Что такое термопара, принцип действия, основные виды и типы. Применение термопар для измерения температуры

Как сделать термопару

Большинство нагревательных и измерительных элементов, которые мы используем в быту, требуют специальных регулирующих элементов. Такие регуляторы (термопары) защищают оборудование от перегрева и сбоев.

Термопару можно использовать как для небольших бытовых измерений, так и для лабораторных экспериментов. Нет необходимости искать его по всему городу.

Вы можете узнать о его строении и сделать термопару для мультиметра своими руками.

Первый способ

Углеродный порошок — измельченные электроды дуги или электроды от гальванических элементов — засыпают в железный тигель с металлической ручкой.

Один конец электрического провода от тигля подключают к клемме автотрансформатора (ЛАТП), другой конец электрического провода от автотрансформатора подключают к витой термопаре, которую захватывают плоскогубцами с изолированными ручками (рис. 1, а) и подают напряжение 60-80 В от автотрансформатора.

Скрученные провода (например, хромель-медные диаметром 0,3-0,5 мм) опускают в угольный порошок, в который добавляют немного флюса (буры), в результате чего возникает небольшая электрическая дуга, и концы термопары свариваются, образуя на концах проводов шарик.

Этот метод подходит для сварки хромоалюминиевых, медно-константановых и платино-платиновых термопар, спиралей нагревательных элементов и обмоточных проводов трансформаторов, а также — электродвигателей.

Второй способ

Витая хромель-медная проволока толщиной 0,3-0,5 мм — «и длиной 6-8 мм. Во время сварки (рис. 1, 6) скрученные и отсоединенные концы захватываются, как и в первом способе, клещами с изолированными ручками.

Напряжение от понижающего трансформатора 12 В подается на ручку щипцов и угольный электрод. Когда угольный электрод касается скрутки, концы проволок расплавляются, образуя на конце шарик.

Что это и для чего нужно?

Покупка термопары для газовой плиты — это забота о безопасности вашей семьи.

По сути, это зонд, который регистрирует температуру. Но не окружающая среда, а только пламя конфорки плиты. Однако разработчики не пытались отслеживать температуру огня, только его наличие. Огонь горит, датчик нагревается, все работает как надо. Огонь гаснет, датчик остывает, газ отключается.

Купить газовую плиту с термопарой не намного дороже, чем без нее — предотвращение утечки газа гарантировано.

Это просто, эффективно и экономически выгодно. Наличие опции незначительно влияет на цену модели. И это повышает безопасность поваров.

В общем, датчик температуры представляет собой небольшой цилиндр, изготовленный из двух металлов, сваренных вместе. Он подключен к электромагнитному клапану. Он контролирует поток газа. Система работает в соответствии с законами физики, которые многие забывают, покидая школу

Назначение термопары

Это устройство преобразует тепловую энергию в электрический ток и позволяет измерять температуру. В отличие от традиционных ртутных термометров, он способен работать как при экстремально низких, так и при экстремально высоких температурах. Эта характеристика обусловила широкое применение термопары в самых разных областях: промышленных металлургических печах, газовых котлах, вакуумных камерах для химико-термической обработки, а также в духовке бытовой газовой плиты. Принцип работы термопары всегда одинаков, независимо от устройства, в котором она установлена.

Надежная и безотказная работа термопары определяет работу системы аварийного отключения оборудования при превышении предельных значений температуры. Поэтому он должен быть надежным и давать точные показания, чтобы не подвергать опасности жизни людей.

Повторим физику

Конструкция термопары основана на законах физики: замкнутая цепь из металлических проводников при нагревании производит электрический ток.

Немецкий физик Т. Зебек первым обнаружил эффект, лежащий в основе термопары. В своих экспериментах он обнаружил, что в замкнутой цепи из двух проводников из разных металлов при нагревании возникает электрический ток. Чем сильнее нагревалась пара проводников, тем больше был ток.

Немецкий ученый Т. Зебек первым открыл физическое явление, на котором основана термопара.

Один контакт цепи нагревается и называется «горячим» контактом. Другой, самый «холодный» контакт должен иметь более низкую температуру. Именно с этой точки снимаются показания температуры. Поскольку зависимость полученного тока от температуры нагрева строго линейна.

Маркировка термопар

Перед покупкой термопары важно разобраться в маркировке изделия, чтобы сделать правильный выбор.

Экспериментально было установлено, что пары металлов являются наиболее эффективными для использования. В зависимости от используемых металлов устройство имеет различное обозначение. Зная это, а также характеристики получаемого соединения, можно выбрать подходящий датчик для ваших нужд.

Существуют следующие типы:

K (TCA/CHA) — никель с хромом или алюмель. Обычный, точный и недорогой с точностью +/- 1,10C и диапазоном от -270C до 12600C.
L (TCK) — хромель с копелем. Главная особенность — долговечность.
J — железо с константаном. Второй по популярности с диапазоном от -210 до 7600C, не долговечен.
T — медь с константаном. Узкоспециализированное устройство для особо низких температур.
E — никель или хром с константаном. Высокоточный прибор для среднетемпературных применений до 8700C.
N — Nichrosil. Чрезвычайно точный, но дорогой прибор с диапазоном измерения до 3920C.

Имеются сцены с дополнительными усилителями. Они не так популярны, но имеют свое применение.

Конструктивные особенности

Если вы придерживаетесь более тщательного подхода к измерению температуры, то термоэлектрический термометр — это то, что вам нужно. Основным сенсорным элементом этого устройства считается термопара.

