Термопара своими руками: Ремонт термопары газовой колонки своими руками

Содержание

Ремонт термопары газовой колонки своими руками

Для обеспечения безопасной эксплуатации газовых нагревательных приборов с открытым пламенем в настоящее время, как правило, используются электрические схемы, в которых датчиком температуры служит термопара.

Термопара представляет собой спай двух проволочек из разных проводников (металлов). Благодаря простоте устройства термопара является очень надежным элементов схемы защиты и безотказно работает в газовых приборах многие годы. Внешний вид термопары с проводами для газовой колонки NEVA LUX-5013 показан на снимке ниже.

Термопара появилась в 1821 году благодаря открытию немецкого физика Томаса Зеебека. Он обнаружил явление возникновения ЭДС (электродвижущей силы) в замкнутой цепи при нагреве места контакта двух проводников из разных металлов.

Если термопару поместить в пламя горящего газа, то при сильном ее нагреве вырабатываемой термопарой ЭДС будет достаточно для открытия электромагнитного клапана подачи газа в горелку и запальник.

Если горение газа прекратится, то термопара быстро остынет, в результате ее ЭДС уменьшится, и силы тока станет недостаточно для удержания электромагнитного клапана в открытом состоянии, подача газа в горелку и запальник будет перекрыта.

На фотографии показана типовая электрическая схема защиты газовой колонки. Как видно, она состоит всего из трех включенных последовательно элементов: термопары, электромагнитного клапана и реле тепловой защиты.

При нагреве термопара генерирует ЭДС, которая через реле тепловой защиты подается на соленоид (катушку из медного провода). Катушка создает электромагнитное поле, втягивающее в нее стальной якорь, механически связанный с клапаном подачи газа в горелку.

Реле тепловой защиты обычно устанавливают в верхней части газовой колонки рядом с зонтом, и служит оно для прекращения подачи газа в случае недостаточной тяги в газоотводящем канале. При отказе любого элемента схемы защиты газовой колонки подача газа в горелку и запальник прекращается.

В зависимости от модели газовой колонки применяется ручной или автоматический способ поджига газа в запальнике. При поджиге фитиля вручную используют спички, электрозажигалки (в старых моделях газовых колонок) или пьезоэлектрический поджиг, приводимый в действие нажатием кнопки. Кстати, если пьезоэлектрический поджиг перестал работать, то с успехом можно поджечь газ в запальнике с помощью газовой зажигалки или спички.

В газовых колонках с автоматическим поджигом воспламенение газа в горелке происходит без участия человека, достаточно открыть кран горячей воды. Для работы автоматики в колонку устанавливается электронный блок с батарейкой. Это является недостатком, так как в случае выхода батарейки из строя зажечь газ в колонке будет невозможно.

Для того чтобы зажечь газ в запальнике с помощью пьезоэлектрического элемента необходимо поворотом ручки на газовой колонке открыть подачу газа в запальник, привести в действие пьезоэлектрический элемент для создания в разряднике искры и после воспламенении газа в запальнике удерживать эту ручку нажатой около 20 секунд, пока не нагреется термопара.

Это очень неудобно, поэтому многие, и я в их числе, не гасят пламя в запальнике месяцами. В результате термопара всегда подвергается воздействию высокой температуры пламени (на фото термопара расположена слева от запальника), что уменьшает срок ее службы, с чем мне и пришлось столкнуться.

Газовая колонка перестала зажигаться, запальник потух. От искры со свечи газ в запальнике зажигался, но стоило отпустить ручку регулировки подачи газа, несмотря на продолжительность времени удержания ее нажатой, пламя гасло. Соединение между собой клемм теплового реле не помогло, значит, дело в термопаре или электромагнитном клапане. Когда снял кожух с газовой колонки и пошевелил центральный провод термопары, то она развалилась, что хорошо видно на снимке выше.

Как снять термопару с газовой колонки

Для того чтобы была возможность оперативно отремонтировать газовую колонку своими руками и всегда быть с теплой водой, с учетом опыта длительной эксплуатации газовых колонок разных моделей, у меня под рукой всегда имеется набор запасных частей. Резиновые прокладки, трубки, тепловое реле и термопара в комплекте. Поэтому за полчаса термопара была заменена новой, и колонка опять стала исправно нагревать воду.

Термопара закреплена слева на общей планке с запальником и свечей с помощью гайки. Прежде чем отвинчивать гайку нужно немного отвинтить левый саморез, удерживающий планку, чтобы он не мешал поворачиваться гаечному ключу.

Далее гаечным рожковым ключом гайка откручивается вращением против часовой стрелки до полного схода с резьбы на корпусе термопары. После этого термопара легко выйдет вниз из планки.

На следующем шаге нужно с помощью рожкового ключа выкрутить винт-контакт из газо-водорегулирующего узла. Винт находится с противоположной стороны ручки регулировки подачи газа.

Останется только снять две клеммы с реле тепловой защиты, и термопара в комплекте с проводами будет снята с газовой колонки.

Установка новой термопары производится в обратном порядке, при этом желательно, чтобы токоведущие провода не касались как внутренних металлических частей газовой колонки, так и кожуха после его установки.

Как сварить сгоревшую термопару газовой колонки

В связи с профессиональной необходимостью мне периодически приходится заниматься изготовлением термопар для приборов поддержания заданной температуры в сушильных шкафах и в оборудовании отжига витых магнитопроводов для трансформаторов при температуре 800°С. Поэтому при изготовлении очередной термопары решил попробовать сваркой восстановить работоспособность сгоревшей термопары от газовой колонки.

Центральный провод термопары был сварен с медным проводом электропроводки и имел длину около 5 см. На фотографии место спайки хорошо видно слева. Такой длины провода хватило бы на несколько ремонтов.

Трубчатый проводник термопары длиной около сантиметра весь выгорел, но осталась его часть с более толстой стенкой.

С центрального проводника было удалено место прежней сварки, и детали термопары были очищены от копоти и нагара с помощью мелкой наждачной бумаги.

Центральный проводник был вставлен в основание термопары с таким расчетом, чтобы его конец выступал на один миллиметр. Сварка производилась на специальной установке, устройство и схему которой я опишу ниже, в течение около четырех секунд при напряжении 80 В и силе тока около 5 А.

Видеозапись процесса сварки термопары я не стал делать из опасения повреждения фотоаппарата от яркой дуги, но сделал через пару секунд после окончания сварки снимок раскаленного графитного порошка.

Спай термопары получился, вопреки моим ожиданиям, отличного качества и красивой формы. Появилась уверенность, что ремонт термопары затеял я не зря.

Для исключения замыкания центрального проводника термопары на ее корпус, в зазор была плотно набита вата из стекловолокна. Хорошо для этих целей подойдет и асбест.

Для уверенности в том, что термопара работает, она была нагрета с помощью паяльника до температуры около 140°С.

Мультиметр зафиксировал ЭДС, вырабатываемую термопарой, величиной 5,95 мВ, что подтвердило исправность термопары. Осталось провести проверку работоспособности термопары в газовой колонке.

Хотя термопара стала на сантиметр короче, но все равно ее длины вполне хватило, чтобы месту спая находится в пламени запальника. Реставрированная термопара безотказно работает в газовой колонке уже несколько месяцев, и, полагаю, проработает намного дольше, чем термопара заводского изготовления, так как место спая стало гораздо массивнее.

Устройство установки для сварки термопар

Внимание! При повторении и эксплуатации предлагаемой установки для сварки термопар, в связи с отсутствием гальванической развязки контактов для подключения термопары, необходимо соблюдать полярность подключения установки к электропроводке. К термопаре должен быть подключен исключительно нулевой провод. Прикосновение к фазному проводу может привести к поражению электрическим током.

Существует несколько способов сварки термопар: в электрической дуге, в соляном электросварочном аппарате, с помощью ацетиленовой горелки и в графитном или угольном порошке. Я свариваю термопары для измерения температуры с помощью ЛАТРа и керамической емкости, наполненной порошком из графита.

Технология простая, не требует специального оборудования, опыта и доступна для любого домашнего мастера.

По наследству мне досталась самодельная установка для сварки термопар, представленная на фотографии. Установка представляет собой металлическую коробку, в которой установлен ЛАТР, вольтметр переменного напряжения и керамический стакан для графитного порошка.

Электрическая схема установки представлена выше. Питающее напряжение через электрическую вилку подается с бытовой электропроводки через включатель и предохранитель на ток 5 А на первичную обмотку лабораторного автотрансформатора. Неоновая лампочка HL1 служит для индикации включенного состояния установки. Резистор R1 ограничивает ток через HL1.

На дне керамической чаши, наполненной графитным порошком, для подачи тока имеется медная пластина, на которую через латунный винт подается питающее напряжение с переменного контакта ЛАТРа. Нулевой провод, идущий с сетевой вилки, подключается к общему проводу ЛАТРа и к свариваемой термопаре с помощью зажима типа «крокодил».

Величина тока сварки зависит от величины напряжения. Для этого в установке имеется вольтметр переменного напряжения, обозначенный на схеме буквой V. Величина напряжения устанавливается вращением ручки ЛАТРа и подбирается экспериментально в зависимости от диаметра свариваемых проводов и лежит в пределах 20-90 В. В схеме нет специальных элементов, ограничивающих величину тока. Он ограничивается за счет сечения проводов схемы и величины сопротивления графитного порошка.

На фотографии показана лицевая панель установки для сварки термопар с обратной стороны. Как видите, ЛАТР закреплен непосредственно на дне коробки, а все остальные элементы электрической схемы закреплены непосредственно на панели.

Всего просмотров: 19962

Представляю видеоролик, демонстрирующий процесс сварки термопары на установке для сварки термопар. Как видите, сварить термопару на самодельной установке своими руками очень просто.

Для сварки термопары на установке достаточно свить проводники, зажать их крокодилом и плавно прикоснуться к поверхности графита. Возникнет электрическая дуга, выделяющая большое количество тепловой энергии в одной точке. Проводники начинают оплавляться, и расплавленные металлы, смешавшись друг с другом, за счет сил поверхностного натяжения в жидкостях образуют аккуратный шарик, как на фотографии.

Время сварки обычно не превышает трех секунд. Горение дуги сопровождается характерным шипящим звуком, с понижающейся во времени частотой. При наличии опыта по звуку можно легко определить момент окончания процесса сварки. В связи с большой массивностью термопары для газовой колонки, на ее сварку понадобилось около пяти секунд.

Вот фотография хромель-алюмелевой термопары из проводов ∅0,5 мм, сварка которой продемонстрирована в видеоролике выше. Как видите, в месте сварки проводов образовался аккуратный спай круглой формы. Такая термопара прослужит долго.

На установке для сварки термопар мне приходится в основном сваривать хромель-копелевые (ТХК, Тип L) и хромель-алюмелевые (ТХА, Тип K) термопары с диаметром проводников 0,2-0,5 мм. Случалось при ремонте сваривать даже термопару типа К с диаметром проводников 3 мм. Хорошо свариваются между собой медные и алюминиевые провода диаметром до 2,5 мм. Но при монтаже электропроводки установку применять для сварки соединений из-за ее габаритных размеров сложно.

