ارسال پاسخ 
 
امتیاز موضوع:
  • 0 رأی - میانگین امیتازات: 0
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
چگونگی کارکرد ترموکوبل
نویسنده پیام
amir آفلاین
مدیرفني انجمن علمی ارتباط
*******
Super Moderators

ارسال‌ها: 2,379
تاریخ عضویت: Dec 2010
رشته تحصیلی:
محل سکونت:ایران
سپاس ها 395
سپاس شده 330 بار در 268 ارسال
ارسال: #1
چگونگی کارکرد ترموکوبل
بسم الله الرحمن الرحیم

چگونگی کارکرد ترموکوبل


فهرست

................................................................................​...................................................... صفحه موضوع
مقدمه و تاریخچه ................................. 2 -1
قوانین ترمو الکتریک (گرمایی) ................... 3 -2
اتصالات مرجع ................................... 4 -3
اندازه گیری اتصالات (نقاط سنجش) .............. 6 -4
جمع بندی ........................................ 8-5



مقدمه و تاریخچه
اندازه گیری دقیق دما یکی از متداولترین کار و جزء ضروریات اساســی در ابزار آلات صنعتــی است. همچنین رسیدن به آن ازمشکلات اندازه گیری است ؛ مگر اینکــه تکنیـکهای اندازه گیری دقیق دمـــا بکار گرفته شود.
اشتباهـات جدی و مهمی می تواند در خوانـدن رخ دهد یــا بـطـــور دقیقتر منجــر به اطلاعـات اشتبـــاه گردد.
ترموکوبل نسبت به استفـاده وسیع دماسنج ، در ابزار آلات صنعتی کمتر مورد استفـاده قرار می گیرد

ویژگی های ترموکوبل بصورت زیر است :
دارای رنجی وسیعتر از رنج دماسنج
وابستگی سریع به پاسخ گرمایی
قابلیت اعتماد بالا
ارزان قیمت بودن
تنوع کاربرد

در حدود 150 سال پیش راهی برای مدارهای ترمــو الکتربکی مدرن گشود.(T.J.SEEBECK) کشف
متوجه شد ، هنگامی که یکی ازدو اتصال دو فلز نسبت به دیگری گرمتر SEEBECKدر سال 1831
شود؛ جریان الکتریکی در مدار بسته ای از دو فلز متفاوت برقرار می گردد .
در چنین مــدار ترمـوکوبـلی جریان تا زمـانی که دو اتصــال در دمــاهای متفاوتی باشند برقــرار است؛ بزرگی و جهت جریان به اختـلاف دمــای بین اتصـالات و خاصیت گرمایی فلزات استفــاده شده در مـدار نام دارد.Seebeck بستگی دارد , این پدیده اثر
در هر یک از دو فــلز می تواند هــدایت صورت گیرد و هنگامی که اتصــالات گرم می شونـد ، جریــان شنـاور می تواند روی آمپرمتـر مشاهـده شود . اگر جای گرم و سرد اتصـالات معکوس شود جریــان در جهت عکس شنــاور می شود . در حقـیقـت یک مـدار ترمـوکـوبل در عمـل ولتـاژ کم خــروجی ای را کـه تقریبــاً از اختلاف درجه حرارت بین اتصالات سرد و گرم تشکیل می شود ، اندازه گیری می کند . یـک درجــه تغییر دما ، تغییراتی اساسی در ولتاژ ایجاد می کند .
سرمای استاندارد یا اتصال مرجع صفر درجه سانتیگراد است .
برای یک مهندس تاسیسات بدیهی است که استاندارد اتصالات مرجع سرد را بداند.
لذا بدلیل آنکه بعضی وقتـها یک کاربر نیاز به استفاده از جداول ترموکوبل در یک مدار را دارد،ممکن است آنــرا غیـــر استــاندارد مشاهده کند و در بعضی حــالات مهنــدسین یا تــکنسین های تاسیسـات ترموکوبلی بدون آگاهی از وجود دمایی ضد نیروی EMF آنها را روی تاسیسات نصب می کنند .

اغلب می تــوان بـرای انــدازه گیری دمــاهای بــالا از ترمـوکوبـل استفاده کرد، که خیـــلی ارزانتـر و پر استفـاده تر در کاربــرد می باشد .
بدلیل اینـکه در مورد ترمـوکوبـل اطلاع رســانی ضعیفی صورت گرفته است ؛ در اینجا ، ترموکوبـل و مدارهای وابسته به آن توضیح داده می شود .