Само измерение осуществляется путем создания электродвижущей силы в термопаре. У термопары есть некоторые особенности:

Для измерения высоких температур в одной точке с помощью дуговой сварки в термопаре соединяются электроды. Для небольших измерений этот контакт выполняется пайкой. Специальные соединения в вольфрам-рениевых и вольфрам-молибденовых устройствах выполняются путем плотного скручивания без дополнительной обработки.
Компоненты соединяются только в рабочей зоне и изолируются друг от друга по всей остальной длине.
Метод изоляции осуществляется в соответствии с верхним значением температуры. В диапазоне температур от 100 до 120 °C используются все виды изоляции, включая воздушную. Для температур до 1 300 °C используются фарфоровые трубки или шарики. Если значение достигает 2000 °C, используется изоляционный материал из оксида алюминия, магния, бериллия и циркония.
В зависимости от среды, в которой датчик используется для измерения температуры, применяется внешний защитный кожух. Он имеет форму трубки из металла или керамики. Такая защита обеспечивает водонепроницаемость и защиту поверхности термопары от механических воздействий. Материал внешней оболочки должен быть устойчив к высоким температурам воздействия и обладать отличной теплопроводностью.

Где и как это используют?

В горелках газовых конфорок термопара работает по простому принципу: пламя влетает или вылетает.

Принцип работы термопары для газовой варочной панели не сложен, она реагирует на наличие и отсутствие пламени.

Печь уже требует контроля температуры нагрева. Хозяйка устанавливает температуру, и в зависимости от того, насколько близка фактическая температура духовки, датчик регулирует интенсивность потока газа через электромагнитный клапан.

Термопара газовой духовки контролирует степень нагрева, а не только наличие пламени.

Тот же принцип лежит в основе работы датчика температуры в газовых котлах и бойлерах. Он контролирует температуру нагрева воды и помогает экономить расход газа.

Термопара, установленная на газовом котле и контролирующая нагрев воды, сэкономит семейный бюджет.

Популярностью пользуются электронные термометры. Они используются для измерения температуры помещений и людей. Такие приборы гораздо безопаснее ртутных. В свое время они широко использовались в повседневной жизни.

В промышленности широко используется такое свойство термопары, как малая инерционность. Это позволяет измерять небольшие перепады температуры. Также высоко ценится использование датчиков в агрессивных средах и при высоких температурах, порядка 2000 градусов.

Существуют термопары, приспособленные для измерения температуры в агрессивных средах. Они имеют устойчивый защитный ферул.

Типы термопары

Термопары разрабатываются в соответствии с диапазоном измеряемых температур и могут быть изготовлены из комбинации различных металлов. Комбинация используемых металлов определяет диапазон температур, измеряемых термопарой. По этой причине для обозначения различных типов термопар были разработаны буквенные обозначения. Каждый тип имеет соответствующее буквенное обозначение, которое указывает на комбинацию металлов, используемых в данной термопаре.

Типы термопар и их температурные диапазоны

При подключении термопары к электрической цепи она не будет работать должным образом, если при подключении не соблюдена полярность. Плюсовые провода должны быть соединены вместе и подключены к плюсовому проводу схемы, а минусовой провод — к минусовому. Если провода перепутаны, рабочий узел и холодный узел будут находиться вне фазы, и показания температуры будут неточными.
Один из способов определить полярность выводов термопары — посмотреть на цвет изоляции на выводах. Помните, что минусовой провод во всех термопарах — красный.

Цвет изоляции провода термопары

Во многих случаях для увеличения длины цепи термопары необходимо использовать провода. Цвет изоляции соединительных проводов также несет информацию. Цвет внешней изоляции соединительных проводов различается у разных производителей, но цвет основной изоляции проводов обычно соответствует кодировке в таблице выше.

Термопара хромель-алюмель (ТХА)

Положительный электрод: сплав хромель (90% Ni, 10% Cr).
Отрицательный электрод: сплав алюмель (95% Ni, 2% Mn, 2% Al, 1% Si).

Изоляционный материал: фарфор, кварц, оксиды металлов и т.д.

Диапазон температур от -200°C до 1300°C краткосрочно и 1100°C долгосрочно.

Рабочая среда: инертная, окислительная (O2=2-3% или полностью исключена), сухой водород, кратковременный вакуум. В восстановительной или окислительно-восстановительной атмосфере в присутствии защитного экрана.

Недостатки: легкая деформация, обратимая нестабильность тепловой ЭДС.

Возможны случаи коррозии и охрупчивания алюмеля в присутствии следов серы в атмосфере и хромеля в слабоокислительной атмосфере («зеленая глина»).

Термопара хромель-копель (ТХК)

Положительный электрод: сплав хромель (90% Ni, 10% Cr).
Отрицательный электрод: сплав копель (54,5% Cu, 43% Ni, 2% Fe, 0,5% Mn).

Диапазон температур от -253°C до 800°C долгосрочно и 1100°C краткосрочно.

Рабочая среда: инертная и окислительная, кратковременный вакуум.

Недостатки: искривление термопары.

Возможно испарение хрома при длительном вакууме; может реагировать с атмосферой, содержащей серу, хром, фтор.

Термопара железо-константан (ТЖК)

Положительный электрод: чистое железо (мягкая сталь).
Отрицательный электрод: сплав Constantanum (59% Cu, 39-41% Ni, 1-2% Mn).

Используется для измерений в восстановительных, инертных и вакуумных средах. Диапазон температур от -203°C до 750°C в долгосрочной перспективе и 1100°C в краткосрочной.

Применение основано на комбинированном измерении положительных и отрицательных температур. Не подходит только для отрицательных температур.

Недостатки: коробление термопары, низкая коррозионная стойкость.

Изменение физико-химических свойств железа при температурах 700°C и 900°C. Взаимодействует с серой и водяными парами с образованием коррозии.

Термопара вольфрам-рений (ТВР)

Положительный электрод: сплавы BP5 (95% W, 5% Rh)/BP5 (BP5 с добавками кремния и алюминия)/BP10 (90% W, 10% Rh).
Отрицательный электрод: сплавы BP20 (80% W, 20% Rh).