Для защиты глаз от яркого света при визуальном контроле над процессом сварки очки или защитную маску сварщика использовать неудобно, поэтому я использую нейтральный светофильтр высокой плотности от фотоаппарата.

Как показала практика, с помощью простейшей установки, представляющей собой ЛАТР и керамическую чашу с графитным порошком, можно успешно выполнять ремонт термопар, применяемых в системах автоматики газовых колонок, в домашних условиях своими руками.


Кирилл 08.10.2020

Александр Николаевич, здравствуйте.
Сообщите, пожалуйста, можно ли отремонтировать термопару газовой колонки Junkers WR10 путем надевания на ее конец (постоянно обогреваемый газом) кусочка медной трубочки с внутренним диаметром 4 мм и длиной 15 мм?
С уважением, Кирилл.

Александр

Здравствуйте, Кирилл!
Таким способом ремонтировать термопары нельзя.
Принцип работы термопары заключается в физическом контакте двух разных металлов, которые за счет разных электрохимических потенциалов при нагреве вырабатываю ток. Этот ток проходя через катушку электромагнитного клапана открывает подачу газа.
Если у штатной термопары контактируемые поверхности металлов выгорели, то медная трубка уже не поможет.

Иван Иванович 25.12.2020

Здравствуйте! Полезный Ваш сайт, спасибо.
Лет 50 назад мы варили термопары из проволок диаметром 0,2-0,5 мм по Вашей схеме, с таким же ЛАТР-ом, но использовали литровую стеклянную банку на две трети заполненную «крепким» раствором кухонной соли, поверх которого наливали на сантиметр машинного масла. Одним контактом был металлический диск на дне банки с припаянным проводом, а вторым контактом была скрутка двух проволочек будущей термопары. Ток подбирали ЛАТР-ом. Скрутку аккуратно опускали по центру в банку. Как только скрутка касалась раствора, раздавался гул сварки.
После обретения навыка (двух-трёх проб) получался нормальный шарик сварки. Машинное масло было флюсом и охладителем шарика.

Александр

Здравствуйте, Иван Иванович!
Спасибо за интересную информацию. Не знал о такой технологии сварки термопар. С теоретической точки зрения она не противоречит законам физики и легко реализуемая в домашних условиях. Надо будет для интереса попробовать. Уверен, Ваша информация пригодится посетителям сайта.

принцип работы, как проверить работает ли мультиметром, ремонт своими руками, для чего нужна, замена

Во многих домах центральным элементом системы отопления является газовый котёл. Однако для поддержания исправности прибора необходимо принимать во внимание особенности функционирования оборудования.

Например, в процессе работы котельной установки внутри камеры сгорания температура воздуха повышается, поэтому важно контролировать данный параметр.

Специально для этого используется термопара — термоэлектрический прибор, который является практически единственным устройством для точного измерения повышенных температур. Сегодня применяют оборудование, функционирующее вместе с автоматическими клапанами.

Особенности регулировки температуры в газовых котлах термопарой

Широкое применение оборудования обуславливается тем, что этот прибор считается главным способом измерить температуру воздуха, а также контролировать уровень пламени.

Ведь устройство не подвергается воздействию повышенных температур и функционирует по специальному принципу, позволяющему получать точные показатели и быстро реагировать даже на незначительные изменения.

Для чего нужна

Термопара — прибор, который устанавливается в отопительном оборудовании и предназначен, чтобы преобразовать термическую энергию в электрический ток для электромагнитных катушек и выполняет функцию главной составляющей защиты газо-контроля. Прибор работает в комплексе со специальным отсекающим газовым клапаном, перекрывающим подачу потока топлива.

Принцип работы

Для изготовления прибора используется сплав из металлов. Он выдерживает воздействие высокими температурами. Однако если в оборудовании произойдёт сбой, то работа газового котла будет остановлена.

Фото 1. Термопара для газового котла с автоматикой 345-1000 мм, производитель — «Арбат», Россия.

Ведь этот термоэлемент функционирует в комплексе со специальным электромагнитным отсекающим клапаном, регулирующим поступление газа в топливный тракт, который закрывается сразу же после поломки термопары.

Принцип работы прибора, построен на таком физическом явлении: два металла соединяются и при нагреве в точках крепления (рабочая зона, которая помещается в пламя) на холодных концах появляется напряжение. Это называется эффектом «Зеебека».

Внимание! Многие модели электромагнитных клапанов чувствительны, поэтому остаются открытыми до того момента, как напряжение на входе не снизится до 20 мВ.

Технические характеристики

У термопары следующие технические параметры:

  • широкий диапазон температур;
  • высокая точность измерения;
  • повышенная устойчивость к коррозии;
  • электронный механизм управления.

Разновидности

Термопара характеризуется несложным строением. При наличии соответствующих навыков это устройство можно даже сделать собственными руками в домашних условиях. Однако лучше приобрести промышленный прибор, прежде изучив технические характеристики, а также особенности всех типов устройств.

Специализированные компании производят термопару трёх видов:

  1. Типа Е — для изготовления используются две пластины: константан и хромель. Этот прибор отличается повышенной производительностью. Кроме того, он контролирует процесс, протекающий в диапазоне температур от —5°С до 74°С.
  2. Типа J — в приборе вместо хромеля установлена железная пластинка, которая ничуть не ухудшает технические характеристики устройства. Имеет повышенную чувствительность к изменениям, а температурный диапазон — от —4°С до 74°С.
  3. Типа К — такие термопары пользуются наибольшей популярностью. Они оснащены пластинами, сделанными из алюминия и хромеля.

    Рабочий диапазон изменяется в пределах от —20°С до 135°С, а саму чувствительность производителям удалось повысить на несколько позиций.

    Продолжительность срока эксплуатации этого прибора определяется средой использования: так, в углекислом газе пластина из хромеля покрывается ржавчиной в виде зелёной гнили, сплав быстро портится и устройство теряет немагнитные свойства.

Существуют и другие типы термопар, однако, они не подходят для применения в газовых котлах по причинам:

  • сплавы содержат дорогие металлы, поэтому у них высокая стоимость;
  • такие модели ничем не лучше, чем типы К, Е или J.

Вам также будет интересно:

Как проверить, исправно ли работает устройство с помощью мультиметра

Если возникло подозрение на поломку, то выполняют диагностику исправности терморегулятора. Она проводится следующими способами:

  1. Один конец прибора соединяется с мультиметром, а противоположный нагревается газовой горелкой либо зажигалкой. Если устройство исправно, то напряжение ниже 50 мВ.
  2. Нужно тщательно проверить состояние проводников на наличие загрязнений или окисленных участков. Они также свидетельствуют о поломке.

Как правильно выбрать

Чтобы прибор исправно работал и не привёл к сбою всю систему, необходимо внимательно выбирать устройство. Для этого учитываются такие особенности:

  1. Технические параметры термопары должны полностью соответствовать характеристикам газового котла.
  2. На устройстве не должно быть видимых повреждений (микротрещины, сколы, потёртости).
  3. Маркировки должны быть видны.
  4. Предпочтение отдают продукции только проверенных компаний, которые несут ответственность за качество изделий.

Замена, если нельзя отремонтировать своими руками

Устройство вызывает сбои по разным причинам. Заменить сломанный прибор на новый можно самостоятельно. Для этого необходимо выполнить поэтапную инструкцию:

  1. Сначала ключом откручивается специальная гайка, которой термопара прикреплена к патрубку.
  2. Откручивается компенсационный винт, фиксирующий прибор к месту (он находится непосредственно под монтажным кронштейном).
  3. Аккуратно снимается старое устройство.
  4. В освободившееся отверстие вставляется новый прибор.
  5. Все фиксируется компенсационным винтом, а затем гайкой.
  6. Выполняется проверка на герметичность. При необходимости используется уплотнитель — полимер либо керамика.

При проведении процедуры следует помнить, что недотянутое, как и перетянутое резьбовое соединение будет опасным для исправности системы.

Полезное видео

Ознакомьтесь с видео, в котором рассказывается, как устроена и работает термопара.

Можно ли гнуть во время ремонта

Термопара — один из элементов отопительной системы, который отличается довольно простой конструкцией. Устройством оснащены все современные модели отопительного оборудования, работающего на газу. Оно является датчиком измерения температуры воздуха внутри камеры сгорания, а также проверки наличия пламени.

Благодаря этому обеспечивается безопасная эксплуатация отопительной системы.

При затухании запальника либо превышении температуры устройство мгновенно реагирует, изменяя напряжение, а также активизирует работу отсекающего клапана.

Однако для бесперебойного функционирования термопары необходимо правильно выполнить установку, строго следуя правилам инструкции. А также нужно регулярно проверять исправность прибора и ни в коем случае не сгибать его, чтобы не нарушить точность работы.

Термопара – устройство и принцип работы простым языком

Практически каждое отопительное оборудование требует применения дополнительных элементов, предостерегающих систему от перегрева. Одним из таких контролеров считается термопара. Принцип ее работы заключается в регулярном измерении температурного режима для поддержания заданного значения.

Общие характеристики

Согласно Номинальных статических характеристик преобразования ГОСТ Р8.585-2001 термопара – устройство, состоящее из 2-х разнородных контактирующих друг с другом проводников, предназначенное для измерения температуры. При изменении температурного режима на одном участке создается напряжение, вследствие чего происходит конвертация температуры в электроток.

Термопары

Конструкция элемента устроена из двух разнотипных проводников, которые соединяются друг с другом в одном узле. Существует три типа соединений:

  • спайка;
  • ручная скрутка;
  • сварка.

Зачастую в виде проводящих электроэнергию элементов применяется металлический проводник, однако встречаются случаи, когда вместо него используют полупроводниковые устройства. 

Параметры устройства определяет материал, из которого изготовлены проводники. Понятно, что любой металл образует сопротивление, значит будет производить электроток. Но для корректной работы термопары используются определенные сплавы, которые выдают прогнозируемые вводные и точно с минимальной погрешностью определяют зависимость между температурой и сопротивлением. Для определенного диапазона должен использовать определенный материл.

Говоря простым языком, термопара, в зависимости от материалов, из которых состоят проводники, позволяет определять температурный режим в разнообразных диапазонах значений. В целом, термопара определяет температуру ориентировочно от -250°С до +2 000°С.

ВИДЕО: Измерение температуры с помощью термопары

Принцип действия термопары

Вне зависимости от имени производителя, работа всех термопар основывается на термоэлектрической схеме, разработанной в 1821 году известным физиком Т.И. Зеебеком. Принцип действия термопары заключается в поочередном соединении двух разновидных переходника в одно замкнутое кольцо. Первый узел предназначен для нагрева, в результате чего, по кольцу образовывается электрический движущий заряд, который называется – термо-ЭДС. Под влиянием ЭДС-силы, по цепочке протекает электрически ток.

Схематическая работа устройства

Сама область нагрева называется узлом нагревательного предназначения, второй конец обозначается как холодный спай.