Figure 1
قوانین ترموالکتریک
بسیاری ار آزمایشات توسط مدارات ترموکوبـلی منجر به تهیـه فرمولی از سـه قانـون تجربی شدند کـه برای اندازه گیری های دقیق دما ضروری اند ، این مفهوم ترمو الکتریک است .
هر قانـون و مفهـوم آن بصورت نصب و انـدازه گیـری درجــه واقعی دمــای ترمو الکتریکی در این متن توضیح داده می شود .
1. قانون تشـابه مــدارات می گوید که جریــان الکتریکی نمی تواند در مداری از فلز مشابه جــاری شود ، حتی اگر در قسمتی از آن به تنهایی اختلاف گرما اعمال شود .
هنگامی که سیم گرم شود هیچ جریانی ایجاد نمی شود دلیل آن مشابه بودن سیم در مدار است .

Figure 2
و اتصـال دیگر آنها در دمــای T1 نتیجـه این قانون این است که اگر یک اتصـال از دو فلز متفــاوت در
T2باشد ؛ گرمـای نیروهـای EMF گسترش یـافتـه در اتصـــال ، روی گرمـای سیـم های هـــادی تــاثیر نخواهد داشت حتی اگر دمای پخش شده در امتداد سیم های هادی وجود داشته باشد.
نیرو های EMF یعنی تاثیرپذیر نبودن توسط دماهای موجود در اتصالات داخلی .
2. قانون فاصلـه فلـزات می گوید که جمـع جبـری از نیروهای EMF در یک مــــدار متشکل از شمــاری فلزات متفاوت صفر است اگر در یک دمای ثابت باشد .

Figure 3
تشــکیل شــده است ، T2 و T1 دمــاهای در مـــدار بالا، که از دو فــلز متفاوت با اتصــالات آنـــها در
فلــز سومی در ترکیب با دو اتصال نشان داده شده قرار داده شده است ؛ اگر دمـــای فلز سوم قرار داده شده در بیشتر از مقدار واقعی اش ثابت شد ، کل نیروهای EMF بی تاثیر خواهد شد .
در نتیجه با استفاده از این قانون هر دستگاه اندازه گیری یا سیم هادی می تواند به مدار اضافه شود بدون اینکه تاثیری در دقت مدار داشته باشد و اتصال جدید همدما با اتصال قبلی خواهد بود .
این قانون همچنین اجازه می دهد اتصال ترموکوبلی جوش یا لحیم شوند .
3. قــانــون پی در پی (پیاپی) یا با فاصـــله دمـــاها می گوید که اگر دو فــلز متفـــاوت هنگامی که در
T3 و T2 تولید کنند و هنگامی که در دمــاهای E1 هستند گرمای ناشی از برقرانی T2 و T1 دماهای
هستند ، گرمای ناشی از نیروی EMF ،E2 ,آنگاه هنگامی که اتصالات در دماهایT3 , T1 هستنــد ،
خواهد بود .E1+E2 , EMF گرمای حاصل از نیروهای
این قانون اجـازه می دهد دمـای مجهول بر اسـاس دمـای واقعی اتصال مرجـع تعیین گردد هنگامی که اتصال مرجع در دمای متفاوت اما معلوم نسبت به دمای مجهول قرار دارد .
همچنین استفاده از کوره های کنترلـی و الکتریکی شبیه سازی شده توسط اتصالات مرجع شدنی است
خلاصه
با ترکیب این سه قانون اصلی ترمو الکتریک ، دیده می شود که :
1. جمع نیروهای EMF تولید شده در هر مدار که متشکل از فلزات متفاوت است ، تابعی از دماهای اتصالات می باشد .
2.اگر تقریبا ً یکی از اتصالات در مدار در دمای مرجع برقرار شود . نیروی EMF تولید شده فقـط به دمای آن نقطه بستگی دارد و می تواند به عنوان اندازه ای از آن دما استفاده شود .
اتصالات مرجع
از آنجایی که نیـروهای EMF تولید شده توسط مــدارهای ترمـوکوبـلی تابعی از تفاوت در دمــاهای بین اتصالات اندازه گیری شده و اتصالات مرجع است ، این مهم است که اتصال مرجع در یک دمای معلـوم و ثابت نگه داشته شود این مطلب می تواند توسط :
1. کوره کنترل دما
2. حمام یخی (مخلوط یخ و آب)
3. وسیله ای الکتریکی از شبیه سازی یک دمای معلوم
انجام پذیرد .
حمام یخی
حمام یخی مذکور ، از یک ظرف شیاردار تشکیل شده است.
ذوب یخ با اتصال مرجع کاملاً یـخ را در مایع غوطـه ور می کند ، این آرایش می تواند در دمـای مرجع از 32 درجه فارنهایت تا 1+- درجه فارنهایت برقرار شود .
یـک حـمام یخی با فــرم هندسی خوب در یک ظـرف عایـق می تـواند برای دوره ای از زمــان در دمــایی ثـابت نـگه داشته شود .
این تکرار پذیری یکنواخـت براحتی دمای مرجع قابل اطمینانی می دهد تا زمانی که یخ و آب در حالــت تعـادل هستند . وقتی عمـل ذوب اتفـاق می افتد ، یخ مـوجـود در ظـرف آب می شود که تعادل قابـل قبولی را نشان می دهد ؛ نظر به اینکه ترموکوبـل متصـل شده در بالای ظرف در آبی که چنــدین درجه بیشتر ار 32 درجه فارنهایت است قرار دارد .
چنین مخلوط یخی تا موقـعی که بصرفه و بسهـــولت ساخته نشود ، از محدودیتـهای آن است .

