Schemata zur Einbeziehung und Kompensation von Thermoelementen

Wie es bekannt ist, Das Thermoelement enthält zwei VerbindungenUm die Temperatur an einem (dem ersten) der Verbindungspunkte korrekt und genau zu messen, ist es daher notwendig, den anderen (den zweiten) Verbindungspunkt auf einer konstanten Temperatur zu halten, sodass die gemessene EMF eine klare Funktion der Temperatur von nur ist die erste Kreuzung – die Hauptverkehrsstraße.

Um also im thermischen Messkreis Bedingungen aufrechtzuerhalten, in denen der parasitäre Einfluss der EMK der zweiten Phase („kalter Übergang“) ausgeschlossen wäre, ist es notwendig, die an ihm anliegende Spannung zu jedem Arbeitszeitpunkt irgendwie zu kompensieren . Wie es geht? Wie bringen wir die Schaltung in einen solchen Zustand, dass sich die gemessene Thermoelementspannung nur abhängig von Änderungen der Temperatur der ersten Verbindungsstelle ändert, unabhängig von der aktuellen Temperatur der zweiten?

Um die richtigen Bedingungen zu erreichen, können Sie auf einen einfachen Trick zurückgreifen: Legen Sie die zweite Verbindungsstelle (die Stellen, an denen die Drähte der ersten Verbindungsstelle mit dem Messgerät verbunden sind) in einen Behälter mit Eiswasser – in ein Bad voller Wasser mit Eis schwimmt immer noch darin. Somit erhalten wir an der zweiten Kreuzung eine praktisch konstante Schmelztemperatur des Eises.

Anschließend überwacht es die resultierende Thermoelementspannung, um die Temperatur der ersten (Betriebs-)Verbindung zu berechnen, da sich die zweite Verbindung in einem unveränderten Zustand befindet und die Spannung darin konstant ist. Das Ziel wird irgendwann erreicht, der Einfluss der „Vergleichsstelle“ wird ausgeglichen. Wenn Sie dies jedoch tun, wird es sich als umständlich und unbequem herausstellen.

Am häufigsten werden Thermoelemente immer noch in mobilen tragbaren Geräten, in tragbaren Laborinstrumenten verwendet, daher ist eine andere sanfte Option, ein Eiswasserbad, für uns natürlich nicht geeignet.

Und es gibt noch einen anderen Weg – die Methode, die Spannung aus der sich ändernden Temperatur der „Vergleichsstelle“ zu kompensieren: Schließen Sie in Reihe an den Messkreis eine Quelle zusätzlicher Spannung an, deren EMK die entgegengesetzte Richtung und Größe hat wird immer genau gleich der EMF der „Vergleichsstelle“ sein.

Wenn die EMK der „Vergleichsstelle“ kontinuierlich überwacht wird, indem ihre Temperatur auf andere Weise als mit dem Thermoelement gemessen wird, kann sofort eine gleiche kompensierende EMK angelegt werden, wodurch die gesamte parasitäre Querschnittsspannung des Stromkreises auf Null reduziert wird.

Doch wie kann man die „Cold Junction“-Temperatur kontinuierlich messen, um kontinuierliche Spannungswerte für die automatische Kompensation zu erhalten?

Passend dazu Thermistor oder WiderstandsthermometerEs ist an eine Standardelektronik angeschlossen, die automatisch eine Ausgleichsspannung in der erforderlichen Größe erzeugt. Und obwohl eine Kaltstelle nicht unbedingt im wahrsten Sinne des Wortes kalt ist, ist ihre Temperatur normalerweise nicht so extrem wie die einer Arbeitsstelle, sodass selbst ein Thermistor normalerweise in Ordnung ist.

Für Thermoelemente, deren Aufgabe es ist, den Messkreis mit der genau entgegengesetzten Spannung zu versorgen, stehen spezielle elektronische Kompensationsmodule für „Eisschmelztemperaturen“ zur Verfügung.

Der Wert der Kompensationsspannung eines solchen Moduls wird auf einem solchen Wert gehalten, dass die Temperatur der Verbindungspunkte der zum Modul führenden Thermoelemente genau kompensiert wird.

Die Temperatur der Anschlusspunkte (Klemme) wird mit einem Thermistor oder Widerstandsthermometer gemessen und automatisch die exakt benötigte Spannung in Reihe in den Stromkreis eingespeist.

Für einen unerfahrenen Leser scheint dies zu viel Aufwand zu sein, um das Thermoelement einfach genau zu verwenden. Vielleicht wäre es sinnvoller und noch einfacher, sofort ein Widerstandsthermometer oder den gleichen Thermistor zu verwenden? Nein, einfacher und sinnvoller ist es nicht.

Thermistoren und Widerstandsthermometer sind mechanisch nicht so robust wie Thermoelemente und haben zudem einen kleinen sicheren Betriebstemperaturbereich. Tatsache ist, dass Thermoelemente eine Reihe von Vorteilen haben, von denen zwei die wichtigsten sind: ein sehr großer Temperaturbereich (von –250 °C bis +2500 °C) und eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit, die heute weder von Thermistoren noch erreicht werden kann von Widerstandsthermometern, noch von anderen Sensoren.Typen in der gleichen Preisklasse.