Termocoppie a resistenza. Schema, descrizione

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Sensori. Termocoppie a resistenza. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Il principio di funzionamento convertitori termici la resistenza (termistori) si basa sulla variazione della resistenza elettrica di conduttori e semiconduttori in base alla temperatura (discussa in precedenza).

I termistori al platino sono progettati per misurare temperature comprese tra -260...+1100 °C. Nella pratica si sono diffusi termistori in rame più economici, che hanno una dipendenza lineare della resistenza dalla temperatura.

Lo svantaggio il rame è la sua bassa resistenza specifica e la facile ossidazione alle alte temperature, per cui il limite finale di utilizzo delle termoresistenze in rame è limitato ad una temperatura di 180°C. In termini di stabilità e riproducibilità delle caratteristiche, i termistori in rame sono inferiori a quelli in platino. Il nichel viene utilizzato in sensori economici per misurazioni nell'intervallo di temperatura ambiente.

Termistori a semiconduttore (termistori) avere un coefficiente di resistenza alla temperatura negativo o positivo, il cui valore a 20 ° C è (2-8) / 10^-2 (°C)^-1, cioè un ordine di grandezza maggiore di quello del rame e del platino. I termistori a semiconduttore di dimensioni molto ridotte hanno valori di resistenza elevati (fino a 1 MΩ). Come materiale semiconduttore, vengono utilizzati ossidi metallici: tipi di termistori a semiconduttore KMT - una miscela di ossidi di cobalto e manganese e MMT - rame e manganese.

I sensori di temperatura a semiconduttore hanno un'elevata stabilità delle caratteristiche nel tempo e vengono utilizzati per modificare la temperatura nell'intervallo da 100 a 200 °C.

Convertitori termoelettrici (termocoppie) sono dispositivi il cui principio di funzionamento si basa sull'effetto termoelettrico. Questo effetto consiste nel fatto che in presenza di una differenza di temperatura tra le giunzioni (giunzioni) di due metalli o semiconduttori dissimili, nel circuito si genera una forza elettromotrice, chiamata forza termoelettromotrice (abbreviata termoEMF).

In un certo intervallo di temperature, possiamo supporre che la termoEMF sia direttamente proporzionale alla differenza di temperatura T = T₁ - T₀ tra la giunzione e le estremità della termocoppia.

Le estremità interconnesse della termocoppia, immerse nel mezzo di cui viene misurata la temperatura, sono chiamate estremità di lavoro della termocoppia. Le estremità che si trovano nell'ambiente e solitamente sono collegate tramite fili al circuito di misura sono chiamate estremità libere. La temperatura di queste estremità deve essere mantenuta costante. In queste condizioni, termoEMF E_T dipenderà solo dalla temperatura T₁ fine lavoro:

dove C è un coefficiente che dipende dal materiale dei conduttori della termocoppia.

La forza elettromagnetica generata dalle termocoppie è relativamente piccola. Non supera gli 8 mV per ogni 100 °C e solitamente non supera i 70 mV in valore assoluto. Le termocoppie consentono di misurare temperature nell'intervallo da -200 a +2200 °C.

Platino, platino-rodio, chromel e alumel sono i più utilizzati per la produzione di convertitori termoelettrici.

Le termocoppie hanno quanto segue benefici:

facilità di fabbricazione e affidabilità nel funzionamento;
basso costo;
mancanza di fonti di energia;
possibilità di misurazioni in un ampio intervallo di temperature.

Insieme a questo, anche le termocoppie sono caratterizzate da alcuni carenze:

inferiore a quella dei termistori, precisione di misura;
la presenza di una notevole inerzia termica;
la necessità di introdurre una correzione per la temperatura delle estremità libere;
la necessità di utilizzare cavi di collegamento speciali.

Sensori a infrarossi (pirometri) - Si tratta di dispositivi che sfruttano l'energia radiante dei corpi riscaldati, che consente di misurare a distanza la temperatura superficiale.

I pirometri sono divisi in tre categorie:

radiazione;
luminosità;
colore.

Pirometri a radiazione vengono utilizzati per misurare temperature da 20 °C a 2500 °C e il dispositivo misura l'intensità della radiazione integrale di un oggetto reale.

Pirometri di luminosità (ottici). vengono utilizzati per misurare temperature da 500 °C a 4000 °C. Il principio del loro funzionamento si basa sul confronto in una parte ristretta dello spettro della luminosità dell'oggetto studiato con la luminosità di un emettitore di riferimento (lampada fotometrica).

Pirometri a colori basato sulla misurazione del rapporto tra le intensità delle radiazioni a due lunghezze d'onda, solitamente scelte nella parte rossa o blu dello spettro; vengono utilizzati per misurare temperature nell'intervallo da 800 °C.

I pirometri consentono di misurare la temperatura in luoghi difficili da raggiungere e la temperatura di oggetti in movimento, temperature elevate, dove altri sensori non funzionano più.

Autore: Koryakin-Chernyak S.L.

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Come puoi immaginare, di solito queste sostanze sono sintetizzate in modo speciale e, essendo troppo resistenti per i microbi del suolo, inquinano l'ambiente dopo l'uso. Il volume di tali rifiuti non è piccolo: vengono prodotti più di 160 milioni di dischi rigidi all'anno. Pertanto, c'è il desiderio di sostituire le sostanze sintetizzate con quelle naturali: originariamente erano destinate al cibo dai microrganismi.

Nel liquido per lucidare le testine magnetiche, gli ingegneri della piccola azienda "Ventana Research Corporation" mentre lavoravano su una sovvenzione della National Science Foundation (USA), assegnata nell'ambito del programma per il sostegno alla ricerca innovativa, hanno suggerito di aggiungere componenti dell'estratto di tè verde.

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Indovinare che la sostanza appiccicosa dovrebbe essere cercata nel tè non è stato facile. Un caso ha aiutato qui: un giorno il capo del lavoro ha notato che la struttura dei componenti della colla con cui le ghiande di mare sono incollate sul fondo delle navi è simile ai tannini del tè. Ebbene, era una questione di tecnologia isolare la sostanza appropriata dalla pianta.

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