Изоляция: керамика с химически чистыми оксидами металлов.

Особенности включают механическую прочность, термостойкость, низкую чувствительность к загрязнениям и простоту изготовления.

Измеряет температуру от 1800°C до 3000°C, нижний предел — 1300°C. Измерение в условиях инертного газа, сухого водорода или вакуума. Подходит только для измерений в окислительных средах для быстрых процессов.

Недостатки: плохая повторяемость термоэлектрической прочности, нестабильность при облучении, нестабильная чувствительность в широком диапазоне температур.

Термопара вольфрам-молибден (ВМ)

Положительный электрод: вольфрам (технически чистый).
Отрицательный электрод: молибден (технически чистый).

Изоляция: глиноземная керамика, защищенная кварцевыми наконечниками.

Инертная, водородная или вакуумная среда. Возможны кратковременные измерения в окислительных средах при наличии изоляции. Диапазон измеряемых температур составляет от 1400 до 1800°C, с предельной температурой около 2400°C.

Недостатки: плохая повторяемость и чувствительность термоЭДС, инверсия поляризации, хрупкость при высоких температурах.

Термопары платинородий-платина (ТПП)

Положительный электрод: Платина-Rh (Pt с 10% или 13% Rh)
Отрицательный электрод: платина.

Изоляция: кварц, фарфор (обычный и огнеупорный). До 1400°C: керамика с высоким содержанием Al2O3, выше 1400°C: химически чистая керамика Al2O3.

Предельная рабочая температура составляет 1400°C в долгосрочной перспективе, 1600°C в краткосрочной перспективе. Низкие температуры обычно не измеряются.

Рабочая среда: окислительная и инертная, восстановительная среда при наличии экранирования.

Недостатки: высокая стоимость, нестабильность при облучении, высокая чувствительность к примесям (особенно платинового электрода), рост зерен металла при высоких температурах.

Термопары платинородий-платинородий (ТПР)

Положительный электрод: сплав Pt с 30% Rh.
Отрицательный электрод: сплав Pt с 6% Rh.

Среда: окислительная, нейтральная и вакуум. Используется в восстановительных и паровых металлических и неметаллических средах при наличии экранирования.

Максимальная рабочая температура: долгосрочная 1600°C, краткосрочная 1800°C.

Изоляция: керамика высокой чистоты Al2O3.

Менее восприимчивы к химическим примесям и росту зерна, чем платино-никелевые термопары.

Описание и характеристики

Термопара — это устройство, состоящее из двух различных проводников, соединенных в одной или нескольких точках компенсационными проводами. При измерении температуры на одном конце проводника на другом возникает напряжение определенной величины и интенсивности. Это устройство используется для контроля температуры, а также для преобразования температуры в электричество.

Стоимость датчика температуры совсем недорогая. Прибор достаточно стандартный и измеряет широкий диапазон температур. Единственным недостатком компонента является погрешность, которая может достигать 1 °C, что для таких значений не является несущественным.

Изготовить термопару в домашних условиях несложно. Нужно только помнить, что эти устройства изготавливаются из специальных сплавов, поэтому между напряжением и температурой существует предсказуемая и стабильная зависимость.

Датчики бывают разных типов. Они классифицируются в зависимости от типа металла, используемого для сплава

хромель — алюмель;
платина — родий — платина.

Состав также определяет среду, в которой они используются, так как эти регуляторы применяются в науке и промышленности, а также в быту — для котлов, бойлеров, печей.

Принцип действия термопары

Эти устройства работают в соответствии с правилом Зеебека. Если проводник подвергается воздействию, его сопротивление и напряжение изменяются. Чтобы измерить это напряжение, к «горячему» концу термопары необходимо подключить гибкий провод. Эта гибкая проволока может стать настоящим градиентом температуры и развивать собственное напряжение, которое затем будет противодействовать напряжению тока.

При использовании разнородных сплавов для замыкания цепи создается новая цепь, в которой два конца будут способны генерировать напряжение. Затем это можно измерить. Узнайте, как работает тензометрический датчик.

Напряжение будет генерироваться не на стыке двух металлов, а по всей длине двух разнородных металлов. Обе длины термопары будут испытывать одинаковые температурные условия. Конечный результат можно рассматривать как результат разницы температур между термопарой и спаем. Если соединение выполнено неправильно, то может возникнуть соответствующая ошибка. Мультиметр с термопарой и различными технологическими датчиками потребует высокой точности.

Виды термопар

Современный рынок котлов характеризуется обилием различных термопар, которые делятся на несколько типов. Металл, используемый при их изготовлении, является основным критерием, по которому они различаются.

Из неблагородных металлов

K	хромель-алюмель	TXA	от -200°C до +1000°C	Может работать в нейтральной или бедной кислородом атмосфере
L	хромель-медь	TXK	от -200°C до +800°C	Самая высокая чувствительность среди всех промышленных термопар. Отличается только высокой термоэлектрической стабильностью при температурах до 600 °C.
E	хромель-константан	TXKn	от -40°C до +900°C	TXKn -40°C до +900°C Высокая чувствительность.
T	медь-константан	TMKn	от -250°C до +300°C	Может работать в атмосфере с небольшим содержанием кислорода или без него. Он не чувствителен к высокой влажности.
J	железное государство	ТЖК	от -100°C до +1200°C	Хорошо работает в разряженной атмосфере. Низкая стоимость благодаря наличию железа в составе.
А	вольфрам-рениевый	TVR	выше +1800°C	Хорошие механические свойства при высокой температуре. Способны работать при частых и быстрых изменениях температуры и высоких нагрузках. Их легко изготовить и установить, так как они лишь слегка чувствительны к загрязнению.
N	нихросил-нисил	THN	от -200 °C до +1300 °C	Считается самой точной термопарой в группе цветных металлов . Высокая стабильность при температурах от 200 до 500 °C.