Чтобы измерить значение микро или милливольт электрической движущей силы, следует разъединить кольцо и соединить его при помощи микровольтметра. Количество милливольт полностью зависит от интенсивности нагрева соединений и температурного режима холодного узла. Принцип работы простым языком базируется на разности значений температуры двух соединительных спаев, между холодным и горячим обозначением.

Получается, что если область спая двух разных проводов нагреть, то в зоне несоединенных концов образуется разносторонний потенциал, измеряемый специальным инструментом. Преобразователи, разработанные по инновационным технологиям, возникшую разность электрической силы переводят в цифровые символы, обозначающие температурный режим нагрева соединенных узлами частей.

Конструкция устройства

Устройство производится разных форм и размеров. Подразделяется по конструктивному производству на два основных типа:

  • термопары, не имеющие корпуса;
  • с кожухом, служащим в качестве защиты.

В первом случае устройство в месте соединения не имеет закрытого корпуса, выполняющего защитную функцию от разнообразных воздействий внешней окружающей среды. Данный вид обеспечивает быстрое определение инертности и температурного режима, не затрачивая на процесс много времени.

Термопара для котельного оборудования

Второй тип производится подобно зонду, который выполнен из металлической трубы с хорошей внутренней изоляцией, способной противостоять высоким температурным показателям. Изнутри термопар оснащен термоэлектрической системой. Конструкция с защитным корпусом не поддается воздействиям агрессивной среды.

Разновидности термопары

Принцип работы термопара достаточно прост и понятен, однако, прежде чем создать устройство своими руками, следует знать, чем отличаются такие модификации как ТХА,TKX, ТПП, ТСП, ТПР и ТВР, а также, по каким критериям и группам они распределяются.

  • Группа Е – состоит из комбинированного материала — хромель-константан. Соединительный спай обладает повышенной производительностью – более 69 мкВ/оС, подходящей для криогенного применения. Помимо всего, система не имеет магнитные свойства, а температурный режим варьируется от – 50°С до + 740°С.
  • Группа J – термоэлектроны производятся из положительного железа и отрицательного типа константаны. Разбег функционирования данной серии термопара меньше, чем в прошлой группе -40°С — + 750°С, однако показатель чувствительности более высокий – 50 мкВ/°С.
  • Группа К – самый распространенный тип устройств, состоящий из комбинации материалов – алюминий и хромель. Производительность системы равняется 40 мкВ/°С, функционирование происходит в пределах температурных показателей от – 200°С до 1 350°С. Следует помнить, что даже при низком уровне окисления в диапазоне температуры 800-1050°С, элемент из хромеля отсоединяется и приобретает намагниченное состояние, что называется «зеленая гниль». Данный фактор отрицательно сказывается на функционировании регулятора.
  • Группа М – применяется в комплектациях печей вакуумного вида. Рабочие силы варьируются от -260 до + 1400°С с максимальной погрешностью в 2 градуса.

Принцип работы термопары

  • Группа N – устройство выпускается для использования в устройствах обладающих температурными обозначениями – 270 и 1300°С, что является гарантией хорошей работоспособности и устойчивости перед окислительными процессами. Чувствительность не превышает 40 мкВ/°С.
  • Группы В, S, R отличаются стабильной работой с более пониженным ЭДС – 10мкВ/°С. Из-за плохой чувствительности, используется исключительно для определения повышенных температур.
  • Группы В, С, S – первый символ обозначает модификацию, подходящую для измерения температуры до 1 800оС, S – 1 600°С, С – до 1 500.
  • Рениево-вольфрамовые термопары применяются для измерения высоких температур 25 000°С и менее. Также устройство предназначено для устранения окислительной атмосферы, разрушающей материал.

Термопары хромель-алюмель

Монтаж

Принципиальной разницы между установкой российского или европейского оборудования нет – схема везде одинакова. Мы опишем самый простой способ.

  1. Откручиваете гайку внутри резьбового соединения к газопроводу.
  2. На самой термопаре откручиваете компенсационный винт.
  3. В отверстие монтажного кронштейна вставляете термопару.
  4. Протрите место соединения ветошью резьбовое соединение и гайку.
  5. Закрутите соединение до упора, но не затягивайте слишком сильно. Если есть необходимость, можно использовать прокладку.

Контролер газовой плиты должен быть соединен максимально плотно, но чтобы его можно было снять по мере надобности.

Термопара для печи

Обратите внимание на то, чтобы обе трубы были направлены строго вниз.

Теперь разбираемся, как работает. Концевой выключатель всегда расположен на несколько сантиметров ниже пленума под автоматом контроля безопасности плиты. Когда пленум нагревается до предела, выключатель дает сигнал на отключение горелки и сразу же срабатывает вентилятор. В этот момент происходит резкое снижение температуры.

На некоторых устройствах вентилятор не останавливается. Причиной этого может быть выключенный контроль вентилятора (посмотрите на рычаг, он должен быть на отметке «вкл») либо выход из строя термостата. Как вариант, может быть установлен ручной режим вместо автоматического.

После установки устройства необходимо проверить правильность работы. И если настройка происходит в лабораторных условиях, то калибровать термопару можно и собственноручно.

Для этого снимаете крышку блока управления и смотрите на циферблат. Со стороны вентилятора есть 2 датчика, которые изначально настроены на 25°F. Вам нужно выставить верхний на 115°F, нижний – не меньше 90°F.

Если во время градуировки или калибровки отчетливо слышен запах газа, необходимо проверить уплотнители или вызвать службы газа на предмет выявления утечки.

Преимущества и недостатки применения измерителя

Температурный датчик, невзирая на простоту в устройстве, обладает как преимуществами, так и недостатками.

Плюсы:

  • Широкий диапазон температурных режимов, делающих устройство самым устойчивым контактным датчиком перед высокими показателями.
  • В результате нарушения целостности спая можно полностью заменить узел или создать прямой контакт непосредственно через измеряемые системы.
  • Простота устройства, прочность и большой эксплуатационный срок.

Термопара «Арбат»

Минусы:

  • При установке температурного датчика необходимо регулярно контролировать изменения напряжения холодных спаев. Для облегчения задачи требуется приобрести дополнительный термистор. Также можно заменить устаревший прибор полупроводниковым сенсором, способным автоматически вносить изменения в ТЭДС.
  • Подверженность к поражению коррозией, в результате чего происходит термоэлектрическая недостаточность и нарушение градуировочных характеристик.
  • Электроды состоят из материалов, которые не считаются химически инертным, поэтому при нарушении герметичности корпуса система становится подверженной агрессивным процессам окружающей среды.
  • Длинные термопарные провода образовывают электромагнитное поле.
  • Возникают сложности в процессе создания вторичного преобразователя сигналов из-за несущественного взаимодействия ТЭДС и температурных режимов.
  • Для стабильной работы с термической инерцией, обязательным условием термопара считается обеспечение качественной электроизоляцией, заземление функционирующих спаев, предостерегающих от возникновения утечки в землю.

ВИДЕО: Сравнение термосопротивления и термопары. Основы измерения температуры от Emerson

Что такое термопара: виды, характеристики и принцип работы термопары лабораторных печей

Промышленные и лабораторные печи используются для подготовки и обработки различных материалов. Техника выполняет множество термозадач. Измерить степень прогрева, соответственно контролировать рабочие процессы, легко при помощи термопары. Можно приобрести уже готовый элемент или создать его собственноручно.

Термопары имеют различные граничные показатели, что позволяет подобрать вариант, работающий с определенным температурным диапазоном

Особенности термопары для муфельной печи

Термопара для электропечи – это деталь, позволяющая измерять температуру в различных, в том числе и экстремальных условиях. Выполняется элемент из двух спаянных в одной точке проводников. Проволока изготавливается из спецсплавов. Нагреваясь, основа вырабатывает электричество. Чем выше температура в камере, тем больше милливольт образуется.

Термопара выполняется из двух проводников, которые выполнены из разных сплавов. Соединяются они между собой исключительно с одной стороны

Выпускаются термопары в разном исполнении, отличаться может:

  • Толщина электродов.
  • Материал проводов.
  • Внешняя оболочка.
  • Клемника и т.д.

Tермопарная оболочка выполняется как из специализированных сплавов, так и керамики

Конструктивные особенности термопары

Перед тем, как сделать термопару убедитесь, что выбранный способ исполнения подойдет для предполагаемых производственных условий. Тип конструкции напрямую отражается на:

  • Максимальной рабочей температуре.
  • Среде применения.
  • Эксплуатационном сроке.

Из конструктивных особенностей заострить внимание стоит на:

  • Соединении. Электродные кончики скручиваются между собой и скрепляются в одной точке. Для этого применяют сварку или пайку. Тугоплавкую проволоку нередко соединяют скруткой, не сваривая. При этом стыковка возможна исключительно в рабочем спае. По длине необходимо оградить провода от взаимодействия.
  • Изоляции. Как изолировать электроды, зависит от наибольшего температурного предела. Для максимальной отметки от +100°С до +120°С может применяться любой способ, в том числе и воздушный. Если отметка достигает +1300°С, используют фарфоровые одно- и двухканальные трубки. Пирометрическая керамика не подойдет для более высоких температур, она может размягчиться. В этом случае рекомендуются трубки из окиси алюминия, выдерживающие до +1950°С. Для t° от +2000°С применяют изоляцию из окиси магния или бериллия, а также двуокиси тория или циркония.
  • Внешней защите. Обязательно нужно учитывать рабочую среду. Термопару защищают при помощи металлической, керамической или металлокерамической трубки-чехла с закрытым концом. Благодаря ей обеспечивается механическая стойкость элемента, его герметичность.

Создавая электропечь для промышленных целей, важно правильно подобрать защитный материал термопары. Убедитесь, что он сможет выдержать длительное пребывание в граничных температурах. Учитывается степень стойкости к химической среде, газонепроницаемость и теплопроводность

На чем основан принцип работы термопары

Как работает термопара – принцип работы базируется на термоэлектрике. Его действие заключается в следующем:

  • Между спаянными элементами образуется контактное отличие потенциалов.
  • Когда участки состыкованных в цепь проводов с равным нагревом, сумма разностей – ноль.
  • Если спайки имеют не одинаковую отметку нагрева, отличие потенциалов будет зависеть от имеющегося термопоказателя.

Как работает термопара – схема подключения измерителя градации температур в муфельной печи

Показатель пропорциональности – это коэффициент термо-ЭДС. Если отметка 0, значит ток не течет. Если величина выше или ниже ноля – между концами появится перепад потенциалов.

Принцип действия термопары легко рассмотреть на примере эффекта Зеебека. Спайки из сплава с не нулевыми коэффициентами термо-ЭДС, помещены в зону с определенной t° – T1. Получаем напряжение, возникшее между нашими контактами. Возникает другая термоотметка – T2. Показатель будет соответствовать разности температур T1 и T2

Основные виды термопар

Применяются термопары в оборудовании различного назначения. Поэтому для проводников используются разнообразные сплавы, характеристики которых позволяют предельно точно длительно или кратковременно определять температуру в среде.

