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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Termómetro electrónico universal. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Reguladores de potencia, termómetros, estabilizadores de calor El termómetro que se describe aquí le permite medir la temperatura en puntos individuales del motor, el transformador, la carcasa del transistor, el diodo, la punta del soldador y otros dispositivos. Rangos de temperaturas medidas - 0...100°С y 0...1000°С. El sensor de temperatura del termómetro es un termopar de cromo-alumel soldado a partir de cables con un diámetro de 0.2 mm. El valor de la FEM creada por el termopar es proporcional, como se sabe, a la diferencia de temperatura entre los extremos "caliente" y "frío" del mismo. El termómetro electrónico en cuestión dispone de compensación automática de la temperatura de los extremos fríos del termopar t. ("habitación") con eso. de modo que el dispositivo de medición indique la temperatura del objeto t. y no su diferencia: t - t. El diagrama esquemático del termómetro se muestra en la figura.
Consta de un puente de medida (VT1, VT2, RK1, R1-R5). estabilizador de voltaje para su suministro (VT3, VT4, R6), termopar VK1. amplificador de voltaje (DA1, DA2, R7-R11, SA1), microamperímetro PA1, interruptor de encendido SA2 y fuente de alimentación GB1. Se incluyen un termistor de cobre RK1 y una resistencia R3 en los brazos inferiores del puente de medición, y los estabilizadores de corriente de estas resistencias en los transistores VT1 y VT2 se incluyen en los brazos superiores. y en su diagonal de medición: un termopar VK1 y entradas no inversoras de microcircuitos DA1, DA2 del amplificador de voltaje. Debido a la muy alta impedancia de entrada del amplificador, prácticamente no hay corriente en la diagonal de medición y su voltaje de entrada (Uw) no se ve afectado por la caída de voltaje en las resistencias R3. Conductores RK1 y termopar. La unión fría del termopar debe estar en la carcasa del termómetro. Cuando la temperatura t cambia (a una t constante), el voltaje en el termistor RK1 (Urk1) y el EMF del termopar E cambian en antifase para que su suma siempre permanezca constante. Para que cero en la escala del dispositivo de medición PA1 corresponda a una temperatura de 0 ° C y las lecturas del termómetro no dependan de la temperatura tk, el voltaje en la resistencia R3 se establece igual a URz \u10d UPC1 \u1d K / LRx. (1). donde Urk0o - tensión en RK1 a t.=1°C; K - coeficiente de potencia termoeléctrica del termopar: LRK1 - coeficiente de temperatura de resistencia de la resistencia RK1. La dependencia (3) es válida si se observa la siguiente desigualdad: LRk2 "LR1 (3). Esta condición se puede cumplir fácilmente si RK1 se enrolla con un cable de cobre y la resistencia MLT se usa como R2. Si los requisitos (3) y (8) se cumplen, la tensión de entrada Uk = K t (0).La misma tensión se aplicará a la resistencia R10 (en el rango de temperaturas medidas 9 ... 0CGS) o a la resistencia P1000 (en el rango 1 ... 2X) Dado que el amplificador operacional DA1 está conectado de acuerdo con el circuito seguidor de voltaje, y el amplificador operacional DA10, de acuerdo con el esquema de un amplificador no inversor, por lo tanto, la corriente en el circuito de retroalimentación RA8. R9 será igual a: loc = Uin / R, donde R es la resistencia de la resistencia R3 o R1 Teniendo en cuenta la igualdad (XNUMX) ╡os \uXNUMXd K t / R, es decir, la corriente a través del microamperímetro PAXNUMX es directamente proporcional a la temperatura del objeto t. Como PA1, se utilizó un microamperímetro de 100 μA. La resistencia RK1 está enrollada en una placa de textolita de 20 mm de espesor de 10x1 mm con un cable de cobre aislado de 0.1 mm de diámetro hasta una resistencia de 60 ... 100 ohmios. El transistor VT3 se incluye como regulador de voltaje del puente de medición. Sus funciones pueden ser realizadas por cualquier transistor de silicio de baja potencia con un voltaje de ruptura de la unión base-emisor por debajo de 7 V. Transistores VT1, VT2, VT4: cualquier transistor de efecto de campo de baja potencia con unión pn Tensión de corte VT1. VT2: no más de 4 V. a VT4: no más de 2 V. La suma del voltaje de corte del transistor VT4 y el voltaje de estabilización del transistor VT3 debe ser menor que el voltaje de la batería GB1. y cuanto menor sea esta cantidad, cuanto más profunda sea la descarga de la batería, el termomef permanecerá operativo. Los amplificadores operacionales de micropotencia