Из благородных металлов

B	платина — родий — платина — родий	TPR	от 100°C до +1800°C	Высокая механическая прочность. Повышенная стабильность при высоких температурах. Низкая склонность к образованию зерен и хрупкости . Низкая чувствительность к примесям.
S	платина-серебро-платина	TPP10	от 0°C до +1700°C	Высокая точность измерений. Хорошая повторяемость и стабильность термоэлектрической силы.
R	платина-родиевая-платина	ТЭС14	от 0°C до +1700°C	Он обладает свойствами, идентичными термопаре S-типа.

Термопары типов E и K чаще всего используются в
Термопары типов E, J, K чаще всего используются в системах управления котлами.

Ремонт своими руками

Способность отремонтировать любой предмет в доме — признак настоящего мастера. Однако при работе с газовыми приборами следует соблюдать осторожность.

Ремонт газовых приборов должен выполнять сертифицированный специалист.

Однако не все в таком приборе является газовым. Замена горелок, конфорок, чистка деталей — для этого не нужен сертифицированный техник. Первое, что необходимо сделать, — это определить неисправность.

Неисправная термопара газовой конфорки выглядит следующим образом. Газ горит только при нажатии кнопки. Как только кнопка отпускается, пламя гаснет. Для выявления причины необходимо тщательно проверить как сам прибор, так и варочную панель в целом.

Первым шагом в устранении неисправности термопары является отключение подачи газа и проверка прибора.

Снимите газовую конфорку.
Снимите распределитель пламени с горелки.
Снимите дефлектор.
Проверьте состояние термопары.

Частой причиной отказа термопары является загрязнение или повреждение датчика.

Рядом с газовой горелкой находятся два устройства. Один из них напоминает свечу зажигания в автомобиле. Используется для освещения плиты. Другой — термопара. Причинами его отказа могут быть:

загрязнение;
ущерб;
изменение типа газа;
повреждение датчика или клапана.

Если элемент термопары в газовой варочной панели загрязнен, его необходимо правильно очистить. Термопара представляет собой два куска металла, и для ее очистки необходимо провести по поверхности мелкой наждачной бумагой.

Возможно повреждение электропроводки прибора. Потертости, вызванные неправильной установкой, грызунами или домашними животными, возможны и другие причины повреждений.

После ремонта газового контроллера необходимо тщательно проверить прибор.

После проверки и возможной замены проводки необходимо правильно подключить термопару. В противном случае «холодный» и «горячий» контакты цепи будут находиться вне фазы. Подключите все плюсовые провода к плюсовой клемме. Подключите минусовые провода к минусовой клемме.

Правильно установленная термопара является залогом безопасной эксплуатации газовых приборов.

В зависимости от типа датчика цвет проводки может быть разным. В некоторых случаях изоляция может быть двойной и разных цветов. Но базовый слой всегда будет одним и тем же. В таблице приведены цвета основного изоляционного слоя.

Тип термопары	Цвет изоляции
	Плюс	Минус
J	белый	Красный
K	желтый	Красный
T	синий	красный
E	малиновый	Красный
S	черный	Красный
R	черный	Красный

Нетрудно запомнить, что цвет минусового провода всегда красный.

Устройство, принцип работы и основные типы

Термопара — это классический термоэлектрический преобразователь, используемый для измерения температуры в различных областях промышленности, науки, медицины, а также в системах автоматического управления и контроля газовых котлов, плит и горелок.

Его конструкция очень проста, и его можно легко сделать самостоятельно. Два проводника из разных материалов соединяются, образуя кольцо. Один из шарниров помещается в зону измерения, а другой подключается к измерительному устройству или передатчику.

Принцип работы термопары основан на термоэлектрическом эффекте или так называемом эффекте Зеебека. Он заключается в появлении напряжения на стыке двух проводников из разных металлов, которые соединены в кольцо. Если температура спая одинакова, то разность потенциалов равна нулю. Но если один из переходов поместить при более высокой или более низкой температуре, появляется ненулевое напряжение, пропорциональное разнице температур. Коэффициент пропорциональности различен для разных металлов и называется коэффициентом термоЭДС.

Основными материалами, используемыми для изготовления термопар, являются драгоценные и неблагородные металлы. Большинство их сплавов имеют довольно экзотические названия, которые очень нравятся составителям различных кроссов и сканвордов. В зависимости от того, какие пары металлов были использованы при их изготовлении, термопары делятся на несколько типов. Ниже приведена таблица с их основными типами, обозначениями и характеристиками:

В системах автоматизации газовых котлов, плит и бойлеров обычно используются термопары типа THA из хромель-алюмеля (тип K), THC из хромель-алюмеля (тип L), THC из железа и константана (тип J). Датчики из сплавов драгоценных металлов предназначены для работы при высоких температурах и в основном используются в литейном производстве и других отраслях тяжелой промышленности.

Некоторые твердотопливные модели, такие как эти, могут быть оснащены газовыми горелками, где термопары используются в качестве защиты от утечки газа.

Компенсация температуры холодного спая (КХС)

Компенсация холодного спая (CJC) — это компенсация, вводимая в качестве поправки к конечному показанию при измерении температуры на стыке свободных концов термопары. Это происходит из-за расхождения между фактической температурой холодного спая и расчетными показаниями из калибровочной таблицы для температуры холодного спая при 0°C.

CHS — это дифференциальный метод, при котором показания абсолютной температуры определяются по известному значению температуры холодного спая (другое название — эталонный спай).

Холодный спай термопары

Холодный спай часто является точкой, где свободные концы проводов термопары подключены к измерительному прибору.

Поскольку измерительный прибор в цепи термопары фактически измеряет разность напряжений между двумя разъемами, напряжение на холодном спае должно поддерживаться как можно более постоянным. Поддерживая напряжение на холодном спае постоянным, мы гарантируем, что отклонение в показаниях счетчика свидетельствует об изменении температуры на рабочем спае.

