Làm một cặp nhiệt điện hoặc một mạch nhiệt kế

Để chế tạo một đồng hồ đo nhiệt độ lò, bộ phận cảm biến được yêu cầu phải đặc biệt mạnh mẽ để nó có thể chịu được nhiệt độ cực cao thường được phát triển trong lò nung và lò nướng.

Lò nung là gì

Mạch của nhiệt kế được giải thích ở đây dựa trên nguyên tắc cặp nhiệt điện có thể được sử dụng để đọc nhiệt độ cao trực tiếp từ lò nung hoặc các nguồn nhiệt độ cao tương tự.

Bài báo giải thích một khái niệm đơn giản đã được kết hợp từ rất lâu để đo nhiệt độ cao như trong lò nung và lò nướng. Thiết kế mạch được đính kèm ở đây.

Lò như chúng ta đều biết là một thiết bị hoặc một buồng chứa nhiệt độ ở mức rất cao được tạo ra. Lò có thể có nhiều loại khác nhau, từ loại được sử dụng trong gia đình đến loại công nghiệp về cơ bản liên quan đến chế biến kim loại, hợp kim, quặng, v.v.

Lò sử dụng trong nhà (còn gọi là lò hơi) chỉ liên quan đến việc nâng nhiệt độ bên trong đến mức thích hợp và do đó không liên quan đến mức nhiệt độ tới hạn cho mục đích yêu cầu.

Tuy nhiên, đối với các lò công nghiệp, nếu mức nhiệt độ có xu hướng giảm xuống có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng và gây ra thiệt hại cho sản phẩm chế biến. Do đó, nhiệt độ bên trong các lò này cần được theo dõi thông qua một số phương tiện thích hợp, tốt nhất là thông qua thiết bị điện tử.

Hiệu ứng Seebeck là gì

Vào năm 1821, nhà nghiên cứu Thomas Johann Seebeck đã quan sát thấy rằng khi hai kim loại khác nhau được hợp nhất hoặc liên kết với nhau ở đầu của chúng để tạo thành hai điểm nối ngược nhau và khi một trong những điểm nối này được làm nóng trong khi phần kia được làm mát, dòng điện bắt đầu chạy qua hệ thống.

Điều này đã được xác nhận bằng cách đặt một la bàn gần một trong những kim loại trên đã tạo ra sự lệch hướng trong quá trình này.

Hiện tượng này sau đó cũng được nghiên cứu và đặt tên theo các nhà khoa học tương ứng là hiệu ứng Peltier và Thomson.

Cách hoạt động của cảm biến cặp nhiệt điện

Các ví dụ sau đây sẽ giải thích hiện tượng xảy ra như thế nào: Xét hai kim loại khác nhau, đồng và nhôm. Cho các kim loại được tạo thành các vòng và nối ở đầu của chúng bằng cách xoắn như thể hiện trong hình.

Bây giờ, như đã giải thích ở trên, giả sử một trong những điểm nối được làm nóng, giữ cho điểm nối kia ở nhiệt độ phòng, dòng điện có thể được xác nhận đơn giản bằng cách đưa một milimét vào bất kỳ đâu mắc nối tiếp với “mạch điện” hoặc như trong sơ đồ.

Tuy nhiên, ampe kế chỉ xác định và đo dòng điện và nếu chúng ta muốn đo hiệu điện thế hoặc hiệu điện thế trên hệ thống dây dẫn, chúng ta sẽ phải sử dụng vôn kế hoặc đúng hơn là Milli vôn kế và kết nối nó như được cho trong sơ đồ sau.

Ở đây chúng ta có thể thấy rằng điểm nối thứ hai của mạch điện trên đã được mở và các đầu nối kết quả được cấu hình với các đầu nối vôn kế.

Các hướng dẫn và nguyên tắc trên trông khá đơn giản và là một giải pháp thay thế dễ dàng để đo nhiệt độ cao.

Hạn chế của cảm biến cặp nhiệt điện

Tuy nhiên, hệ thống có một nhược điểm lớn, vì toàn bộ hiện tượng đang hoạt động và dựa trên sự chênh lệch nhiệt độ của các mối nối tương ứng, có nghĩa là việc đưa thêm bất kỳ mối nối nào vào sẽ ảnh hưởng trực tiếp và can thiệp vào các kết quả đọc thực tế của hệ thống.