Согласно ГОСТ термопары делят на категории ТСП, ТНН, ТМК, ТПР, ТМК, ТЖК, ТВР, ТПП, ТХК и ТХА. Их подразделяют на подгруппы, учитывая материалы для проводников и предельные температуры:

Тип

Сплавы

Максимальная температура

Свойства

Е

Константан / Хромель

+800°С

Немагнитное соединение, характеризующееся высокой производительностью

J

Железо / Константан

+700°С

Сплав отличается чувствительностью к изменению температур

К

Алюмель / Хромель

+1100°С

Подходит для инертных и неокисляющих атмосфер

М

Медь / Копель

+1300°С

Применяется для вакуумных печей.

N

Нихросил / Нисил

+1100°С

Универсальны, характеризуются высокой стабильностью

В, R, S

Родий / Платина

+1700°С

Используется для вакуумной, газовой и окисленной среды

Таблица основных классов и характеристики термопар

Как выбрать термопару для муфельной печи

Если Вам необходима термопара для муфельной печи, при выборе подходящей модели обратите внимание на:

  • Длину проводника.
  • Диаметр измерительного штыря.
  • Сечение провода.
  • Диапазон температур.
  • Стабильность показателей.

При выборе термопары для лабораторных или промышленных муфельных печей, обязательно учитывайте максимальные рабочие температуры и длительность процессов

Как сделать термопару

Независимо от того, создаете вы электропечь своими руками, или заменяете поврежденные элементы, важно соблюдать правила установки всех деталей. Подключение термопары к преобразователю может осуществляться одним из вариантов:

  • Дифференциальным. Применяются два спаянных проводника, с разными ЭДС коэффициентами. Преобразователь подсоединяется к месту разрыва одного из электродов.
  • Простым. Подключение системы выполняется напрямую к двум термо проводам.

Чтобы дистанционно подключить термопары, необходимо выбрать провода. Есть два основных типа

  • Компенсационные. Чаще всего применяют для термопар, выполненных из драгсплавов. Их состав отличается от электродного.
  • Удлинительные. Выполняются из материала, используемого для электродов, но имеют иное сечение.

Материалы для термопары имеют свои особенности, достоинства и недостатки. Учитывайте все факторы, чтобы выбрать наиболее подходящий вариант, для конкретных задач

Если Вам нужна многофункциональная, хорошая муфельная печь обращайтесь в ТД «Лабор». Специалисты компании помогут разобраться во всех деталях и подберут оптимальный вариант оборудования, учитывая все производственные нюансы!

Все своими руками Цифровой термометр с термопарой

Опубликовал admin | Дата 6 июня, 2019

В статье рассматривается простая схема цифрового термометра с модулем индикации, реализованном на микросхеме ТМ1637 и модулем преобразователя сигнала термопары в цифровой сигнал с использованием микросхемы МАХ6675. Внешний вид модулей на фото ниже.


Схема цифрового амперметра представлена на рисунке 1.

Основой схемы является микроконтроллер PIC16F628A с залитой в него программой. Благодаря китайским партнерам схема, как можно заметить получилась весьма и весьма простой. Каждую секунду микроконтроллер считывает цифровой код реальной температуры по последовательному протоколу SPI. Программа считывания данных с микросхемы МАХ6675 микроконтроллером PIC на Ассемблере представлена в статье «Программа взаимодействия MAX6675 с микроконтроллером PIC».

Далее из шестнадцати принятых бит программа выделяет нужные десять, преобразует числовое значение температуры в двоичном коде в двоично-десятичный код. Затем через табличные данные идет преобразование в семисегментный код, который передается в модуль индикации ТМ1637. Программа взаимодействия PIC контроллера с микросхемой ТМ1637 была рассмотрена в ранее опубликованной статье «Модуль TM1637 с PIC контроллером».

Вся схема питается стабилизированным микросхемой DA1 напряжением пять вольт. Трехвыводные однокристальные стабилизаторы с фиксированным напряжением пять бывают с разным максимальным входным напряжением, так что обратите на это внимание. Ток потребления термометра находится в пределах 15 миллиампер. Это вместе с током потребления индицирующего светодиода в модуле индикации ТМ1637. Этот светодиод находится на обратной стороне платы относительно индикатора. Для экономии энергии его можно исключить из схемы. При таком токе нагрузки в качестве микросхемы стабилизатора напряжения подойдет практически трехвыводной стабилизатор. Возможно, например, применение микросхемы LM78L05 в корпусе ТО-92. Ток нагрузки микросхемы – 100мА, а входное напряжение – 35 вольт.

В случае применения радиоэлементов в корпусах SMD в качестве DA1можно применить стабилизатор из серии AMS1117. Максимальное входное напряжение этого стабилизатора ограничено величиной восемнадцать вольт.

Все микросхемы устройства работают в импульсном режиме и паразитные пульсации питающего напряжения неизбежны, поэтому в целях улучшения фильтрации питающего напряжения и стабильности работы схемы, а также ее безотказной работы, в качестве конденсатора С1 стоит применить танталовый конденсатор. А конденсатор С2 при монтаже разместить непосредственно между выводами питания микроконтроллера.

Не думаю, что данная термопара рассчитана на измерение температуры +1023˚С (b’11 1111 1111’), хотя исходя из данных в документации, микросхема МАХ6675 имеет десяти разрядный АЦП. Я разогревал термопару газовой горелкой до +600˚С. Температура кипящей воды, измеренная данным термометром, составляла +102˚С. Я, думаю, для выпечки пирогов такой точности температуры вполне достаточно.

Успехов и удачи. К.В.Ю.

Скачать “Цифровой_термометр_с_термопарой” Цифровой_термометр_с_термопарой.rar – Загружено 656 раз – 153 КБ

Просмотров:2 120


Термопара для газовой плиты: как устроена, зачем нужна

Такая деталь, как термопара, устанавливается в целях контроля над пламенем газовой плиты. Она перекрывает подачу газа к горелке, если огонь вдруг погаснет. Устройство применяется во многих приборах, в том числе и в плитах. Если термопара повредится, возникнут перебои в подаче газа, пламя перестанет гореть равномерно и начнет пропадать.

Как устроена термопара

Термопары являются чуть ли не единственными приборами, способными измерять высокие температуры, именно поэтому их и используют в конструкции газовых плит. Эта важная деталь имеет следующее устройство.

  1. Основой являются два провода из разных металлов, которые неразрывно спаяны между собой.
  2. Под воздействием температуры появляется сопротивление, цифровое значение которого и выводится на экран.
  3. Конечно, образованное напряжение не сильное, но его хватает, чтобы открыть магнитный клапан.
  4. Во время работы электрические токи не дают захлопнуться магнитному клапану, что позволяет газу беспрепятственно поступать в конфорку. Это позволяет не заботиться о фиксации ручки плиты. Если огонь по какой-то причине погаснет, то система прекратит подачу газа.

Термопара – это, в первую очередь, забота о вашей безопасности, поэтому при выборе газовой плиты обращайте внимание на наличие этой опции. Существуют элементы, для работы которых хватает и 20 мкВ, но чаще всего требуется напряжение в 40-50 мкВ.

Принцип работы термопар основан на эффекте Зеебека, что в физическом понимании означает, что частицы-транспортировщики изменяют свой заряд при нагревании. В зависимости от выбранных материалов, электроны могут двигаться к холодному полю либо притягиваться к точке нагрева. Для создания термопар используют:

  • хромель и константан;
  • железо и константан;
  • алюминий и хромель;
  • нихросил и нисил;
  • медь и константан.

В газовых моделях сплавляют алюминий с хромом. Важно учитывать, что именно от качества спайки зависит прочность и работоспособность конструкции.

Положительные и отрицательные стороны

Конечно, производители плит, изготавливая термопару, взвесили все ее достоинства и недостатки. Но как же обычному пользователю понять, для чего нужно это устройство и почему именно оно, а не другое.

Достоинства:

  1. Его просто и недорого изготавливать, что сказывается на себестоимости техники.
  2. Это устройство может одновременно контролировать и температуру, и процесс подачи пламени.
  3. Так как деталь находится в статичном положении, у нее крайне долгий срок службы.
  4. Она может фиксировать температуру с большим разбросом.
  5. Данные, полученные при помощи термопары, достаточно точны.
  6. Ее легко установить и заменить.

Недостатки:

  1. Так как максимально допустимое напряжение только 50 мкВ, это может вызвать некоторую неточность в измерениях.
  2. Отремонтировать прибор чаще всего совершенно невозможно. При выходе из строя его придется заменить.

Чистка

Если ваше устройство работает с перебоем, то причина может быть в отходящих контактах. В этом случае их необходимо просто поправить. Иногда термопара может просто засориться, и ее не придется менять. Понять это можно по следующим признакам:

  1. Нажимаете кнопку электророзжига, конфорка загорается и горит до тех пор, пока вы не отпустите электророзжиг.
  2. После того как вы уберете руку, пламя тут же гаснет.

Если вы наблюдаете такую систему, то попробуйте прочистить устройство мелкой наждачкой в месте под рассекателем пламени. Подробнее об этих и других неисправностях газовых плит и их устранении можно прочитать здесь.

Советы по безопасности

Необходимо помнить, что от корректной работы термопары может зависеть не только работоспособность плиты, но и ваша безопасность. Ведь если опция контроля не сработает правильно, может произойти утечка, которая приведет к взрыву.

Очень важно регулярно проверять точность показаний прибора, это может предотвратить серьезную катастрофу.

Чтобы показания были максимально точными, следует учитывать, что есть факторы, которые могут снизить качество измерения:

  1. Некорректно спаяны провода.
  2. Есть электрический шум.
  3. Утечка уже произошла.
  4. Термоэлектрическая неоднородность.

Чтобы избежать вышеупомянутых проблем, рекомендуется соблюдать следующие установки:

  1. Использовать большую по толщине проволоку.
  2. Позаботиться об отсутствии температурных перепадов на участке.
  3. Следить, чтобы проволока не испытывала натяжения и не колебалась.
  4. Использовать датчики только в рабочем температурном разбросе.

Если на определенном участке вам необходимо применить термопару из тонкой проволоки, в остальных местах необходимо сделать ее максимально прочной и толстой.

Установленные в плитах термопары отвечают не только за качественную работу, но и за безопасность работы техники. В случае ее повреждения необходимо срочно произвести замену. Сделать это можно и самостоятельно, но лучше всего вызвать газовщика. Помните: газовая плита — источник повышенной опасности, и при ее использовании нужно неукоснительно соблюдать правила эксплуатации.

Самодельная паяльная станция

Схема Вначале приобрететаем паяльник от паяльной станции SL-30. Его характеристики следующие:— напряжение питания — 24 В;— потребляемая мощность — 48 Вт;— нагреватель нихромовый, марка SL-Н;— датчик температуры (термопара) К-типа;— напряжение утечки наконечника менее 2 мВ.

 

 

На микросхеме DА3, резисторах R7.. .R9, R12 и R13 собран усилитель напряжения термопары. Надо обратить внимание на то, что «+” термопары подключается к резистору R8. Резистором R12 при регулировке устанавливается значение 0°С, а резистором R13 — значение 100°С. На микросхеме DА4.1 (1/2 LМЗ58N), резисторах R4…Rб, R10, R11, R14 и конденсаторе С8 собран узел установки задаваемой температуры жала паяльника. Верхний и нижний диапазон установки температуры жала паяльника можно установить подбором резисторов R4 и Rб.