کوره های کنترل دما
با یک کوره کنتـرل واحـد ، اتصـال مرجع همیـشه در دمای 150 درجه فارنـهایت نگـه داشته می شود . بدیهی است که برای این امر که اتصال مرجع در این دما باشد نه 32 درجه فارنــهایت ، باید کوره ای فوق العاده ساخته شود .
اگرچه برای هر نوعی از ترمــوکوبـل ، براحتی اصلاحیه اتخاذ می گردد ؛ دقت این نوع مرجـع بستگی به دمای کنترل کوره دارد و بطور نرمال 1+- تا 5+- درجه فارنهایت می باشد .
کوره مرجع دوگانه با توجه به شکل شماره 4 ، به عنـوان کوره های دوگانه کنترل دما استفـاده می شود تا بطـــور خودکار مقدار یخ را برای دمـــا ی مبنای 32 درجه فارنـــهایت شبیه ســازی کند . دو کـوره در دمـاهای مختلف نگه داشته می شوند و ترموکوبـلها در هر یک از کوره ها با پلاریته متفاوت قــرار داده می شوند تا نیروهای EMF را خنثی کنند .
با ترکیب بمـوقع دمـاهای کوره ها و ترموکوبلهای مبنا ، شبیه سازی 32 درجه فارنــــهایت در نقطـه مبنا ممکن می شود .

Figure 4
شبیه سازی دمای الکتریکی
این دستگاه ، دستگاهی مشهور و بسیار مناسب از اتصالات مرجع سرد است .
نوع بسیار معمولی از مرجع الکتریکی مدار اسـاسی پل می باشد که در شکل شماره 5 نشان داده شده است . در شکل زیر قسمتی از سنســـور دمایی است که از نظــر گرمایی به اتصال ترموکــوبـل ســرد متصـــل شده است . منـحنی دمایی مقاومـت R2 مطابـق با خصوصــیات دمایی نیروهای EMF از مواد ترموکوبلی است . تغییر ولتاژ مقابل مقاومت R2 برابـر و مخـالف ولتـاژ گرمایی اتصـال سـرد و متجــاوز از رنج وسیع دمای محیط است ؛ در نتیجه واقعاً بدون خطا جبران می شود .
این مدار همچنین ولتاژ آفست همتراز با دمای مرجع لازم را تولید می کند . این نتایج در شبیـه سازی دمای مرجع در اتصال سرد و مدار ترموکوبل حاصل شده است .
این نوع از شبیــه ســـازی دمای مرجع به خوبی تنظیـم دقیق نسبت به صفر می کنـد و از دمــای زیــاد جلـوگیری می کند . توسط کالیبره کردن وسایـل برای دمـای مرجع در آن دما یـا نزدیک به آن دمـا ثبـت شده ، تغییرات کوچک دما می تواند اندازه گیری شود .دقت این نوع از اتصال مرجع در حدود 0.5+- درجـه فارنـــهایت است . این وسیله می تواند خیلی کوچک ساخته شود و توان کمی نیاز دارد .

Figure 5
اندازه گیری اتصالات
در بحث سه موضوع اول فنی ترمـوکوبـل ، در هر ترمـوکوبل باید یک اتصال اندازه گیری و یک اتصال مرجع در دو دمای متفاوت به کار گرفته شود .
اندازه گیری اتصال بطور کلی در بیشتر از دو دما صورت می گیرد و دمای مرجع در پیرامون آن است . اندازه گیری اتصال مکانی درون یا روی هر آنچه که اندازه گرفته می شود ، واقع است و اتصال مرجع به هر یک از کنترلر یا نمایشگر دما متصل می شود .
این متن قصد دارد که در مورد اندازه گیری اتصالات بسیار معمولی مورد استفاده در کاربردهای صنعتی توضیح دهد و دلیل مهم بودن هر اتصال را بگوید .
اتصال به زمین
اندازه گیری اتصال به زمین اتصال بسیار معمولی است که در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد این شیـوه در مجموعـــه ای از پوشش فلـزی رسانـای الکتریکی آمـاده است و این یعنی انـدازه گیــری اتصال ترمـوکوبـل در ارتباط الکتریکی با پوشش می باشد . این اتصال یک پاسخ زمانی سریع فراهــم می کند و در حالت فساد تدریجی سرویس بلند مدتی ارائه می دهد . این اتصال می تواند برای پاسخ زمانی برابر بعلاوه حفاظت از پوشش آن جانشین ضخامت بیشتری از اتصـال بدون پوشش ترمـوکوبـل شود .