se utilizan solo por razones de consumo mínimo de energía. Cuando se alimenta el termómetro desde la red eléctrica como DAI, DA2, es deseable utilizar amplificadores operacionales de precisión. Resistencias de corte R2, R5, R8, R9 - multivuelta - SP5-2V u otras similares. Las resistencias restantes son MLT-0.125. El ajuste del termómetro comienza con el cálculo de la tensión UR3. Para el termopar "cromel-alumel" K = 4.065 10-2 mV/°C. Para cobre LRK1 = 4.3 10-3/°С. Usando la igualdad (1). obtenemos URc =4.065 10-2/ 4.3' 10-3 = 9,453 mV. A continuación, cerrando el interruptor SA2. un voltímetro (preferiblemente digital) se conecta en paralelo con la resistencia R3 y el voltaje calculado se establece con la resistencia R5 con la mayor precisión posible. Después de eso, el interruptor SA1 se mueve a la posición "100°". baje la unión del termopar a un recipiente con hielo derretido y la resistencia R2 ajuste la flecha del microamperímetro PA1 a 0. Si la resistencia R2 o P5 no tiene suficientes límites de control, entonces la resistencia R1 o R4 debe reemplazarse según corresponda. Luego, la unión del termopar se baja a un recipiente con agua hirviendo y la resistencia R8 coloca la flecha PA1 en la última división de la escala: 100 μA. Además, sin quitar el termopar del agua hirviendo, cambie SA1 a la posición "1000 °" y la resistencia R9 configure la flecha PA1 a 10 μA. Esto completa la configuración. Durante el funcionamiento del dispositivo, la flecha PA1 que sale de la escala en el límite de medición de 100 ° C a temperatura ambiente indica que la batería GB1 está descargada y necesita ser reemplazada. El voltaje de suministro máximo del termómetro está determinado por el voltaje de suministro permitido de la OU (para microcircuitos K140UD12 UMa.c = 15 V) o el voltaje de puerta de drenaje permitido del transistor VT4 más el voltaje de estabilización de la transición base-emisor de el transistor VT3. El voltaje de suministro mínimo es diferente de la suma del voltaje de estabilización VT3 y el voltaje de corte del transistor VT4 (el Umin del autor fue de 7,5 V) La corriente consumida por el termómetro es de 0,6 ... 0,9 mA. Al medir temperaturas negativas, se deben intercambiar los extremos de la conexión del termopar al termómetro. El termopar de cromel-alumel fue utilizado por el autor debido a su alta temperatura de operación (hasta 1300°C). Si el límite de temperaturas medidas no supera los 500 ° C, puede tomar un termopar Chromel-Kopel o soldar un termopar de otro par de metales disponibles (aleaciones). Es obvio que el nuevo par tendrá un valor diferente del coeficiente termoEMF K y, en consecuencia, un valor diferente de Ug. El valor del coeficiente K se puede calcular tomando del manual los valores termoEMF de estos metales emparejados con platino y restándolos entre sí, o determinando el valor de K experimentalmente. Para hacer esto, el termopar debe conectarse a un milivoltímetro digital y colocarse primero en un recipiente con hielo derretido, y luego en un recipiente con agua hirviendo, registrando cada vez las lecturas del voltímetro (teniendo en cuenta el signo). Luego, debe encontrar la diferencia entre los valores obtenidos y dividirla por 100. En conclusión, me gustaría señalar las ventajas de un termopar sobre otros sensores de temperatura. En primer lugar, pequeñas dimensiones (el diámetro de la bola de soldadura del termopar soldada a partir de un cable con un diámetro de 0,2 mm no supera los 0,5 mm; si el cable es más delgado, la bola será más pequeña). En segundo lugar, la intercambiabilidad, es decir, la posibilidad de conectar periódicamente a un termómetro cualquier número de termopares instalados en diferentes objetos o en diferentes puntos de un objeto. Con termistores semiconductores o diodos, esto no es posible debido a la dispersión de sus parámetros. En tercer lugar, la alta temperatura de funcionamiento, que hace que el termopar sea indispensable cuando se miden temperaturas superiores a 15°C. Cuarto, costo insignificante y facilidad de fabricación y reparación. En quinto lugar, en la gran mayoría de los casos, no es necesario aislar el termopar del entorno, incluso cuando se mide la temperatura de los electrolitos. Debido al pequeño valor de termoEMF, el proceso electroquímico en el termopar es imposible, por lo tanto, el electrolito no lo cierra, por supuesto, siempre que los materiales del termopar en sí no interactúen químicamente con este electrolito. Autor: V. Burkov, Ivanovo
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