На микросхеме DА4.2 (1/2-LМЗ58N) собран компаратор. Компаратор — это своеобразный мостик между аналоговыми и цифровыми устройствами, служащий для сравнения двух уровней напряжения. На неинвертирующий вход 5 микросхемы подается заданное резистором R5 напряжение в милливольтах, а на инвертирующий вход 6 микросхемы DА4.2 подается напряжение с выхода 6 усилителя напряжения термопары, тоже в милливольтах.

Если напряжение на инвертирующем входе 6 меньше заданного напряжения на неинвертирующем входе 5, то на выходе микросхемы DА4. 2 присутствует положительное напряжение, т.е. «1”, Компараторы улавливают разницу в уровнях входных напряжений величиной в несколько десятков микровольт и менее.

С выхода 7 компаратора напряжение через резистор R18 подается на вход 7 микросхемы DА5. Эта микросхема — таймер КР1006ВИ1. На таймере собран генератор импульсов. Генератор применен для того, чтобы светодиод НL1 во время работы мигал с частотой, заданной генератором.

С выхода 3 микросхемы DА5 напряжение через резистор R21 и транзисторVТ1 через светодиод НL1 подается на анод диода оптрона (МОС3063). Во время работы оптрона открывается симистор VS1 и паяльник, подключенный к гнездам разъема Х1, начинает нагреваться.

 

Наладка

Налаживается устройство следующим образом.

Проверяется напряжение на обмотке II трансформатора. Оно должно быть —24 В. Затем проверяется напряжение на выходе С7 и Сб. Оно должно быть +5 В и -5 В. В панельку вставляется микросхема DА3, все остальные панельки дляDА4 и DА5 пусты. Согласно схеме от паяльника подключается только термопара. К разъему Х1 нагревательный элемент паяльника не подключается. К выходу 6 микросхемы DА3 подключается милливольтметр. Жало паяльника опускаем в лед и после того, как показания милливольтметра остановятся, резистором R12 добиваются нулевых показаний милливольтметра. После жало паяльника помещаем в кипящую воду, не касаясь при этом корпусом паяльника емкости, где кипит вода. Резистором R13 выставляем показания милливольтметра 100. Процедуру по регулировке 0 и 100 мВ повторяют несколько раз, добиваясь точности показаний. Иногда с китайскими цифровыми тестерами идет в комплекте термопара. С помощью такой термопары можно повысить точность настройки, хотя и предыдущая настройка достаточно точна для домашней паяльной станции. После такой настройки вставляют остальные микросхемы в панельки и проверяют работу всего устройства. При необходимости резисторами R4 и R6 устанавливают верхнюю и нижнюю границы задаваемой температуры жала паяльника. В данной конструкции диапазон задаваемой температуры нагрева паяльника 147°С. . .458°С.

 

Печатные платы

Конструкция размещена на трех печатных платах. Плата блока питания приведена на рис. 5, плата индикации температуры — на рис. 6, плата основного блока— на рис. 7.

Размеры плат:

—         блока питания — 70х51 мм;

—         — индикации температуры — 80х80 мм;

—         — основного блока — 105х75 мм.

 Все платы сделаны с помощью «утюжной” технологии. При этом использовалась бумага-подложка от самоклеящейся пленки.

Рисунки печатных проводников даны для «утюжной» технологии.

Детали

В конструкции применены постоянные резисторы с 5% разбросом параметров МЛТ-0,125, МЛТ-0,25 и МЛТ-0,5. Электролитические конденсаторы типа К50-б. Остальные конденсаторы можно применить любых типов.

Микросхемы DА3 можно заменить импортным аналогом ОР-07, DА5 — импортным аналогом NЕ555. Микросхема DА1 располагается на небольшом радиаторе в виде пластины из дюралевого сплава. МикросхемаDА2 — без радиатора. Симистор VS1 тоже располагается на небольшом радиаторе. Переменный резистор R5 — СП3-46М. Подстроечные резисторы R12 и R13 типа СП5. Силовой трансформатор можно применить любой конструкции, но мощностью не ниже 50 Вт. Обмотка IIсилового трансформатора должна быть рассчитана на ток не ниже 2 А и напряжение 24 В.

Простая в изготовлении термопара Термобатарея

В нашей статье Что такое Peltier Cooler , мы представили Seebeck Effect . Когда два разных типа металла соединяются вместе и разница температур между двумя соединениями составляет , течет электрический ток.

Что такое термопара

Эта конструкция из трех проводов, один из металла одного типа и два другого типа, соединенных вместе, как показано выше, называется термопарой и демонстрирует эффект Зеебека .Термопары очень широко используются для измерения температур — особенно очень высоких температур, где нельзя использовать стандартные термометры, заполненные жидкостью. Прецизионный вольтметр используется для измерения напряжения , генерируемого , и по нему может быть рассчитана разница температур между двумя соединениями.

Если один из переходов поддерживается при известной температуре — например, при нуле Цельсия в ледяной воде — можно получить очень точные показания температуры .Если точность менее важна, можно принять, что эталонный спай имеет комнатную температуру. Термопары очень простые и очень прочные, так как у них нет движущихся частей.

Сделайте простую термопару

Термопары , используемые сегодня в промышленности, очень точно изготавливаются из всех видов экзотических металлов, чтобы обеспечить требуемый диапазон рабочих температур и точность, но сделать термопару так же просто, как припаять пару отрезков медной проволоки. к скрепке!

Когда первый медный провод подсоединен к одному концу развернутой скрепки из нержавеющей стали , а затем другой конец скрепки подсоединен ко второму медному проводу, два свободных конца медного провода можно подключить к вольтметру.С одним переходом при комнатной температуре (сегодня приятные 27 градусов по Цельсию!), А другим переходом в контакте с паяльником 220 градусов по Цельсию, было измерено напряжение 1,1 мВ (0,0011 В). Подержав этот переход в пламени прикуривателя, получилось напряжение 0,9 мВ.

На изображении выше показана термопара DIY . Обратите внимание, что в идеале будет использоваться медный провод с твердым сердечником, и вся изоляция кабеля должна быть удалена, но для быстрого теста он сработал.

Изготовление термобатареи

Напряжение, генерируемое одной термопарой, невелико, но если несколько переходов соединены вместе последовательно , все их отдельные термоэлектрические напряжения сложатся, чтобы получить большее полезное напряжение.Опять же, это можно продемонстрировать с помощью кусочков скрепки и медной проволоки, конфигурированных, как показано ниже:

Обратите внимание, что нет необходимости иметь:
(медь — сталь — медь) — (медь — сталь — медь) — (медь — сталь….
, так как переход медь — медь может быть заменен одним куском меди, что дает нам :
(медь — сталь) — (медь — сталь)….

В идеале центральные стыки должны располагаться как можно ближе к центру круга, не касаясь друг друга.Установите центр термоэлемента над пламенем, например, на ночник (свечу), а затем измерьте напряжение между двумя свободными концами проводов.

С помощью нашей термобатареи с 10 термопарами, удерживаемой над пламенем зажигалки, мы измерили напряжение 9,7 мВ . Все еще не очень большие, но легко измеримые, что делает этот хороший вводный эксперимент с термоэлектрическими генераторами .

Вот видео, показывающее создание и испытание самодельной термобатареи :

Термопары из обычной медной и стальной проволоки

Термопары из обычной медной и стальной проволоки

Найл Штайнер K7NS.

Июнь 2011г.

Две медные и стальные термопары.

Кусок обычной медной проволоки и кусок обычной стальной проволоки были спаяны вместе на концах, образуя две термопары, расположенные вплотную друг к другу в петле. Проволока термопары в этих экспериментах не использовалась. Я хотел посмотреть, что можно сделать с обычной медной и стальной проволокой.

Согласно второму закону термопар, припой, используемый в соединениях термопар, оказывает незначительное влияние или не оказывает никакого влияния, пока температура термопары поддерживается ниже точки плавления припоя.

Медь и сталь не являются широко используемым сочетанием для изготовления термопар и по уважительной причине. При заданной температуре термопара из меди и стали будет вырабатывать несколько десятых милливольт, тогда как более обычная термопара может вырабатывать 20 милливольт. Соответственно, я столкнулся с трудностями при поиске данных зависимости напряжения от температуры для медных и стальных термопар.

Несмотря на очень низкое напряжение, создаваемое термопарой из меди и стали, можно генерировать впечатляющие значения тока, если поддерживать очень низкое сопротивление цепи.Стандартный миллиметр Д’Арсонваля имеет слишком большое сопротивление, чтобы использовать его при напряжении около одного милливольта.

Зажим постоянного тока на миллиметре не добавляет сопротивления цепи и может точно указать, какой ток генерируется простой термопарой из меди и стали.


Пять миллиампер пройдут через этот контур, просто приложив тепло моих пальцев к одному стыку. Если на мгновение удерживать пламя под одним переходом, мы легко можем наблюдать 80 мА.

20 мА можно получить, прикоснувшись куском льда к противоположному стыку.


Петля термопары, сделанная в виде катушки, может отклонять стрелку компаса. Измерители постоянного тока

, конечно, не везде можно найти, но компас можно использовать для индикации протекания тока, превратив петлю термопары в катушку. В этой катушке используется 5 футов медного провода, но использование 12-го калибра обеспечивает достаточно низкое сопротивление для протекания наблюдаемого тока.

Стрелка компаса наиболее легко отклоняется, когда она перпендикулярна оси катушки, как показано на рисунке выше.Кусок папиросной бумаги был помещен поверх зеркала в футляре компаса, чтобы исключить блики света при фотографировании.

Пламя, находящееся под одним соединением, вызовет легко заметное отклонение стрелки компаса.

Когда пламя удерживается под противоположным соединением, стрелка компаса отклоняется в противоположном направлении.


Магнитное поле земли притягивает стрелку компаса, как пружина, что затрудняет ее отклонение.Я могу добиться гораздо большего отклонения стрелки компаса после того, как осторожно поместите один или два магнита в непосредственной близости от компаса, чтобы частично отменить магнитное притяжение Земли.


Установив магниты, чтобы противодействовать магнитному полю Земли, я могу получить очень заметное отклонение стрелки, просто приложив тепло от пальцев к одному спайю термопары.


Если хороший компас недоступен, те же результаты можно получить, повесив магнит внутри катушки на веревке.На изображении выше шнур подвешен к штативу для фотосъемки. Слева находится магнит, осторожно расположенный, чтобы противодействовать притяжению магнитного поля Земли.