Если температура вокруг холодного спая меняется, напряжение холодного спая также изменится. В результате напряжение на холодном спае изменится. Следовательно, разница напряжения между двумя разъемами также изменится, что в конечном итоге приведет к неточному показанию температуры.

Для поддержания постоянной температуры холодного спая во многих термопарах используется компенсационный резистор. Резистор находится в том же месте, что и холодный спай, поэтому температура одновременно влияет и на спай, и на резистор.

Рабочий спай термопары (горячий)

Рабочий спай — это спай, на который воздействует процесс, температура которого измеряется. Поскольку напряжение, генерируемое термопарой, прямо пропорционально ее температуре, она генерирует большее напряжение, когда соединение горячее, и меньшее напряжение, когда оно остывает.

Преимущества

высокая точность измерений;
достаточно широкий диапазон температур;
высокая надежность;
простота обслуживания;
низкая стоимость.

Недостатки термопары

Недостатки термопары немногочисленны, особенно по сравнению с ее ближайшим конкурентом (температурными датчиками других типов), но они есть, и было бы несправедливо о них умолчать.

Например, разность потенциалов измеряется в милливольтах. Поэтому необходимо использовать очень чувствительные потенциометры. А учитывая, что не всегда возможно разместить измерительные приборы в непосредственной близости от места сбора экспериментальных данных, необходимо использовать какой-либо усилитель. Это вызывает ряд неудобств и приводит к ненужным затратам на организацию и подготовку производства.

Схема подключения термопары

Подключение потенциометра или гальванометра непосредственно к проводам.
Соединение с компенсационными проводами;
Подключение с помощью обычных медных проводов с термопарой, имеющей унифицированный выход.

Как работает датчик пламени в газовом котле

Ионизационный датчик пламени — это устройство, предназначенное для обеспечения безопасной эксплуатации газового котельного оборудования. Устройство контролирует наличие пламени и, в случае его обнаружения, автоматически отключает котел. Принцип работы датчика пламени газового котла заключается в следующем:

Функция основана на образовании ионов и электронов при воспламенении пламени. Образование ионного тока вызывает процесс притяжения ионов к ионизирующему электроду. Устройство подключается к детектору пламени;
Если монитор горения обнаруживает образование достаточного уровня ионов, котел работает нормально. Если уровень ионов падает, датчик блокирует котел.

Основными причинами срабатывания ионизационного датчика являются загрязнение клапана и неправильное соотношение газа и воздуха. Это также происходит, когда большое количество пыли оседает на аппарате для розжига.

Основные типы термопар для газового котла

В производстве термопар используются сплавы драгоценных и недрагоценных металлов. Определенные группы сплавов используются для конкретных температурных диапазонов.

Эти устройства делятся на несколько типов в зависимости от пар металлов, используемых при их изготовлении.

Для газовых котлов наиболее часто используются следующие типы.

Термопара типа E. Заводская маркировка TXKn, это пластины из хромеля и константана. Устройство предназначено для работы в диапазоне температур от 0°C и до +600°C;
Тип J. Это композит из железа и константана, обозначаемый TZHK. Он используется в диапазоне рабочих температур от -100°C до +1200°C;
Тип Kc, обозначаемый TXA, изготавливается из хромелевых и алюмелевых пластин. Температурный диапазон термопары типа K составляет от -200°C до +1350°C;
Тип L обозначается TCK. Компонентами являются хромель и копель. Они подходят для температур от -200°C до +850°C.

В тяжелой промышленности используются следующие типы:

Тип S, обозначенный TPP10, представляет собой платино-родиевый композит. Он используется в приложениях при температурах до +1700°C;
ТЭС типа S состоит из платино-родиевой композитной пластины. Изделие рассчитано на диапазон температур от -100°C до +1800°C.

Производятся также другие варианты подобных датчиков из сплавов драгоценных металлов, которые имеют важное значение в тяжелой промышленности и литейном производстве.

Термопара в системе газового контроля

При эксплуатации газовых приборов необходима энергонезависимая автоматика, которая быстро перекрывает подачу газа в случае внезапной потери пламени. Современные отопительные котлы с газовыми горелками оснащены системой контроля газа, состоящей из электромагнитного клапана и термопары. Компоненты электромагнитного клапана включают в себя:

сердечник с катушкой;
крышка;
возвратная пружина;
фитинги;
Резина, которая перекрывает подачу газа.

При нажатии кнопки подачи газа шток вдвигается в центр катушки, и пружина заряжается. Подающий клапан необходимо удерживать около 30 секунд, чтобы термопара нагрелась и на концах образовалось напряжение, удерживающее клапан внутри катушки. Термопара начинает остывать, если горелка гаснет. Что будет дальше:

это сопровождается падением напряжения на концах термопары;
возвратная сила пружины превышает электромагнитную силу, которая удерживает шток внутри катушки;
клапан возвращается в исходное положение и подача газа прекращается.

Вот как работает термопара в газовом котле. Система контроля газа с термопарой отличается высокой надежностью, не в последнюю очередь потому, что может работать без подключения к электросети.

Стандарты на цвета проводников термопар

Цветная изоляция проводника помогает отличить электроды термопары друг от друга для правильного подключения к клеммам. Стандарты в разных странах различны; не существует определенного цветового кода для проводников.

Точность измерения

Точность зависит от типа термопары, диапазона измеряемых температур, чистоты материала, электрических помех, коррозии, свойств разъема и процесса производства.

Термопаре присваивается класс допуска (стандартный или специальный), который определяет доверительный интервал измерения.

Таблица сравнения термопар

Выше мы рассмотрели типы термопар. У читателя, вероятно, возникнет резонный вопрос: почему существует так много типов термопар?

