عمل مزدوج حراري أو دارة بيرومتر

لعمل مقياس لدرجة حرارة الفرن ، يجب أن يكون عنصر الاستشعار قويًا بشكل خاص بحيث يكون قادرًا على تحمل درجات الحرارة المرتفعة للغاية التي يتم تطويرها بشكل عام في الأفران والأفران.

ما هو الفرن

تستند دائرة البيرومتر الموضحة هنا إلى مبدأ المزدوج الحراري الذي يمكن استخدامه لقراءة درجات الحرارة المرتفعة مباشرةً من الفرن أو من مصادر درجات الحرارة المرتفعة المماثلة.

تشرح المقالة مفهومًا مباشرًا تم إدراجه منذ فترة طويلة جدًا لقياس درجات الحرارة المرتفعة كما هو الحال في الأفران والأفران. تصميم الدوائر مرفق هنا.

الفرن كما نعلم جميعًا هو جهاز أو غرفة يتم فيها توليد درجات حرارة عند مستويات عالية جدًا. يمكن أن تكون الأفران من عدة أنواع مختلفة ، بدءًا من تلك المستخدمة في المنازل إلى الأنواع الصناعية المرتبطة أساسًا بمعالجة المعادن والسبائك والخامات وما إلى ذلك.

ترتبط الأفران المستخدمة في المنازل (وتسمى أيضًا الغلايات) فقط برفع درجة حرارة الداخل إلى مستويات مناسبة ، وبالتالي فهي لا تتضمن مستويات درجة حرارة حرجة للغرض المطلوب.

ومع ذلك ، في الأفران الصناعية ، إذا كان مستوى درجة الحرارة يميل إلى التعثر ، فقد يؤدي ذلك إلى عواقب وخيمة ويتسبب في تلف المخرجات المعالجة. لذلك ، يجب مراقبة درجة الحرارة داخل هذه الأفران من خلال بعض الوسائل المناسبة ، ويفضل أن يكون ذلك من خلال الإلكترونيات.

ما هو تأثير سيبيك

في عام 1821 ، لاحظ الباحث توماس يوهان سيبيك أنه عندما يتم دمج معدنين مختلفين أو ربطهما في نهايتيهما لتشكيل تقاطعين متعاكسين وعندما يتم تسخين أحد التقاطعات بينما يتم تبريد الآخر ، يبدأ التيار في التدفق عبر النظام.

تم تأكيد ذلك من خلال وضع بوصلة بالقرب من أحد المعادن المذكورة أعلاه مما أدى إلى حدوث انحرافات أثناء العملية.

تم أيضًا البحث في هذه الظاهرة لاحقًا وتسميتها على اسم العلماء المعنيين باسم تأثير بلتيير وتومسون.

كيف يعمل مستشعر الازدواج الحراري

توضح الأمثلة التالية كيفية حدوث هذه الظاهرة: ضع في اعتبارك معدنين مختلفين ، النحاس والألمنيوم. دع المعادن تتشكل في حلقات وربطها في نهاياتها عن طريق التواء كما هو موضح في الشكل.

الآن كما هو موضح أعلاه ، افترض أن أحد الوصلات قد تم تسخينه ، مع الحفاظ على الوصلة الأخرى في درجة حرارة الغرفة ، يمكن تأكيد تدفق التيار ببساطة عن طريق إدخال مقياس ميللي في أي مكان في السلسلة مع 'الدائرة' أو كما هو موضح في الرسم التخطيطي.

ومع ذلك ، فإن مقياس التيار الكهربائي يحدد ويقيس تدفق التيار فقط ، وإذا أردنا قياس الجهد أو فرق الجهد عبر الأسلاك ، فسيتعين علينا استخدام مقياس الفولتميتر أو بالأحرى مقياس الفولتميتر الملي وتوصيله كما هو موضح في الرسم البياني التالي.

هنا يمكننا أن نرى أنه تم فتح التقاطع الثاني للدائرة أعلاه وتم تكوين المحطات الناتجة باستخدام محطات الفولتميتر.

تبدو التوجيهات والمبادئ المذكورة أعلاه واضحة ومباشرة وبديل سهل لقياس درجات الحرارة المرتفعة.

