Þermopararaðun

Skilgreining

Þermokúppavæði er skilgreint sem mælavæði sem notar þermokúppu til að ákveða hitastig, straum og spenna. Þetta marghæfilega væði getur gerst mælingar bæði í víxlaströmun (AC) og beinnri strömun (DC), sem gerir það gagnlegt fyrir stóra fjöldi notanda.

Grundvallaratriði um þermokúppur

Þermokúppa er rafmagnsvæði sem samanstendur af tveimur snörum úr mismunandi málmum. Virknin hennar byggist á grunnatriði: á skurðpunktinum þar sem að tveir ólíkir málar munast, er hitorka umbreytt í raforku. Þessi atburður, sem kallað er Seebeck-effekt, er grunnur virkni þermokúppuvæða, sem leyfir þeim að mæla nákvæmlega hitastig og aðra rafmagnsparametrar með því að nota rafspennu sem myndast á málaskurðpunktum.

Virknisatriði

Til að mæla stærð rafstraums fer straumurinn sem skal mæla gegnum skurðpunkt þermokúppunnar. Eftir því sem straumurinn fer, myndast hiti innan hitakerfisins. Í svar við það framleiðir þermokúppan rafspennu (emf) við úttakspunktana sína. Þessi framleidd emf er svo mæld með Permanent - Magnet Moving - Coil (PMMC) væði. Stærðin á þessari emf er beint hlutfallsleg við bæði hitastigið í skurðpunkt þermokúppunnar og kvadratrótarmiðgjuða (RMS) gildi mælda straumsins.

Aðal kostir

Einn af mestu kostum þermokúppuvæða er einkennilegt fyrir mælingar á háfrekastöðu straum og spennu. Þessi væði sýna betri nákvæmni við frekastöðu yfir 50Hz, sem gerir þau fullkomn orðuð fyrir notkun þar sem nauðsynlegt er að mæla nákvæmlega háfreka rafmagnsparametrar.

Stefnuskipulag virkni hita-rafmagnsvæða

Myndun hita-emf gerist innan spor sem samanstendur af tveimur ólíkum málmum. Hitastigin í skurðpunkt þar sem málin munast er mikilvægt í heildarvirkninu og er aðalþáttr til að skilja hvernig væðið virkar.

Látum a og b vera fastar sem verða ákveðnar af eiginleikum mála sem notað eru í þermokúppunni. Venjulega liggur gildi a milli 40 og 50 mikrovolt, en b hefur gildi í bilinu nokkrar titlur upp í tvær hundraðar mikrovolt per gráðu Celsius squared μV/C°2.

Táknum Δθ sem hitastigsbreytingu á milli varma og kalda skurðpunkta þermokúppunnar. Byggð á þessu, geta verið leiddir út relevant hitastigsatriði eins og hér fyrir neðan.

Hitakerfið myndar hita, og magnið hita sem myndast er beint hlutfallsleg við produkt kvadrat kvadratrótarmiðgjuða (RMS) gildis straums (I) og motstandar (R) hitakerfisins, táknað með formúlu I2R. Þar af leiðandi er stígull hitastigsins einnig beint hlutfallsleg við hita sem myndast af hitakerfinu. Þessi tengsl er grunnur til að skilja hvernig hitakerfið virkar og áhrif á hitastig í kerfinu, sem setur skýrt tengsl milli rafmagns inntaks og hita úttaks.

Þermokúppuvæðið hefur tvo skurðpunkta, kalda og varma. Misheitið milli þessara tveggja skurðpunkta er táknað sem

Gildi b er mjög litilt í samanburði við a og er því húnin. Hitastigið í skurðpunkt er táknað sem

Bogningur Permanent - Magnet Moving - Coil (PMMC) væðis er beint hlutfallsleg við rafspennu (emf) sem framleidd er við úttakspunktana. Þetta tengsl merkir að eins og framleidd emf stækkar eða minnkar, bogningurinn í snaran væðisins breytist í samræmi. Stærkt, getur bogningur snaran innan slíkra væða verið lýst með eftirtöku jöfnu, sem inniheldur raunverulegu stefnur sem stjórna svari væðisins við rafmagns inntak.