Это связано с тем, что заявленная производителем точность возможна только в определенном диапазоне температур. Именно в этом диапазоне производитель гарантирует линейную характеристику своего изделия. В других температурных диапазонах зависимость между напряжением и температурой может быть нелинейной, что обязательно скажется на точности. Необходимо учитывать, что материалы имеют разную степень плавкости, поэтому существует предел их рабочей температуры.

Для сравнения термопар были разработаны таблицы, в которых представлены основные параметры измерительных преобразователей. В качестве примера приведен один из вариантов таблицы для сравнения распространенных термопар.

Таблица 1.

Тип термопары	K	J	N	R	S	B	T	E
Материал положительного электрода	Cr-Ni	Fe	Ni-Cr-Si	Pt-Rh (13 % Rh)	Pt-Rh (10 % Rh)	Pt-Rh (30 % Rh)	Cu	Cr-Ni
Материал отрицательного электрода	Ni-Al	Cu-Ni	Ni-Si-Mg	Pt	Pt	Pt-Rh (6% Rh	Cu-Ni	Cu-Ni
Температурный коэффициент	40…41	55.2						68
Диапазон рабочих температур, ºC	от 0 до +1100	от 0 до +700	от 0 до +1100	от 0 до +1600	от 0 до 1600	от +200 до +1700	от -185 до +300	от 0 до +800
Температурные пределы, ºC	-180; +1300	-180; +800	-270; +1300	— 50; +1600	-50; +1750	-250; +400	-40; +900
Класс точности 1, в соответствующем диапазоне температур, (°C)	±1,5 -40 °C до 375 °C	±1,5 -40 °C до 375 °C	±1,5 -40 °C до 375 °C	±1,0 от 0 °C до 1100 °C	±1,0 от 0 °C до 1100 °C		±0,5 -40 °C до 125 °C	±1,5 -40 °C до 375 °C
±0,004×T 375 °C — 1000 °C	±0,004×T 375 °C — 750 °C	±0,004×T 375 °C — 1000 °C	±[1 + 0,003×T(T — 1100)] 1100 °C — 1600 °C	±[1 + 0,003×T(T — 1100)] от 1100 °C до 1600 °C		±0,004×T от 125 °C до 350 °C	±0,004×T от 375 °C до 800 °C
Класс точности 2 в соответствующем диапазоне температур, (°C)	±2,5 -40 °C до 333 °C	±2,5 -40 °C до 333 °C	±2,5 -40 °C до 333 °C	±1,5 от 0 °C до 600 °C	±1,5 от 0 °C до 600 °C	±0,0025×T 600 °C — 1700 °C	±1,0 -40 °C до 133 °C	±2,5 -40 °C до 333 °C
±0,0075×T 333 °C — 1200 °C	±0,0075×T от 333 °C до 750 °C	±0,0075×T от 333 °C до 1200 °C	±0,0025×T от 600 °C до 1600 °C	±0,0025×T от 600 °C до 1600 °C		±0,0075×T от 133 °C до 350 °C	±0,0075×T от 333 °C до 900 °C
Цветовая кодировка клемм IEC	Зеленый — белый	Черный — белый	Сиреневый белый	Белый — оранжевый	Белый — оранжевый	Нет	Коричневый — белый	Фиолетовый — белый

Как подключаются термоэлектрические преобразователи

При каждом новом соединении разнородных жил образуется холодный спай, и, как мы уже описывали, это влияет на правильность измерений. Для соединения лучше всего использовать провода того же состава, что и электроды.

Как правило, производители изначально оснащают датчики такими компенсационными проводами, их также можно приобрести в специализированных магазинах. Но, как мы уже говорили выше, это не имеет значения, если есть нормализующий преобразователь, корректирующая цепь на основе термистора. Достаточно вставить провода TP в гнезда таких узлов в соответствии с полярностью.

При подключении термистора измерительные цепи следует располагать ближе, чтобы длина кабеля была как можно меньше. В любом кабеле существует риск возникновения помех, и чем он длиннее, тем больше отклонение. Если радиочастотные помехи можно устранить с помощью экранирования, то акустические помехи устранить сложнее.

Схема подключения термопары может включать компенсационный термистор между клеммами приемника и точкой холодного сегмента. На эти компоненты одинаково влияет внешняя t°, поэтому такая деталь будет исправлять ошибки:

После подключения термопары к измерителю ее необходимо откалибровать, в Интернете есть специальные таблицы.

Маркировка термопар на схемах:

Обозначения ГОСТ:

Пример:

Как сделать термопару своими руками — Металлы, оборудование, инструкции

Большинство нагревательных и измерительных элементов, которые мы используем в быту, требуют специальных регулирующих элементов. Эти регуляторы (термопары) защищают оборудование от перегрева и сбоев.

Вы можете ознакомиться с его конструкцией и сделать термопару для мультиметра своими руками.

Описание и характеристики
Принцип работы
Изготовление термопары

Термопара — это устройство, состоящее из двух различных проводников, которые соединены в одной или нескольких точках компенсационными проводами.

Когда на одном конце проводника измеряется температура, на другом возникает напряжение определенной величины и интенсивности.

Это устройство используется для контроля температуры, а также для преобразования температуры в электричество.

Изготовить термопару в домашних условиях несложно. Нужно только помнить, что эти устройства изготавливаются из специальных сплавов, поэтому между напряжением и температурой существует предсказуемая и стабильная зависимость.

Датчики бывают разных типов. Они классифицируются в зависимости от типа металла, используемого для сплава

хромель — алюмель;
платина — родий — платина.

Состав также зависит от среды, в которой они используются — эти регуляторы применяются как в науке и промышленности, так и в быту — для котлов, бойлеров и печей.

Изготовление термодатчика

Чтобы сделать термопару своими руками, необходимо приобрести проволоку из подходящих материалов. Здесь важен диаметр, так как он определяет погрешность измерения температуры. Рекомендуется использовать проволоку меньшего диаметра, особенно если тестированию подлежат небольшие объекты.