Khi chúng tôi kết nối các đầu cuối của đồng hồ với các đầu của cặp nhiệt điện được giải thích ở trên, các kết nối riêng lẻ hoạt động như hai điểm nối nữa, truyền thêm hai điểm cảm nhận nhiệt độ, có thể cộng hoặc trừ các số đọc khỏi cảm biến thực tế xảy ra ở đầu kia.

Nhưng phải nói rằng, các điều kiện có thể được điều chỉnh bằng cách giữ các kết nối đồng hồ đo càng ngắn càng tốt. Có nghĩa là nếu dây đồng hồ được giữ nhỏ tuyệt đối hay nói cách khác là nếu đồng hồ được kết nối trực tiếp qua các đầu của cặp nhiệt điện có thể làm cho sự khác biệt nhỏ đáng kể và có thể được bỏ qua.

Mặc dù nguyên tắc này thường tránh được và vấn đề được khắc phục bằng cách cân bằng nhiễu thông qua mạng cầu Wheatstone. Tuy nhiên, với thử nghiệm của chúng tôi, để giảm thiểu các biến chứng, chúng tôi có thể chế tạo đồng hồ đo nhiệt độ được đề xuất bằng cách tích hợp các liên kết cặp nhiệt điện trực tiếp vào các điểm kết cuối của đồng hồ.

Chúng tôi sử dụng một phương pháp khá bất thường nhưng rất hiệu quả để chọn các thanh dài của hai kim loại khác nhau, điều này sẽ giúp chúng tôi cách ly đồng hồ khỏi nhiệt lò đến một khoảng cách an toàn và vẫn tạo ra kết quả chính xác hợp lý về nhiệt độ đo được

Cách tạo Pyrometer bằng cảm biến cặp nhiệt điện

Giải thích sau đây sẽ minh họa toàn bộ quy trình cho bạn:

Bạn sẽ yêu cầu các vật liệu sau để làm đồng hồ đo nhiệt độ lò đã thảo luận:

Thanh đồng và nhôm - mỗi thanh dài 2,5 cm, đường kính nửa cm.

Ampe kế - 1 mA, FSD, đồng hồ kiểu cuộn dây chuyển động.

Khối gỗ có tay cầm, được khoan lỗ thích hợp để gia cố các thanh kim loại.

Quy trình sau đây giải thích cách tạo một cặp nhiệt điện hoặc một mạch nhiệt kế.

Quy trình xây dựng nhiệt kế:

Dùng giấy nhám lau nhẹ các thanh kim loại để loại bỏ mọi lớp cacbon hoặc lớp ăn mòn, và các kim loại trở nên sáng bóng.

Sử dụng một cặp kìm mũi, cẩn thận uốn cong các kim loại ở một góc nhất định (như minh họa trong sơ đồ) và vặn chặt các đầu bằng kìm.

Ở trạng thái này, các thanh sẽ ở trong tình trạng khá dễ bị tổn thương và sẽ cần được gia cố ở các đầu tự do, để phần tiếp giáp không bị tan rã.

Nó được thực hiện bằng cách hướng các thanh một cách nhẹ nhàng qua các lỗ của một khối gỗ có kích thước giếng khoan. Việc khoan phải được chọn sao cho các thanh đi qua chúng vừa khít.

Giờ đây, đồng hồ có thể được cố định một cách thích hợp trên chính khối gỗ và các đầu thanh cũng được kết nối với các đầu cực của đồng hồ.

Vì đồng hồ đi kèm là ampe kế, sẽ yêu cầu một điện trở được tính toán thích hợp trên các đầu nối của nó, vì vậy điện áp trên nó có thể được chuyển thành hiệu điện thế có thể đọc được hoặc điện áp tương ứng trực tiếp với nhiệt độ cảm nhận được ở đầu cực của cặp nhiệt điện.

Thang đo cũng cần được hiệu chuẩn tuyến tính theo các chỉ báo nhiệt độ tương ứng.