Термопари

Термоелектричний датчик являє собою термопару, тобто прилад, прин­цип дії якого ґрунтується на виник­ненні в місці спаю двох різнорідних металів термо-е. р. с, при­чому величина останньої залежить від температури нагріву спаю. Схему включення термопари подано на рис. 17.

Якщо точку в стикання двох різнорідних речовин підігріва­ти, то на холодних кінцях а і б цих речовин виникає термо-е. р. с, величина якої залежить від хімічних властивостей речовин, що стикаються, й різниці температур між кінцями а, б і в. Особливо велика термо-е. р. с. у деяких напівпровідників.

Для порівняльної оцінки деяких термопар далі наводяться зна­чення їх термо-е. р. с:

Термопара Термо-е. р. с,мв/град

Хромель-алюмель......................420

Хромель-копель.........................620

Залізо-константан.......................53

Манганін-константан..................50

Нікель-залізо..............................34

Срібло-платина...........................12

Мідь-манганін.............................1,5

Для виготовлення термопар застосовують хромель — сплав, який містить близько 90% нікелю й близько 10% хрому, алю­мель—сплав, що містить 95% нікелю, а решта — алюміній, кремній і магній, а також копель— сплав, який містить 43,5% нікелю й 56,5% міді.

При використанні термопари як датчика температури її за­здалегідь градуюють, тобто визначають залежність термо-е. р. с. від температури робочого спаю. Градуювання здійснюють при певній температурі вільних кінців, звичайно при температурі 0 або 20е С.

Як термоелектродні матеріали звичайно застосовують ме­тали й сплави, які дають можливість тривалий час вимірювати температуру від від’ємних значень до +1ЗОО°С і вище.

Конструктивні форми виконання термопар дуже різноманіт­ні. Є термопари великого розміру, які вміщують у промисло­ві печі, поряд з мініатюрними термопарами, які працюють у вакуумі. Всі термопари тією або іншою мірою характеризу­ються тепловою інерцією. Стала часу термопар залежить від конструкції й змінюється від кількох хвилин до десятих часток секунди.

Термометри опору (термоопори) застосовують як для вимі­рювання температури, так і для визначення швидкості потоку рідини або газу, складу газу, теплопровідності та деяких інших величин.

Термоопори — це опори, зроблені з металів або напівпро­відників, властивості яких залежать від температури нагріву. У чистих металів опір монотонно зростає при підвищенні тем­ператури, причому ця залежність відзначається стабільністю. Металеві термоопори роблять з міді, сталі, нікелю, платини. Напівпровідникові термоопори (термістори) виготовляють з окислів металів (окису міді, нікелю, марганцю тощо), а також з сульфідів, нітридів і карбідів цих металів. Опір напівпровід­никових термоопорів у 1010 — 1012 разів перевищує опір мета­левих, причому при підвищенні температури їх опір зменшу­ється, тобто напівпровідникові термоопори характеризуються від’ємним температурним коефіцієнтом.

Термоопори можна використовувати як датчики при перетво­ренні неелектричних величин в електричні. Прикладом цього можуть бути термоопори, застосовувані в анемометрах і ваку­умметрах.

Анемометром називають пристрій, який призначається для вимірювання швидкості потоку газу. Схематичне зображення термоопору в анемометрі наведено на рис. 18. Термоопір являє собою тонкий платиновий волосок т — п, припаяний до двох струмопідвідних стояків так, що він розміщується на шляху га­зового потоку. Через волосок пропускають струм строго постій­ної величини, завдяки чому волосок нагрівається до певної тем­ператури. У міру зміни швидкості газового потоку змінюється тепловіддача волоска. Температура й опір волоска при цьому змінюються. Таким чином, вимірюючи опір волоска, можна су­дити про швидкість газового потоку. В одній з таких конструкцій збільшення швидкості газового потоку від 5 до 20 м/сек спри­чиняється до зменшення електричного опору волоска приблизно від 5,0 до 3,5 ом.

Схему використання термоопору у вакуумметрі показано на рис. 19. Принцип дії вакуумметра ґрунтується на зниженні теплопровідності газу при зменшенні тиску. У скляний балон, який сполучається з простором, де вимірюється вакуум, помі­щають тонкий платиновий волосок, що нагрівається струмом. При зменшенні тиску знижується теплопровідність газу, тепло­віддача погіршується, а температура волоска та його електрич­ний опір зростають.

Рис 18 - Схема використання Рис 19 - Схема використання термоопору

термоопору в анемометрі у вакуумметрі

В обладнанні закладів ресторанного господарства широко використовують датчики температури для автоматич­ного контролю й керування параметрами технологічного про­цесу (ТР-1 для підтримання на заданому рівні температури в камерах смажильних і кондитерських шаф, ТРД для побутових електроплит, БРМ-1 для періодичного вмикання нагрівальних елементів, АГВ-80 для регулювання температури або рідини в будь-якому об’ємі тощо).