Материал зависит от диапазона температур, который необходимо проверить. Наиболее распространенные варианты — хромель-алюмель, медь-константан. Само производство включает в себя изготовление компаунда, сплава двух проволок. Часто для этого используется какой-либо источник напряжения (например, автомобильный аккумулятор или трансформатор).

Дальнейшие шаги следующие:

Свободные концы многожильного провода подключаются к одному из полюсов источника напряжения;
Карандаш подключен к другому полюсу, который также подключен к графитовому карандашу.

Когда возникает электрическая дуга, провода термопары соединяются. Напряжение для подключения проводов подбирается экспериментально. Обычно оптимальное значение составляет 40-50 вольт, но оно может быть и меньше, так как зависит от материалов и длины изделия.

Еще один важный момент — помнить о безопасности. Очень важно не использовать слишком высокое напряжение и не прикасаться к оголенным проводам. Лучше изолировать их специальной лентой или намотать на керамические трубки.

Это самый простой и дешевый способ сделать термопару для мультиметра своими руками. Иногда провода термопары припаиваются паяльником. Но тогда вам дополнительно придется покупать специальный припой и соблюдать указанные температуры при эксплуатации.

Щупы для мультиметра

Электронные мультиметры используются в производстве, а также в повседневной жизни. Эти устройства отличаются простотой использования и надежностью. Но иногда показания тестеров начинают «плавать», прибор «отказывает» в работе. Часто неисправность мультиметра заключается в плохих щупах, где нарушены контакты, потрескалась изоляция кабеля. Бюджетные варианты мультиметров имеют простые электрические щупы. Ремонт тестера в этом случае прост. Достаточно заменить имеющиеся щупы на новые хорошего качества, с надежными проводами и разъемами.

Универсальные щупы

Большинство универсальных пробников поставляются в комплекте с мультиметром. Они используются для касания контактных точек на электрических цепях, платах и приборах. Контакты этих зондов выполнены в виде заостренных игл. Эти контакты имеют самый широкий спектр применения для мультиметра.

Как и все универсальные устройства, они имеют недостатки:

Относительно высокое сопротивление проводников;
Невозможность подключения к необходимым контактным точкам на устройствах и цепях;
Не всегда возможно подключение к микропроводным компонентам;
Плохая термостойкость изоляционного материала провода при случайном контакте с наконечником паяльника.

Эти наборы щупов для мультиметров, при всех их недостатках, недороги и поэтому популярны. Они хорошо подходят для простых работ, измерения напряжения, тока, проверки цепей и там, где легко доступны электрические или электронные компоненты и схемы.

Фирменные изделия

Высококачественные комплекты измерительных щупов поставляются в комплекте с различными измерительными принадлежностями, которые позволяют проводить более точные измерения в труднодоступных местах электронных плат, устройств и микропроводниковых цепей.

Эти наборы могут включать:

Переходники — наконечники, используемые для постоянного присоединения проводов, например, к источникам питания;
Тонкие игольчатые наконечники для доступа к небольшим контактным площадкам на печатных платах;
Зажимы «крокодил», которые подключаются к клеммам или контактам устройств;
Специальные зажимы для насадок для подключения к компонентам поверхностного монтажа — SMD электронным компонентам;
Пружинные зажимы для установки на контакты микросхем или монтажные платы.

Эти комплекты расширяют диапазон применения мультиметра и улучшают условия его работы. В то же время у наборов есть серьезный недостаток — высокая цена, которая иногда достигает нескольких тысяч рублей, что сравнимо с ценой самого мультиметра.

Наконечники-«крокодилы»

Самозажимные устройства, зажимы «крокодил», используются для легкого подключения к контактам электронных устройств, контактным штырям плат и приборов.

Здесь много крокодильих голов. Они могут различаться по размеру, быть голыми или изолированными. Зажимы «крокодил» для мультиметров изготавливаются из стали и латуни, могут быть позолоченными с покрытием из нитрида титана.

Как изготовить самодельные щупы

В некоторых случаях нет возможности приобрести дорогое фирменное оборудование и приходится делать удобные, надежные и долговечные стики для мультиметра своими руками.

Стандартные самодельные щупы

Для изготовления самодельных щупов можно использовать пластиковые корпуса для ручек или цанговые карандаши. Толстые швейные иглы служат в качестве щупов.

Для проводов щупов возьмите многожильный медный провод с силиконовой изоляцией или изоляцией из EPDM резины. Эти провода очень гибкие и не склонны к растрескиванию или излому.

Кроме того, они обладают хорошей механической устойчивостью к возможным ожогам при случайном контакте с горячим жалом. Для подключения проводов к мультиметру используются штекеры типа «банан».

Обратная сторона иглы зачищается, и к ней припаивается проволока. Для обеспечения безопасности припоя используется паяльный флюс на основе соляной кислоты или ортофосфорной кислоты. Узел помещается в корпус будущей оправки. Наконечник фиксируется термоклеем, эпоксидным или полиуретановым клеем.

Наденьте термоусадочную трубку-кувшин на выступающий из ручки провод и тщательно нагрейте. Закрепите другой конец провода с помощью припоя или винтовой клеммы в вилке-банане. Снова используйте термоусадочную трубку, чтобы плотно зафиксировать провод.

В результате вы получите удобные и надежные изделия.

Сопротивление провода должно быть в районе 0,05-0,08 Ом. Зонды изготавливаются в соответствии с требованиями конкретного пользователя. Такие провода для электронного мультиметра-тестера будут надежно служить пользователю в течение длительного времени.

Щупы для SMD-монтажа

Они используются для подключения SMD-компонентов микросборок, которые не имеют выводных проводов и припаиваются к печатным платам на клеммах. Они используются в виде специальных насадок-зажимов, прикрепленных к стандартным зондам.