Я заметил особенность в медно-стальной термопаре при нагревании одного спая, подключенного к вольтметру. Когда я повысил температуру перехода, показание напряжения также увеличилось, как и ожидалось. Когда температура достигнет определенного значения, намного превышающего температуру кипящей воды, я оставлю прибл. 1.5 милливольт положительный. Но по мере того, как температура повышается выше этой точки, выходное напряжение на переходе начинает уменьшаться до тех пор, пока не будет достигнута точка, дающая показание нулевого напряжения. При дальнейшем повышении температуры выше этой точки выходное напряжение на переходе снова начнет увеличиваться, но с противоположной полярностью, пока не будет считано значение примерно 1,5 милливольта минус. Я больше не применял нагрев в этот момент, потому что соединение было раскаленным докрасна и, казалось, было близко к температуре плавления меди.


Домашняя страница Sparkbangbuzz.

Самодельный регистратор данных термопар можно сравнить с коммерческой системой для исследования лесных пожаров.

  • 1.

    Шеннон К.С., Батлер Б.В. (2003) Обзор ошибок, связанных с измерением температуры термопар в условиях пожара. В: Материалы 2-го конгресса по пожарной экологии, Американское метеорологическое общество, Орландо, Флорида, стр. 3

  • 2.

    Павласек П., Эллиотт С.Дж., Пирс СП, Дурис С., Паленкар Р., Коваль М., Машин Дж. (2015) Гистерезис эффекты и эффекты деформации однородности в термопарах из недрагоценных металлов.Int J Thermophys 36 (2–3): 467–481. https://doi.org/10.1007/s10765-015-1841-3

    Статья Google ученый

  • 3.

    Ваартая О. (1949) Высокие температуры поверхности почвы на методах исследования и наблюдениях с помощью термопар на лесистой пустоши на юге Финляндии. Ойкос 1 (1): 6. https://doi.org/10.2307/3565034

    Статья Google ученый

  • 4.

    Fons WL (1946) Анализ распространения огня при использовании легкого лесного топлива.J Agric Res 72 (3): 93–121

    Google ученый

  • 5.

    Rothermel RC (1972) Математическая модель для прогнозирования распространения пожаров при использовании топлива в природных условиях. Исследовательский доклад INT-115, Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба, Экспериментальная станция межгорных лесов и пастбищ, Огден, Юта

  • 6.

    Rothermel RC (1983) Как предсказать распространение и интенсивность лесных и пастбищных пожаров. Общий технический отчет INT-143, Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба, Опытная станция межгорных лесов и пастбищ, Огден, Юта

  • 7.

    Энгл Д., Бидвелл Т., Юинг А., Уильямс Дж. (1989) Метод количественной оценки поведения при пожаре в исследованиях экологии пожаров на пастбищах. Southwest Nat 34 (1): 79–84

    Статья Google ученый

  • 8.

    Иверсон Л.Р., Ясси Д.А., Реббек Дж., Хатчинсон Т.Ф., Лонг Р.П., Прасад А.М. (2004) Сравнение термопар и температурных красок для мониторинга пространственных и временных характеристик заданных пожаров в ландшафтном масштабе. Int J Wildland Fire 13: 311–322

    Статья Google ученый

  • 9.

    Кременс Р.Л., Смит А.М., Дикинсон МБ (2010) Метрология пожара: текущие и будущие направления в физических измерениях. Fire Ecol 6 (1): 13–35. https://doi.org/10.4996/fireecology.0601013

    Статья Google ученый

  • 10.

    Смит Дж. Э., Коуэн А. Д., Фитцджеральд С. А. (2016) Нагревание почвы во время полного сжигания мега-бревен и широковещательного сжигания в пемзовых почвах центрального Орегона, США. Int J Wildland Fire 25 (11): 1202. https: // doi.org / 10.1071 / WF16016

    Статья Google ученый

  • 11.

    Симпсон К.Дж., Рипли Б.С., Кристин П.А., Белчер С.М., Леманн ЦЕР, Томас Г.Х., Осборн С.П. (2016) Детерминанты воспламеняемости трав саванны. J Ecol 104 (1): 138–148. https://doi.org/10.1111/1365-2745.12503

    Статья Google ученый

  • 12.

    Grootemaat S, Wright IJ, van Bodegom PM, Cornelissen JHC (2017) Повышение уровня воспламеняемости от отдельных створок до топливных пластов.Ойкос 126 (10): 1428–1438. https://doi.org/10.1111/oik.03886

    Статья Google ученый

  • 13.

    Gao X, Schwilk D (2018) Архитектура травяного покрова влияет на температурное воздействие на поверхность почвы. Пожарная 1 (3): 35

    Артикул Google ученый

  • 14.

    Davies GM, Legg CJ, Smith AA, MacDonald AJ (2009) Скорость распространения пожаров в Calluna vulgaris — вересковых пустошах.J Appl Ecol 46 (5): 1054–1063. https://doi.org/10.1111/j.1365-2664.2009.01681.x

    Статья Google ученый

  • 15.

    Байрам Г. (1959) Сжигание лесного топлива. В: Дэвис К.П. (ред.) Лесные пожары: борьба и использование. McGraw-Hill, New York, pp 61–89

    Google ученый

  • 16.

    Trollope W (1978) Поведение при пожаре — предварительное исследование. Proc Grassld Soc Sth Afr ​​13 (1): 123–128.https://doi.org/10.1080/00725560.1978.9648846

    Статья Google ученый

  • 17.

    Barnard HR, Findley MC, Csavina J (2014) PARduino: простое и недорогое устройство для регистрации фотосинтетически активного излучения. Tree Physiol 34 (6): 640–645. https://doi.org/10.1093/treephys/tpu044

    Статья Google ученый

  • 18.

    Гринспен С.Е., Моррис В., Уорбертон Р., Эдвардс Л., Даффи Р., Пайк Д.А., Шварцкопф Л., Алфорд Р.А. (2016) Недорогая камера с изменяющейся температурой для экспериментальной экологии.Методы Ecol Evol 7 (12): 1567–1574. https://doi.org/10.1111/2041-210X.12619

    Статья Google ученый

  • 19.

    Шипли Дж. Р., Капур Дж., Дрилин Р. А., Винклер Д. В. (2017) Датчик-регистратор с открытым исходным кодом для регистрации вертикального движения свободноживущих организмов. Методы Ecol Evol 9: 465–471

    Статья Google ученый

  • 20.

    McGranahan DA, Geaumont B, Spiess JW (2018) Оценка ошейника GPS для домашнего скота на основе регистратора данных с открытым исходным кодом дает информацию о передовых методах определения интенсивности лесозаготовок.Ecol Evol 8 (11): 5649–5660

    Артикул Google ученый

  • 21.

    D’Ausilio A (2012) Arduino: недорогое многоцелевое лабораторное оборудование. Методы Behav Res 44 (2): 305–313. https://doi.org/10.3758/s13428-011-0163-z

    Статья Google ученый

  • 22.

    Jacoby PW, Ansley RJ, Trevino BA (1992) Усовершенствованный метод измерения температуры во время пожаров на дальних дистанциях. J Range Manag 45 (2): 216–220

    Артикул Google ученый

  • 23.

    Батлер Б.В., Хименес Д., Фортофер Дж., Шеннон К., Сопко П. (2010) Портативная система для характеристики поведения при пожарах в природных условиях. В: Viegas DX (ed) Proceedings of the vi International Conference on Forest Fire Research, University of Coimbra, Coimbra, Portugal, p 13

  • 24.

    Wally AL, Menges ES, Weekley CW (2006) Сравнение трех устройств для оценка температуры возгорания в экологических исследованиях. Appl Veg Sci 9 (1): 97. https://doi.org/10.1658/1402-2001(2006)9[97:COTDFE visible2.0.CO;2

    Статья Google ученый

  • 25.

    McGranahan DA (2020) Неудобная правда о температурно-временных данных с термопар. Завод Ecol. https://doi.org/10.1007/s11258-020-01064-7

    Статья Google ученый

  • 26.

    Campbell Scientific (2018) Руководство оператора регистратора данных CR1000. Tech. респ., Логан, Юта, США

  • 27.

    Бейтс Д., Мехлер М., Болкер Б., Уокер С. (2015) Подгонка линейных моделей смешанных эффектов с использованием lme4. J Stat Softw 67 (1): 1–48.https://doi.org/10.18637/jss.v067.i01

    Статья Google ученый

  • 28.

    R Core Team (2019) R: язык и среда для статистических вычислений (версия 3.5.3). R Foundation for Statistical Computing

  • 29.

    Fournier DA, Skaug HJ, Ancheta J, Ianelli J, Magnusson A, Maunder MN, Nielsen A, Sibert J (2012) Построитель моделей AD: использование автоматического дифференцирования для статистического вывода сильно параметризованных сложные нелинейные модели.Программное обеспечение Optim Method 27 (2): 233–249

    MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

  • 30.

    Ritz C, Baty F, Streibig JC, Gerhard D (2015) Анализ доза-реакция с использованием R. PLoS ONE 10 (12): e0146021

    Article Google ученый

  • 31.

    Блевинс Л.Г., Питтс В.М. (1999) Моделирование термопар без наддува и без наддува при пожарах в отсеках. Fire Saf J 33 (4): 239–259

    Артикул Google ученый

  • 32.

    Lemaire R, Menanteau S (2017) Оценка методов радиационной коррекции для термопар без оболочки в среде горения. Int J Therm Sci 122: 186–200. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2017.08.014

    Статья Google ученый

  • 33.

    Walker J, Stocks B (1968) Ошибки термопар при исследовании лесных пожаров. Fire Technol 4 (1): 59–62

    Артикул Google ученый

  • 34.

    Strong DJ, Ganguli AC, Vermeire LT (2013) Воздействие пожара на прикорневую поверхность, производство побегов и смертность кустарниковой травы C4, пурпурной трехцветной. Fire Ecol 9 (3): 89–99. https://doi.org/10.4996/fireecology.0

    9

    Статья Google ученый

  • 35.

    Kral KC, Limb RF, Hovick TJ, McGranahan DA, Field AL, O’Brien PL (2015) Моделирование пожаров, предписанных пастбищами, с использованием экспериментальных подходов. Fire Ecol 11 (3): 34–44

    Артикул Google ученый

  • 36.

    Рассел М.Л., Вермейр Л.Т., Гангули А.К., Хендриксон Дж.Р. (2015) Сезон пожаров влияет на динамику банка бутонов в северных смешанных травяных прериях. Завод Ecol 216 (6): 835–846. https://doi.org/10.1007/s11258-015-0471-y

    Статья Google ученый

  • 37.

    Химено-Гарсия Э., Андреу В., Рубио Дж. (2004) Пространственные закономерности температур почвы во время экспериментальных пожаров. Геодерма 118 (1–2): 17–38. https://doi.org/10.1016/S0016-7061(03)00167-8

    Статья Google ученый

  • 38.

    Hiers JK, O’Brien JJ, Mitchell RJ, Grego JM, Loudermilk EL (2009) Концепция топливных элементов для диких земель: подход к описанию мелкомасштабных изменений в топливе и пожарах в часто сжигаемых длиннолистных сосновых лесах. Int J Wildland Fire 18 (3): 315–325. https://doi.org/10.1071/WF08084

    Статья Google ученый

  • 39.

