Herstellung eines Thermoelements oder einer Pyrometerschaltung

Um einen Ofentemperaturmesser herzustellen, muss das Sensorelement besonders robust sein, damit es den extrem hohen Temperaturen standhalten kann, die im Allgemeinen in Öfen und Öfen auftreten.

Was ist ein Ofen?

Die hier erläuterte Schaltung eines Pyrometers basiert auf einem Thermoelementprinzip, mit dem hohe Temperaturen direkt aus dem Ofen oder ähnlichen Hochtemperaturquellen abgelesen werden können.

Der Artikel erklärt ein einfaches Konzept, das seit sehr langer Zeit zur Messung hoher Temperaturen wie in Öfen und Öfen verwendet wird. Das Schaltungsdesign ist hier beigefügt.

Wie wir alle wissen, ist ein Ofen ein Gerät oder eine Kammer, in der sehr hohe Temperaturen erzeugt werden. Es gibt viele verschiedene Arten von Öfen, von solchen, die in Privathaushalten verwendet werden, bis zu Industrietypen, die im Wesentlichen mit der Verarbeitung von Metallen, Legierungen, Erzen usw. verbunden sind.

Die in Häusern verwendeten Öfen (auch Kessel genannt) sind nur mit einer Erhöhung der Innentemperatur auf geeignete Werte verbunden und beinhalten daher keine kritischen Temperaturniveaus für den erforderlichen Zweck.

Wenn jedoch bei Industrieöfen das Temperaturniveau tendenziell nachlässt, kann dies schwerwiegende Folgen haben und die verarbeitete Leistung beschädigen. Daher muss die Temperatur in diesen Öfen durch geeignete Mittel überwacht werden, vorzugsweise durch Elektronik.

Was ist der Seebeck-Effekt?

Im Jahr 1821 beobachtete der Forscher Thomas Johann Seebeck, dass, wenn zwei unterschiedliche Metalle an ihren Enden zu zwei gegenüberliegenden Übergängen verschmolzen oder verbunden werden und wenn einer der Übergänge erwärmt wird, während der andere abgekühlt wird, Strom durch das System fließt.

Dies wurde bestätigt, indem ein Kompass in der Nähe eines der oben genannten Metalle platziert wurde, die während des Prozesses Durchbiegungen erzeugten.

Das Phänomen wurde auch später erforscht und nach den jeweiligen Wissenschaftlern als Peltier- und Thomson-Effekt benannt.

So funktioniert der Thermoelementsensor

Die folgenden Beispiele erklären, wie das Phänomen abläuft: Betrachten Sie zwei unterschiedliche Metalle, Kupfer und Aluminium. Lassen Sie die Metalle zu Schleifen formen und an ihren Enden durch Verdrehen verbinden, wie in der Abbildung gezeigt.

Angenommen, wie oben erläutert, wird einer der Übergänge erwärmt, wobei der andere Übergang auf Raumtemperatur gehalten wird. Der Stromfluss kann einfach durch Einführen eines Milliamperemeter an einer beliebigen Stelle in Reihe mit der „Schaltung“ oder wie in der Abbildung gezeigt bestätigt werden.

Das Amperemeter bestimmt und misst jedoch nur den Stromfluss. Wenn wir die Spannung oder die Potentialdifferenz über der Verkabelung messen möchten, müssen wir ein Voltmeter oder vielmehr ein Millivoltmeter verwenden und es wie in der folgenden Abbildung angegeben anschließen.

Hier können wir sehen, dass der zweite Übergang der obigen Schaltung geöffnet wurde und die resultierenden Klemmen mit den Voltmeterklemmen konfiguriert sind.

Die obigen Anweisungen und Prinzipien sehen ziemlich einfach aus und sind eine einfache Alternative zum Messen hoher Temperaturen.