Hér er K3 - aK1K2R) fasti gildi. Þessi eiginleiki gefur vökvina að væðið sýni ferningslaga svar, sem merkir að úttakið á væðinu breytist eins og ferningur inntaksstærðar (svo sem straum eða spenna).

Bygging hita-rafmagnsvæða

Hita-rafmagnsvæði er aðallega samsett af tveimur grunnatriðum: hita-rafmagnselementinu og mælanúmerinu. Þessi tveir hlutar vinna saman til að leyfa nákvæmar mælingar á rafmagns- og hita-einingum.

Hita-rafmagnselement

Fjórir mismunandi tegundir hita-rafmagnselementa eru algenglega notaðar í þermokúppuvæðum. Hver tegund hefur sín eigin eiginleika og virknisatriði, sem eru lýst hér fyrir neðan.

Samskiptategund

Samskiptategund hita-rafmagnselements notar sérstakt hitakerfi. Svo sem myndin að neðan sýnir, er skurðpunktur þermokúppunnar kominn í beint samskipti við hitakerfið. Þetta beint samskipti auðveldar hreinskeypt hitamengunar frá hitakerfinu til skurðpunkts þermokúppunnar, sem er mikilvægt til að nákvæmlega umbreyta hitaorku sem myndast af hitakerfinu í rafmagnssignali (rafspenna eða emf) sem mælanúmerið getur mælt.

Aðgerðir rafhitakerfis

Rafhitakerfið tjánir eftirtöku mikilvægar aðgerðir innan hita-rafmagnsvæða:

• Orkubreyting: Það virkar sem aðalhluti í að umbreyta raforku í hita. Þessi umbreyting er upphafsstegi í ferlinu sem leyfir mælingu á rafmagnseiningum með hitaefnum.

• Hita-rafmagnsbreyting: Með notkun Seebeck-effekts er hitaorkan sem myndast af hitakerfinu síðan umbreytt í raforku. Þessi umbreyting gerist í skurðpunkti þermokúppunnar, þar sem hitastigsbreytingin milli varma og kalda skurðpunkta myndar rafspennu (emf).

• Væðisvirkn: Úttakspunktar þermokúppunnar eru tengdir við Permanent - Magnet Moving - Coil (PMMC) væði. Lítill mætti raforkunnar sem myndast er notað til að bogna peilinu á PMMC væðinu. Þessi orka er geymd í fjöru væðisins, sem hjálpar við að halda peilinu á réttum stað og sýna mælanúmerið.

Tegundir hita-rafmagnselementa

Ósamskiptategund

Í ósamskiptategund hita-rafmagnsvæða er engin beint rafmagnskerfi milli hitakerfisins og þermokúppunnar. Þessi tveir hlutar eru aðskilnir með rafmagnsskydd. Enskiljangetið gefur rafmagnsskydd, en hefur einnig áhrif á virknissvið væðisins. Samanborðað við samskiptategundir, gerir ósamskiptadregin kerfi væðinu lægra sensibiliteti við breytingar á mælanúmerinu og hækkar svara tíma. Þetta er vegna þess að hitamengun frá hitakerfisins til þermokúppunnar er minni ef skydd er til staðar.

Evakuert hitaelement

Í evakuert hita-rafmagnsvæði eru bæði hitakerfið og þermokúppan inn í tösku af tökuglasi. Þetta evakuert umhverfis athugaðar mikilvægan virkni væðisins. Með að eyða lofti, minnkast hitamengun vegna hreyfingar og mengunar. Þannig getur hitakerfið haldið hita sínum lengur, sem tryggir nákvæmari og öruggari hita fyrir þermokúppuna. Þessi staðfest hitagerð leiðir til nákvæmari og öruggari mælingar yfir tíma.