    Zopfi ME (2020) Характеристики и пространственная неоднородность предписанного поведения при пожаре на лугах Северной Дакоты.РС. диссертация, Университет Северной Дакоты, Гранд-Форкс, Северная Дакота

  • Что такое термопара и как она работает?

    Термопара — это тип датчика температуры, который используется для измерения температуры. Он состоит из двух разных типов металлов, которые соединены вместе, образуя два соединения. Одно соединение связано с телом, температуру которого необходимо измерить. Другой переход связан с телом известной температуры, которое имеет более низкую температуру.

    Разница температур вызывает развитие напряжения, которое приблизительно пропорционально разнице между температурами двух переходов.Затем напряжение можно интерпретировать с помощью справочных таблиц термопар для расчета температуры, или измерительный прибор может быть откалиброван для непосредственного считывания температуры.

    Принцип работы

    Принцип работы термопары в основном зависит от трех эффектов, а именно Зеебека, Пельтье и Томпсона.

    [inaritcle_1]

    Когда два разных металла соединяются вместе в двух соединениях, в двух соединениях создается электродвижущая сила (ЭДС).Количество генерируемой ЭДС зависит от сочетания металлов.

    Когда два, в отличие от других металлов, соединяются вместе, образуя два перехода, внутри цепи генерируется ЭДС из-за разной температуры двух переходов в цепи.

    Когда два разнородных металла соединяются вместе, в цепи существует потенциал из-за градиента температуры по всей длине проводников в цепи.

    Типы термопар

    Термопары

    доступны в различных комбинациях калибровок.Четыре наиболее распространенных типа калибровки — это J, K, T и E. Каждая калибровка имеет разные температурные условия и диапазон. Хотя максимальная температура зависит от диаметра проволоки, используемой в термопаре.

    Калибровка Диапазон температур
    J от 0 ° до 750 ° C (от 32 ° до 1382 ° F)
    K от -200 ° до 1250 ° C ( От 328 ° до 2282 ° F)
    E от -200 ° до 900 ° C (от -328 ° до 1652 ° F)
    T от -250 ° до 350 ° C (от -418 ° до 662 ° F)
    Преимущества термопары
    • Высокая точность
    • Низкая стоимость
    • Широкий диапазон рабочих температур
    Недостатки термопары
    • Нелинейность
    • Низкое напряжение
    • Повторная калибровка затруднена
    Применение термопар
    • Отрасли, где требуется точный и широкий диапазон температур.
    • Термостаты в офисах, домах и на предприятиях.

    Изготовление термопары или схемы пирометра

    Для изготовления измерителя температуры печи требуется, чтобы чувствительный элемент был особенно прочным, чтобы он мог выдерживать экстремально высокие температуры, обычно возникающие в печах и печах.

    Что такое печь

    Схема пирометра, описанная здесь, основана на принципе термопары, который можно использовать для считывания показаний высоких температур непосредственно из печи или аналогичных источников высокой температуры.

    В статье объясняется простая концепция, которая уже очень давно используется для измерения высоких температур, например, в печах и печах. Схема прилагается сюда.

    Печь, как мы все знаем, — это устройство или камера, в которой создается очень высокая температура. Печи могут быть самых разных типов, от используемых в жилых домах до промышленных печей, которые в основном связаны с обработкой металлов, сплавов, руд и т. Д.

    Печи, используемые в домах (также называемые котлами), связаны только с повышением внутренней температуры до подходящего уровня и, следовательно, не связаны с критическими уровнями температуры для требуемой цели.

    Однако в промышленных печах, если уровень температуры имеет тенденцию к падению, это может привести к серьезным последствиям и вызвать повреждение обрабатываемого продукта. Следовательно, температуру внутри этих печей необходимо контролировать с помощью подходящих средств, предпочтительно с помощью электроники.

    Что такое эффект Зеебека

    В 1821 году исследователь Томас Иоганн Зеебек заметил, что когда два разнородных металла сливаются или соединяются на своих концах, образуя два противоположных перехода, и когда один из переходов нагревается, а другой охлаждается, возникает ток. протекает через систему.

    Это было подтверждено размещением компаса рядом с одним из упомянутых выше металлов, который во время процесса производил отклонения.

    Это явление было позже исследовано и названо в честь соответствующих ученых эффектом Пельтье и Томсона.

    Как работает датчик термопары

    Следующие примеры объясняют, как происходит это явление: Рассмотрим два разных металла, медь и алюминий. Пусть металлы будут сформированы в петли и соединены на концах путем скручивания, как показано на рисунке.

    Теперь, как объяснено выше, предположим, что один из переходов нагревается, а другой переход остается при комнатной температуре, протекание тока можно просто подтвердить, вставив миллиамперметр в любое место последовательно с «цепью» или как показано на схеме.

    Однако амперметр определяет и измеряет только ток, и если мы хотим измерить напряжение или разность потенциалов в проводке, нам придется использовать вольтметр или, скорее, милливольтметр и подключить его, как показано на следующей схеме. .

    Здесь мы видим, что второй переход вышеупомянутой схемы был открыт, и полученные клеммы сконфигурированы с клеммами вольтметра.

    Приведенные выше указания и принципы выглядят довольно простыми и являются простой альтернативой для измерения высоких температур.

    Недостатки датчика термопары

    Однако система как один большой недостаток, поскольку все явления работают и основаны на разнице температур соответствующих спаев, означает, что введение любых дополнительных спаев будет напрямую влиять на фактическое показания системы.

    Когда мы подключаем клеммы измерителя к описанным выше концам термопары, соединения по отдельности действуют как еще два соединения, объединяя еще две точки измерения температуры, которые могут либо складывать, либо вычитать показания из фактического измерения, происходящего на другом конце.

    Но, сказав это, условия можно исправить, сделав соединения счетчика как можно короче. Это означает, что, если измерительные провода сделаны абсолютно маленькими или, другими словами, если счетчик подключен напрямую через концы термопары, различия могут быть пренебрежимо малыми, и их можно игнорировать.

    Хотя этого принципа обычно избегают, и проблема устраняется путем уравновешивания помех через сеть моста Уитстона. Однако в нашем эксперименте, чтобы свести сложности к минимуму, мы можем сделать предлагаемый измеритель температуры, интегрировав связи термопары непосредственно с точками подключения измерителя.

    Мы используем довольно необычный, но очень эффективный метод выбора длинных стержней из двух разнородных металлов, который поможет нам изолировать счетчик от тепла печи на безопасное расстояние и при этом обеспечить достаточно точное считывание измеренной температуры.

    Как Изготовление пирометра с термопарным датчиком

    Следующее объяснение проиллюстрирует вам всю процедуру:

    Вам потребуются следующие материалы для изготовления обсуждаемого измерителя температуры печи:

    Медные и алюминиевые стержни — длиной 2 с половиной фута каждая. , диаметром полсантиметра.

    Амперметр — 1 мА, FSD, измеритель с подвижной катушкой.

    Деревянный блок с ручками, в котором просверлены сквозные отверстия для усиления металлических стержней.

    Следующая процедура объясняет, как сделать схему термопары или пирометра.

    Порядок изготовления пирометра:

    Осторожно очистите металлические стержни наждачной бумагой, чтобы соскребать углеродные или коррозионные слои, а металлы стали блестящими.

    Используя плоскогубцы, осторожно согните металлы под определенным углом (как показано на рисунке) и надежно скрутите концы плоскогубцами.

    В этом состоянии стержни будут в довольно уязвимом положении, и их необходимо будет укрепить на свободных концах, чтобы соединение не распалось.

    Это делается, осторожно направляя стержни через отверстия в деревянном бруске хорошего размера; сверление должно быть выбрано таким образом, чтобы штанги проходили через них плотно.

    Теперь счетчик можно надлежащим образом закрепить на самом деревянном блоке, а концы стержней также подсоединить к клеммам счетчика.

    Поскольку подключенный измеритель представляет собой амперметр, на его выводах потребуется резистор, рассчитанный соответствующим образом, поэтому напряжение на нем может быть преобразовано в считываемую разность потенциалов или напряжение, соответствующее непосредственно температуре, измеренной на крайнем конце термопары.

    Шкала измерителя также должна быть откалибрована линейно согласно соответствующим показаниям температуры.

    Самодельная точечная сварка термопар | Печатная плата Smoke

    Сварка импровизированной термопары точечной сваркой

    27 августа 2015 г., Майк Даути

    Вот быстрый и простой способ точечной сварки термопары с автомобильным аккумулятором на 12 В, набором соединительных кабелей, молотком и набором плоскогубцев.

    Точечная сварка термопары рядом с паяльником

    Этот импровизированный метод можно использовать, если точечная сварка термопары обрывается, или даже если вы хотите сделать новую термопару из проволоки.

    Термопара используется при модификации паяльника, как в этом предыдущем посте.

    Подключите соединительные кабели к автомобильному аккумулятору на 12 В. Примите меры предосторожности для подключения кабелей в правильном порядке и убедитесь, что зажимы на противоположных концах кабелей не соприкасаются.

    Большинство автомобильных аккумуляторов имеют отрицательное заземление. Обычно сначала к положительной клемме подключают красный кабель, а затем черный кабель к отрицательной клемме или блоку двигателя.

    Внимание! Убедитесь, что зажимы на противоположных концах кабелей не касаются друг друга! Это может вызвать искру в аккумуляторе в момент подключения кабелей к клеммам. Это может вызвать взрыв и пожар, а также серьезную травму или смерть!

    Подсоедините зажимы на противоположном конце положительного (красного) кабеля к молотку, а противоположный конец отрицательного (черного) кабеля — к паре плоскогубцев с длинными носами, как на фотографии ниже:

    Скрутите пару проводов термопары вместе, затем возьмитесь за оголенные провода плоскогубцами, как на фото выше.Затем слегка прикоснитесь концами скрученных проводов к плоской части головки молотка. Он должен сваривать провода искрой и точечной сваркой.

    Уведомление о безопасности: Обязательно используйте защитные очки при точечной сварке термопары.

    Примечание. Пластиковые рукоятки плоскогубцев, показанных на фотографии, не защищают от поражения электрическим током. Запомни. Возможно, лучше подойдут другие плоскогубцы с электрической защитой.

    Нравится:

    Нравится Загрузка…

    Связанные

    Рубрика: Паяльники, Контроллеры температуры | Tagged точечной сварки термопар | 3 комментария


    «Сделай сам» электроники на базе модуля термопары К-типа привода STM32 MAX6675 (температура сбора)

    1. Введение в термопару типа K MAX6675

    Термопара Это своего рода датчик температуры, который преобразует сигнал температуры в сигнал термоэлектродвижущей силы, который преобразуется в температуру измеряемой среды с помощью электрического прибора.Основной принцип измерения температуры термопарой заключается в том, что два однородных проводника из разных компонентов образуют замкнутый контур. Когда есть градиент температуры на обоих концах, ток будет течь через петлю. В это время между двумя концами будет присутствовать электродвижущая сила Зеебека-термоэлектродвижущая сила. Это так называемый эффект Зеебека. Два однородных проводника разного состава являются термоэлектродами. Конец с более высокой температурой является рабочим концом, а конец с более низкой температурой — свободным концом.Свободный конец обычно находится при определенной постоянной температуре. В соответствии с функциональной зависимостью между термоэлектродвижущей силой и температурой составляется таблица индексов термопар; таблица индексов получается, когда температура свободного конца равна 0 ℃, и разные термопары имеют разные таблицы индексов. Когда к цепи термопары подключается третий металлический материал, пока температура двух стыков материала одинакова, термоэлектрический потенциал, создаваемый термопарой, останется неизменным, то есть на него не повлияет третий металл в цепи.Следовательно, когда термопара измеряет температуру, измерительный прибор может быть подключен, и температура измеряемой среды может быть известна после измерения термоэлектродвижущей силы.