Nachteile des Thermoelementsensors

Das System als ein großer Nachteil, da das gesamte Phänomen funktioniert und auf den Temperaturunterschieden der jeweiligen Übergänge basiert, bedeutet jedoch, dass die Einführung weiterer Übergänge die tatsächlichen Messwerte des Systems direkt beeinflussen und stören würde.

Wenn wir die Zähleranschlüsse an die oben erläuterten Thermoelementenden anschließen, fungieren die Anschlüsse einzeln als zwei weitere Verbindungsstellen, die zwei weitere Temperaturerfassungspunkte infundieren, die die Messwerte entweder addieren oder von der tatsächlichen Erfassung am anderen Ende abziehen können.

Trotzdem können die Bedingungen behoben werden, indem die Zähleranschlüsse so kurz wie möglich gehalten werden. Dies bedeutet, dass wenn die Zählerdrähte absolut klein gehalten werden oder mit anderen Worten, wenn der Zähler direkt über die Thermoelementenden angeschlossen ist, die Unterschiede vernachlässigbar klein werden und ignoriert werden können.

Obwohl dieses Prinzip normalerweise vermieden wird und das Problem behoben wird, indem die Störung durch ein Wheatstone-Brückennetz ausgeglichen wird. Um die Komplikationen so gering wie möglich zu halten, können wir mit unserem Experiment den vorgeschlagenen Temperaturmesser herstellen, indem wir die Thermoelementverbindungen direkt zu den Endpunkten des Messgeräts integrieren.

Wir verwenden eine eher ungewöhnliche, aber sehr effektive Methode zur Auswahl langer Stäbe der beiden unterschiedlichen Metalle, mit deren Hilfe wir das Messgerät in sicherem Abstand von der Ofenwärme isolieren und dennoch die gemessene Temperatur einigermaßen genau ablesen können

So stellen Sie ein Pyrometer mit einem Thermoelementsensor her

Die folgende Erklärung veranschaulicht Ihnen den gesamten Vorgang:

Für die Herstellung des besprochenen Ofentemperaturmessers benötigen Sie folgende Materialien:

Kupfer- und Aluminiumstäbchen - jeweils zweieinhalb Fuß lang, einen halben Zentimeter im Durchmesser.

Amperemeter - 1 mA, FSD, Messgerät mit beweglicher Spule.

Holzblock mit Griffen, entsprechend gebohrt mit Durchgangslöchern zur Verstärkung der Metallstangen.

Das folgende Verfahren erklärt, wie ein Thermoelement oder eine Pyrometerschaltung hergestellt wird.

Pyrometer-Bauverfahren:

Reinigen Sie die Metallstäbe vorsichtig mit Sandpapier, damit alle Kohlenstoff- oder Korrosionsschichten abgekratzt werden und die Metalle sauber glänzen.

Biegen Sie die Metalle mit einer Spitzzange vorsichtig in einem bestimmten Winkel (wie in der Abbildung dargestellt) und drehen Sie die Enden fest mit der Zange.

In diesem Zustand befinden sich die Stangen in einer ziemlich anfälligen Situation und müssen an den freien Enden verstärkt werden, damit sich die Verbindungsstelle nicht auflöst.

Dazu werden die Stangen vorsichtig über die Löcher eines gut dimensionierten Holzblocks geführt. Die Bohrung muss so gewählt werden, dass die Stangen genau durch sie hindurchgehen.

Der Zähler kann nun in geeigneter Weise über dem Holzblock selbst befestigt werden, und die Stangenenden können auch mit den Zähleranschlüssen verbunden werden.

Da es sich bei dem angeschlossenen Messgerät um ein Amperemeter handelt, ist an seinen Anschlüssen ein entsprechend berechneter Widerstand erforderlich, sodass die Spannung an diesem Messgerät in eine lesbare Potentialdifferenz oder eine Spannung umgewandelt werden kann, die direkt der am äußersten Ende des Thermoelements gemessenen Temperatur entspricht.

Die Messskala muss auch gemäß den entsprechenden Temperaturangaben linear kalibriert werden.