Figure 6



اتصال غیر زمینی (هوایی)
در اتصال غیر زمینی ، در ساخت یک فرآیند که اندازه گیری اتصال را عایق الکتریکی می کند ، مراحل پوشش رسانای الکتریکی برداشته می شود .
این روش اتصال هنگامی لازم است که ترموکوبل با تجهیزاتی که خودشان ذاتاً عایق الکتریکی نیستند ، استفاده شود .
روش اتصــال غیــر زمینی پاسخ کـمی می دهد در حـالی که روش زمینی برای تـوده معینی است ؛ امــا همین پاسخ کم می تواند قابل اطمینـان و روش مطمئن اتصال باشد . این اتصال در رسانایی محلولـــها بسیار عالی است و می توانـد عمـری طولانی در حالتـهایی از لرزشهای ناگهـانی و فسـاد تدریجی داشتــه باشد .

Figure 7
اتصال بدون پوشش
اتصال بدون پوشـش در جایی است که انـدازه گیـری اتصال از ترمتوکوبـل ، توسط هیچ ماده پوشـشی حفاظت نشده باشد . این سریعترین پاسخ اتصال است اما بسیار در معرض فساد تدریجی است بطـور کلی پیشنهاد می شود برای اندازه گیری از گاز یا سطوح جامد در یک محیط بدون فساد تدریجی باشد .
یک ضخامت کوچک از پوشش فلزی با اتصال ترموکوبلی بدون پوشش ، مقدار خیلی کمی دمای هدایت گرمایی دارد . بنابراین پاسخ زمانی خیلی سریع می شود .

Figure 8
کم کردن اتصال آخر
هــدف از کـم کردن اتصـال آخر ترمـــوکوبـل آن است که یـک ترکیب از مقـاومت فیزیـکی بـا پوشـش ترموکوبلی با ضخامت بزرگ و پاسخ زمانی از یک ترموکوبل با ضخامت کوچک پیشنهاد شود .
این کــم کردن پایانی می تـواند هر یک از دو نــوع زمینی یا غیــر زمینی باشد . بـه اندازه ســر سوزن اندازه گیری ، پاسخ سریع و منصفانه ای می دهد اما خصوصیات مقاومتی از ضخامت بیشتر ترموکوبل خواهد داشت .

Figure 9
اتصال پایانی یکنواخت (هموار)
این اتصال زمین همواری است تا حجم را برای پاسخ زمانی سریعتر کاهش دهد .
این کـار می تواند در سطـوح اندازه گیــری از مواد گرم شده مورد استفـــاده قرار گیـرد و می تواند با ساختـمان زمینـی یا غیر زمینی آن ترکیب شود .

Figure 10
جمع بندی
اتصالاتی که در بالا توضیح داده شده اند ممکن است توسط جوشــکاری ، لحیــم برنجی ، لحیــم کاری یا توسط اتصالات مکانیکی تشکیل شده باشند .
رعایت در انتخاب تکنیکهای اتصال شامل اتصال مقـاومت ، تماس مقـاومت ، حالتهای محیط ( شامل عوامل دمایی ) و سازگاری از روشهای اتصال به مواد ترموکوبلی می باشد .


همچنانـــکه موضوع اصلی را مشاهده می کنید درگیـری با انتخاب یک اتصـال ، زمان پاسخ ، متـــــوسط اندازه گیری و عایــق الکتریکی می باشـــد . اتصـــالات مطـــرح شده در ایـــن
مورد استفاده قرار گیــــرد .E, J, K, Tنامه فنی می تواند با هر یک از ترموکوبلهای

-----
چنانچه با هر کدام از لینک های دانلود سایت مشکل داشتید به این تاپیک مراجعه فرمایید:
دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.

دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.


دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.


دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.

--- در صورت کپی برداری از سایت های دیگر حتما منبع و مرجع سایت اصلی ذکر شود (لینک های جنبه تبلیغاتی حذف می گردند)
--- کپی برداری مطالب از این سایت بدون ذکر منبع مجاز نمی باشد
--- از قرار دادن کتاب ها، نرم افزارها و جزوه های فارسی که دارای قانون کپی رایت می باشند جدا خودداری کنید و در صورت مشاهده به مدیر سایت اعلام نمایید.
04-27-2011 09:44 PM
مشاهده وب‌سایت کاربر یافتن تمامی ارسال‌های این کاربر نقل قول این ارسال در یک پاسخ
ارسال پاسخ 


پرش به انجمن:


Google PageRank Checker
در گوگل محبوب کنید :