    Типы термопар
    Тип K (NiCr-NiSi) Серия WRN Тип N (NiCrSi-NiSiMg) Серия WRM
    Тип E (NiCr-CuNi) Серия WRE Тип J (Железо-CuNi) Серия WRF
    Тип T (медь- медно-никелевый) Серия WRC Тип S (платина родий 10-платина) Серия WRP
    Тип R (платинородий 13-платина) Серия WRQ Тип B (платина родий 30-платина родий 6) Серия WRR

    Термопара В качестве основной температуры измерительный элемент, он имеет характеристики простой конструкции, легкого изготовления, удобного использования, широкого диапазона измерения температуры и высокой точности измерения температуры.Однако при применении термопар в области встроенных систем на базе однокристальных микрокомпьютеров возникают следующие проблемы. ①Нелинейность: зависимость между термоэлектрическим потенциалом на выходе термопары и температурой нелинейна, поэтому ее необходимо линеаризовать в приложении. ②Компенсация холода: термоэлектрическая мощность на выходе термопары представляет собой разность потенциалов между холодным спаем и измерительным спаем, когда температура холодного спая поддерживается при 0 ° C. На практике температура холодного спая изменяется в зависимости от температуры окружающей среды, поэтому требуется компенсация холодного спая.③Цифровой выход: цифровой выход и цифровой интерфейс должны использоваться для взаимодействия со встроенными системами, а термопара, которая является аналоговым малосигнальным измерительным элементом температуры, очевидно, напрямую отвечает этому требованию. Следовательно, если термопара применяется во встроенной системе, необходимо выполнить проектирование программного и аппаратного обеспечения, такого как комплексное усиление сигнала, аналого-цифровое преобразование, поиск линейной линии, температурная компенсация и интерфейс цифрового вывода (a) **. Если вышеуказанные функции могут быть интегрированы в микросхему интегральной схемы, то есть одна микросхема может использоваться для выполнения функций усиления сигнала, компенсации холодного спая, линеаризации и цифрового вывода, это значительно упростит конструкцию применения термопар во встроенной микросхеме. поле.

    Принцип работы термопары:
    Когда два разных проводника или полупроводника A и B образуют петлю, и их два конца соединены друг с другом, до тех пор, пока температура на двух стыках разная, температура на одном конце T, которая называется работой. Температура на другом конце равна T0, которая называется свободным концом (также называемым эталонным концом) или холодным концом. В цепи будет генерироваться электродвижущая сила. Направление и величина электродвижущей силы зависят от материала проводника и температуры двух переходов.Это явление называется «термоэлектрическим эффектом», петля, состоящая из двух проводников, называется «термопарой», два проводника называются «горячим электродом», а генерируемая электродвижущая сила называется «термоэлектродвижущей силой». Термоэлектродвижущая сила состоит из двух частей электродвижущей силы, одна часть из двух проводников Контактная электродвижущая сила , другая часть — однопроводниковая Термоэлектродвижущая сила
    (Из «Принципов датчиков»)

    MAX6675 Удовлетворяет условию (a): усилитель термопары и цифровой преобразователь, объединяющий усилитель термопары, компенсацию холодного спая, аналого-цифровой преобразователь и последовательный порт SPI.
    MAX6675 Компенсация температуры холодного спая и цифровой преобразователь термопары могут выполнять компенсацию температуры холодного спая и преобразовывать сигналы термопар типа K в цифровые сигналы. Данные выводятся в совместимом с SPI ™ 12-битном разрешении только для чтения. Преобразователь может разрешать температуру до 0,25 ° C, позволяя получать показания до + 1024 ° C. Он имеет точность теплового коэффициента 8LSB в диапазоне температур от 0 ° C до + 700 ° C.

    Основные характеристики MAX6675:
    ① Простой вывод значения температуры последовательного порта SPI;
    ② Диапазон температур от 0 ℃ до + 1024 ℃;
    ③12-битное разрешение 0.25 ℃;
    ④ Встроенная компенсация холодного спая;
    ⑤ Дифференциальный вход с высоким сопротивлением;
    ⑥ Обрыв провода термопары;
    ⑦Одинарное напряжение питания + 5В;
    ⑧ Низкое энергопотребление;
    ⑨ Диапазон рабочих температур -20 ~ + 85 ℃;
    ⑩2000V Сигнал ESD.
    Примечания: В этом устройстве используется корпус с 8-контактным корпусом SO post-chip.

    Во-вторых, определение контакта MAX6675:

      Название контакта Функция
    1 клемма заземления GND
    2 Т-образных отрицательных электрода термопары
    Анод термопары типа 3 T + K
    Клемма положительного источника питания 4 VCC
    5 вход последовательных часов SCK
    6 Терминал выбора микросхемы CS, когда CS низкий, запустите последовательный интерфейс
    7 SO последовательный вывод данных
    8 Н.C. Пустой штифт
      

    Три, анализ принципа работы MAX6675:

    Внутренняя блок-схема MAX6675

    MAX6675 имеет усилитель формирования сигнала, который преобразует сигнал термопары в напряжение, совместимое с входным каналом АЦП. Входные клеммы T + и T- подключаются к малошумящему усилителю A1 для обеспечения высокой точности входа обнаружения, а термопара подключается к проводу и источнику помех. изоляция.Выходной термоэлектрический потенциал термопары усиливается малошумящим усилителем A1, затем буферизуется повторителем напряжения A2, а затем отправляется на вход АЦП. Перед преобразованием значения температуры и напряжения в эквивалентное значение температуры необходимо компенсировать температуру холодного спая термопары. Температура холодного спая — это разница между температурой окружающей среды MAX6675 и фактическим эталонным значением 0 ° C. Для термопары типа K скорость изменения напряжения составляет 41 мкВ / ℃. . Напряжение можно аппроксимировать линейной формулой ** Vout = (41 мкВ / ℃) × (tR-tAMB) ** для приближения характеристик термопары .В приведенной выше формуле Vout — выходное напряжение термопары (мВ), tR — температура точки измерения; tAMB — температура окружающей среды.

    Типичная схема приложения показывает интерфейс MAX6675 с микроконтроллером. MAX6675 обрабатывает показания термопар и передает данные через последовательный интерфейс. Принудительно установите CS на low Level и подайте тактовый сигнал на SCK, чтобы прочитать результат SO. Установите низкий уровень CS, чтобы немедленно остановить любой процесс преобразования.Инициируйте новое преобразование, заставив CS high обработать. Установите низкий уровень CS для вывода первого бита на выводе SO. Полный последовательный интерфейс требуется для чтения 16 тактов . Считайте 16 выходных битов по заднему фронту тактового сигнала. Первый D15 Это псевдознаковый бит, всегда равный нулю. D14 – D3 Бит содержит преобразованную температуру Из MSB в LSB порядка . D2 Бит обычно низкий и становится высоким при включении входа термопары. D1 Низкий уровень, то есть MAX6675 и D0 Бит обеспечивает трехзначное определение идентификатора устройства. Формат данных следующий:

    (Официальное руководство по микросхеме, представленное выше, переведено, если есть какие-либо ошибки, прокомментируйте и укажите)

    Схема подключения со схемой MCU:

    Четвертый, MAX6675 синхронизация:

    Временная последовательность сбора данных:

    Пять, модуль MAX6675 Физическое изображение:


    (взята только задняя)

    Six, MAX6675 исходная программа драйвера:

    max6675 заголовочный файл

      #ifndef __max6675_H
    #define __max6675_H
    # включить "stm32f10x.час"
    #include "sys.h"
    #include "delay.h"
    typedef struct __MAX6675
    {
    u16 temperatureBasic;
        длительная температура;
    float temperatureHandle;
    u8 checkFlag;
    } MAX6675;
    внешний MAX6675 max6675;
    #define MAX6675PORT GPIOA
    #define MAX6675PIN_CLK GPIO_Pin_11
    #define MAX6675PIN_SO GPIO_Pin_12
    #define MAX6675PIN_CS GPIO_Pin_6
    #define MAX6675CLK RCC_APB2Periph_GPIOA
    
    #define MAX6675_CS PAout (6)
    #define MAX6675_CLK PAout (11)
    #define MAX6675_SO PAin (12)
    
    void max6675_Init (недействительно);
    u16 max6675_ReadData (недействительно);
    void max6675_HandleData (недействительно);
    void max6675_ReadDataCnt (количество u16);
    void max6675_ExcuteTest (недействительно);
    void max6675_TimeBase_Init (u16 arr, u16 pre);
    #endif
      

    max6675 C файл

      #include "max6675.час"
    #include "usart.h"
    MAX6675 max6675 = {0,0,0,0,0};
    
    void max6675_Init (недействительно)
    {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    RCC_APB2PeriphClockCmd (MAX6675CLK, ВКЛЮЧИТЬ);
    
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = MAX6675PIN_CLK | MAX6675PIN_CS;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed ​​= GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init (MAX6675PORT, & GPIO_InitStruct);
     GPIO_SetBits (MAX6675PORT, MAX6675PIN_CLK | MAX6675PIN_CS);
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = MAX6675PIN_SO;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed ​​= GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init (MAX6675PORT, & GPIO_InitStruct);
    MAX6675_CLK = MAX6675_CS = 1;
    }
    u16 max6675_ReadData (недействительно)
    {
    u16 dat = 0;
    u16 i = 0;
    
    
    MAX6675_CLK = 0;
    MAX6675_CS = 0;
    для (я = 0; я <16; я ++)
    {
    MAX6675_CLK = 1;
    delay_us (1);
    dat << = 1;
    если (MAX6675_SO)
    dat | = 0x01;
    MAX6675_CLK = 0;
    delay_us (1);
    }
    MAX6675_CS = 1;
    max6675.temperatureBasic = dat;
    return dat;
    }
    void max6675_HandleData (недействительно)
    {
    max6675.temperatureBasic >> = 3;
    max6675.temperatureBasic & = ~ (0xf << 12);
    max6675.temperatureHandle = (float) max6675.temperatureBasic * 0,25;
    
    }
    void max6675_ReadDataCnt (количество u16)
    {
    u16 i = 0;
    max6675.temp = 0;
    max6675.temperatureBasic = 0;
    max6675.temperatureHandle = 0,0;
    для (i = 0; i  

    Примечания: Задержка по таймеру и установка определенного времени задержки по мере необходимости.

    Seven, визуализаций:

    Используйте помощник по последовательному порту для печати собранных данных:

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *