวมถึงประเภทสาขาคู่) และท่อป้องกันเช่นเดียวกับระหว่างขั้วไฟฟ้าร้อนสองสาขาควรสูงกว่าค่าที่ระบุไว้ในตารางด้านล่าง