Bruggtegund

Í bruggtegund hita-rafmagnsvæða fer rafstraumurinn beint gegnum þermokúppuna. Sem straumurinn fer, stækka hitastigið í þermokúppunni. Magnið á þessari hitastigsbreytingu er beint hlutfallsleg við kvadratrótarmiðgjuða (RMS) gildi straumsins. Þetta beint tengsl milli straumsins, hitastigsbreytingar og rafmagnsúttaksins frá þermokúppunni er grunnur hvernig þessi væði nákvæmlega mæla rafmagnseiningar, sem veitir örugg og hagnýtt aðferð fyrir ýmsar mælingar.

Kostir hita-rafmagnsvæða

Hita-rafmagnsvæði bera mörg kost, sem gerir þau gagnleg orðuð fyrir rafmagnsmælingar og greiningu:

• Beint RMS sýn: Einn af aðal kostum er að vera hægt að sýna kvadratrótarmiðgjuða (RMS) gildi spennu og straums beint á vél. Þessi eiginleiki einfaldar mælingar, sem leyfir notendum að fljótt og nákvæmlega ákveða þessa mikilvæg rafmagnsparametrar án að þurfa að reikna eða nota flókin umbreytingar.

• Ondugd við sveiflaða rafmagnsreikind: Þessi væði eru sjálfkrafa ofbeldislaus við sveiflaða rafmagnsreikind. Þessi andugd tryggir nákvæmari og öruggari mælingar, þar sem ytri rafmagnsreikind ekki á áhrif á virknina eða skýra niðurstöðurnar. Í umhverfum þar sem rafmagnsreikind er algeng, svo sem nær rafmagnsvélar eða rafleysur, verður þessi kostur sérstaklega mikilvæg.

• Breitt svæði fyrir straummælingar: Hita-rafmagnselementin sem notað eru í þessum væðum leyfa breitt svæði fyrir straummælingar. Hvort sem það er að meðaltali straum eða hástraum, hita-rafmagnsvæði geta nákvæmlega tekið og sýnt viðeigandi gildi, sem gerir þau hagný fyrir ýmsa rafmagnarkerfi og tilraunasetningar.

• Hátt sensibiliteti: Hita-rafmagnsvæði sýna hátt sensibiliteti, sem leyfir þeim að greina jafnvel smá breytingar á rafmagnseiningum. Þessi sensibiliteti er mikilvæg fyrir nákvæmar mælingar í aðferðum þar sem smá breytingar í spenna eða straumi geta haft mikil áhrif, svo sem í rannsóknarverkefnum eða í reglugeri aðrar rafmagnsvæði.

• Notkun til reglugeri potensíometra: Þau eru mjög hagný fyrir reglugeri potensíometra. Með notkun nákvæmlegra staðlaðra cella, geta hita-rafmagnsvæði hjálpað að tryggja rétt virkn og nákvæmni potensíometra, sem eru grunnatriði í mörgum rafmagnskerfum fyrir reglugeri spennu og mælingar.

• Frekastöðulaus virkn: Hita-rafmagnselement eru laus af frekastöðufelum, sem leyfir þessi væði að vera notað yfir stórt frekastöðusvæði. Þessi eiginleiki gerir þau viðeigandi fyrir aðferðir sem innihalda víxlastöðu (AC) signali af mismunandi frekastöðu, frá lágfrekastöðu orkukerfum til háfreka rafmagnskerfa.

Mankstæði hita-rafmagnsvæða

Tilteknu kosti hita-rafmagnsvæða, hafa þau einn mikilvæg mankstæði:

• Lágur yfirbyrjunarsvæði: Samanburðið við aðra tegundir rafmagnsmælingarelementa, hafa hita-rafmagnsvæði lág yfirbyrjunarsvæði. Þetta merkir að þau eru meira áhættu fyrir skemmdir eða ónákvæmar lesingar þegar þeir eru settir undir rafstraum eða spenna sem fer yfir markmæli þeirra. Þar af leiðandi, verður að fara með varu og taka réttar skyddsáætlun þegar þessi væði eru notuð í aðferðum þar sem yfirbyrjunarforstæði gætu komið fyrir til að forðast mögulega skemmdir á væðinu eða brotin mælingar.