Они надежно крепятся к торцевым штырькам SMD-компонентов.

При необходимости эти удлинители выводов можно использовать для точного измерения напряжения на SMD-компоненте. В случае с резистором знание его номинала позволяет легко рассчитать ток в цепи.

Общие понятия и конструкция

Термопара ГОСТ Р 8.585-2001 — это прибор для измерения температуры, состоящий из двух разнородных проводников, контактирующих друг с другом в нескольких или одной точке, которые иногда соединяются компенсационными проводами.

Когда одна из этих секций изменяет температуру, генерируется определенное напряжение.

Термопары часто используются для контроля температуры различных сред и для преобразования температуры в энергию, в частности, в электричество.

Коммерческий преобразователь стоит недорого, полностью взаимозаменяем, оснащен стандартными разъемами и может измерять широкий диапазон температур.

В отличие от большинства других методов измерения градуса, термопары с автономным питанием не требуют внешнего возбуждения.

Основным ограничением термопар является точность; вполне возможны погрешности до одного градуса Цельсия, что вполне достаточно для стандартного измерительного прибора или контроллера.

Основные характеристики устройства зависят от материала. Любая гетерогенная металлическая сборка будет создавать электрический потенциал, связанный с определенной температурой, и создавать сопротивление.

Термопары для практического измерения температуры создаются из специальных сплавов, которые имеют предсказуемую и повторяемую зависимость между температурой и напряжением.

Различные сплавы используются для разных температурных диапазонов, если вы хотите купить термопару, обязательно предварительно проконсультируйтесь с выбранным вами продавцом-консультантом.

Приборы обычно стандартизированы по эталонной температуре 0 градусов Цельсия; компании-производители часто используют электронные методы компенсации холодного спая для коррекции колебаний температуры на клеммах прибора.

Электронные приборы также могут компенсировать различные другие характеристики термопары, тем самым повышая точность и аккуратность измерений.

Термопары имеют широкий спектр применения: их используют в науке и промышленности; приборы могут измерять температуру печей, газовых колонок, спаев, турбин внутреннего сгорания, дизельных двигателей и других промышленных процессов. Эти термостаты также используются в частных домах, офисах и на предприятиях. Они также могут заменить термостаты в АОГВ и другом газовом отопительном оборудовании.

Изготовление термопары для мультиметра самостоятельно

Термопара, сделанная вручную, представляет собой датчик, в своей основе конструктивно похожий на заводской: два разных электрода, спаянных вместе.

Список материалов, инструментов:

Константин. Они находятся в старых советских низкоомных керамических резисторах ПЭВ-10 или аналогичных;
проволока, медь;
зажигалки: турбо («топка») и обычные.

Приемником данных может быть любой цифровой или аналоговый тестер. Используя такой ТА для мультиметра, можно измерить температуру тестируемого объекта.

Где взять проволоку

Чем меньше площадь поперечного сечения проводника, тем ниже точность ТС, так как влияние расположения проводника на теплопередачу снижается.

В нашем примере из этих сплавов взяты 2 проволоки:

Константин. Берем из старого керамического резистора ПЭВ-10. Сплав также содержит зарубежный аналог 1R00JSMT и подобные типы радиоэлементов. Некоторые такие радиоэлементы имеют нихром — он не подойдет;
медный провод: от намотки отработанных трансформаторов от бытовых приборов, от кабелей типа «витая пара».

Скрутка, сварка

Сделайте многожильный провод из 2 проводов. Припаяйте этот конец, так как жилы провода тонкие, и все, что вам понадобится, — это турбозажигалка, широко известная как «плита». У вас должна получиться круглая головка с капелькой. Затем отключите другие катушки, чтобы не было короткого замыкания.

Принцип работы уже был описан: при нагреве на горячем спае, т.е. капельной головке, создается разность потенциалов, инициирующая небольшой ток, который потечет по проводам к приемнику (мультиметру). Значения таких электричеств будут характеризовать конкретную температуру.

Другие способы сварки

Также можно спаять провода самодельным способом, например, используя лабораторные автотрансформаторы, автомобильный аккумулятор. К одному полюсу (+) такого источника подключите оба конца термопары, скрученные или механически. К другому полюсу подключите провод (-), соединенный с кусочком графита. Возникнет электрическая дуга, и произойдет сварка.

Сварочное напряжение подбирается экспериментально: начинайте с небольших значений 3-5 В и постепенно увеличивайте до желаемого результата. Оптимальное значение зависит от металла провода, его сечения, длины — обычно не более 40-50 В. Соблюдайте правила безопасности: не прикасайтесь к открытым участкам, не подавайте слишком большое напряжение. Для удобства опасные сегменты изолируются лентой, перемычками, керамическими трубками.

Хорошее соединение достигается путем нагрева проводов дуговым разрядом, зажиганием между ними и крепким (масляным) солевым раствором.

Другие сплавы для электродов

Выше мы привели пример с медно-константиевыми электродами. Термопару для измерения температуры своими руками можно изготовить и из проволоки других материалов (сплавы см. в таблице выше). Такие материалы продаются на узкоспециализированных коммерческих сайтах, но получить их все равно сложнее, наиболее доступными являются хромель и алюмель.

Проверка самодельной термопары для мультиметра

Подключите электроды собранного пробника к мультиметру таким же образом, как и щупы. Затем вы проверяете термопару, нагревая ее зажигалкой и наблюдая за показаниями тестера. В нашем случае мультиметр показал напряжение 50 мВ и ток 5 мкА, что является максимальным значением для данного устройства.

Калибровка

Можно откалибровать самодельную термопару и создать базу известных значений температуры, погрузив термометр в жидкость (для этого его нужно сильно нагреть). Остается сравнить t° с показаниями мультиметра и записать числовое согласие.

Post Views: 85