عيوب جهاز الاستشعار الحراري

ومع ذلك ، فإن النظام باعتباره عيبًا كبيرًا ، نظرًا لأن الظواهر بأكملها تعمل واستنادًا إلى الاختلافات في درجات الحرارة في التقاطعات المعنية ، يعني أن إدخال أي تقاطعات أخرى سيؤثر بشكل مباشر ويتداخل مع القراءات الفعلية للنظام.

عندما نقوم بتوصيل أطراف العداد بالنهايات الحرارية الموضحة أعلاه ، تعمل الوصلات بشكل فردي كوصلين إضافيين ، مما يؤدي إلى غرس نقطتي استشعار أكثر لدرجة الحرارة ، والتي قد تضيف أو تنقص القراءات من الاستشعار الفعلي الذي يحدث في الطرف الآخر.

ولكن بعد قولي هذا ، يمكن تصحيح الظروف عن طريق الحفاظ على وصلات العداد قصيرة قدر الإمكان. هذا يعني أنه إذا كانت أسلاك العداد صغيرة تمامًا أو بعبارة أخرى إذا كان العداد متصلًا بشكل مباشر عبر نهايات المزدوجة الحرارية ، فيمكن أن تجعل الاختلافات صغيرة بشكل لا يمكن إهماله ويمكن تجاهله.

على الرغم من تجنب هذا المبدأ عادةً ويتم تصحيح المشكلة عن طريق موازنة الاضطراب من خلال شبكة جسر ويتستون. ومع ذلك ، من خلال تجربتنا ، من أجل الحفاظ على المضاعفات إلى الحد الأدنى ، يمكننا عمل مقياس درجة الحرارة المقترح من خلال دمج روابط المزدوجة الحرارية مباشرة مع نقاط إنهاء العداد.

نحن نستخدم طريقة غير عادية ولكنها فعالة للغاية لاختيار قضبان طويلة من معدنين مختلفين ، مما سيساعدنا على عزل العداد عن حرارة الفرن إلى مسافة آمنة ، ومع ذلك ننتج قراءة دقيقة بدرجة معقولة لدرجة الحرارة المقاسة

كيف تصنع بيرومتر باستخدام مستشعر حراري

سيوضح لك الشرح التالي الإجراء بأكمله:

سوف تحتاج إلى المواد التالية لعمل مقياس درجة حرارة الفرن الذي تمت مناقشته:

أعواد النحاس والألومنيوم - يبلغ طول كل منها قدمين ونصف ، وقطرها نصف سنتيمتر.

مقياس التيار الكهربائي - 1 مللي أمبير ، FSD ، مقياس نوع الملف المتحرك.

كتلة خشبية بمقابض ، مثقوبة بشكل مناسب من خلال فتحات لتقوية القضبان المعدنية.

يوضح الإجراء التالي كيفية عمل مزدوج حراري أو دائرة بيرومتر.

إجراءات البناء البيرومتر:

استخدام ورق رمل نظيف من القضبان المعدنية برفق بحيث يتم كشط أي كربون أو طبقات تآكل ، وتصبح المعادن لامعة نظيفة.

باستخدام زوج من كماشة الأنف ، قم بثني المعادن بعناية بزاوية معينة (كما هو موضح في الرسم التخطيطي) وقم بلف الأطراف بإحكام باستخدام الزردية.

في هذه الحالة ، ستكون القضبان في وضع ضعيف تمامًا وستحتاج إلى التعزيز في الأطراف الحرة ، حتى لا يتفكك التقاطع.

يتم ذلك عن طريق توجيه القضبان برفق عبر فتحات كتلة خشبية ذات أبعاد جيدة ، ويجب اختيار الحفر بحيث تمر القضبان بشكل مريح من خلالها.

يمكن الآن تثبيت العداد بشكل مناسب فوق الكتلة الخشبية نفسها ونهايات القضيب متصلة أيضًا بأطراف العداد.

نظرًا لأن العداد المتصل هو مقياس التيار ، سيتطلب مقاومًا محسوبًا بشكل مناسب عبر أطرافه ، لذلك يمكن ترجمة الجهد عبره إلى فرق جهد يمكن قراءته أو جهد يتوافق مباشرة مع درجة الحرارة المستشعرة في الطرف الأقصى من المزدوج الحراري.

يجب أيضًا معايرة مقياس العداد خطيًا وفقًا لمؤشرات درجة الحرارة المقابلة.