Fer un termoparell o un circuit de piròmetre

Per fabricar un mesurador de temperatura del forn, cal que l'element sensible sigui particularment robust per poder suportar les altes temperatures extremes generalment desenvolupades en forns i forns.

Què és un forn

El circuit d’un piròmetre que s’explica aquí es basa en un principi de termoparell que es pot utilitzar per llegir altes temperatures directament des del forn o fonts similars d’alta temperatura.

L’article explica un concepte senzill que s’incorpora des de fa molt de temps per mesurar altes temperatures com en forns i forns. El disseny del circuit s'inclou aquí.

Un forn com tots sabem és un dispositiu o una cambra on es generen temperatures a nivells molt elevats. Els forns poden ser de molts tipus diferents, des dels que s’utilitzen a les llars fins als tipus industrials que s’associen fonamentalment al processament de metalls, aliatges, minerals, etc.

Els forns que s’utilitzen a les cases (també anomenats calderes) només s’associen a elevar la temperatura de l’interior a nivells adequats i, per tant, no comporten nivells crítics de temperatura per a la finalitat requerida.

Tanmateix, amb forns industrials, si el nivell de temperatura tendeix a trontollar, es poden produir greus conseqüències i causar danys a la producció processada. Per tant, la temperatura a l’interior d’aquests forns s’ha de controlar mitjançant alguns mitjans adequats, preferentment mitjançant electrònica.

Què és l’efecte Seebeck

L’any 1821, l’investigador Thomas Johann Seebeck va observar que quan dos metalls diferents es fusionen o s’uneixen en els seus extrems per formar dues unions oposades i quan una de les unions s’escalfa mentre l’altra es refreda, el corrent comença a fluir pel sistema.

Això es va confirmar posant una brúixola a prop d'un dels metalls anteriors que va produir deflexions durant el procés.

El fenomen també es va investigar posteriorment i va rebre el nom dels respectius científics com a efecte Peltier i Thomson.

Com funciona el sensor de termoparell

Els exemples següents explicaran com es produeixen els fenòmens: Penseu en dos metalls diferents, el coure i l’alumini. Deixeu que els metalls es formin en bucles i que s’uneixin en els seus extrems girant-los com es mostra a la figura.

Ara, tal com s’explica més amunt, suposem que una de les unions s’escalfa, mantenint l’altra unió a temperatura ambient, el flux de corrent es pot confirmar simplement introduint un mil·límetre en qualsevol lloc de la sèrie amb el “circuit” o tal com es mostra al diagrama.

Tot i això, l’amperímetre només determina i mesura el flux de corrent i, si volem mesurar la tensió o la diferència de potencial a través del cablejat, haurem d’utilitzar un voltímetre o més aviat un voltímetre Milli i connectar-lo tal com s’indica al següent diagrama.

Aquí podem veure que s’ha obert la segona unió del circuit anterior i que els terminals resultants es configuren amb els terminals del voltímetre.

Les instruccions i principis anteriors semblen bastant senzills i són una alternativa fàcil per mesurar temperatures elevades.

Inconvenients del sensor de termoparell

No obstant això, el sistema com a gran inconvenient, ja que tot el fenomen funciona i es basa en les diferències de temperatura de les respectives unions, significa que la introducció de qualsevol altra unió afectaria directament i interferiria en les lectures reals del sistema.

Quan connectem els terminals del mesurador als extrems del termoparell explicats anteriorment, les connexions actuen individualment com a dues unions més, infonent dos punts de detecció de temperatura més, que poden sumar o deduir les lectures de la detecció real que passa a l’altre extrem.

Però tot i això, es poden corregir les condicions mantenint les connexions del comptador el més curtes possible. Vol dir que si els cables del mesurador es mantenen absolutament petits o, en altres paraules, si el mesurador està connectat directament a través dels extrems del termoparell, les diferències poden ser insignificantment petites i es poden ignorar.

Tot i que aquest principi normalment s’evita i el problema es corregeix equilibrant la pertorbació a través d’una xarxa de ponts de Wheatstone. Tanmateix, amb el nostre experiment, per tal de mantenir les complicacions al mínim, podem fer el mesurador de temperatura proposat integrant els enllaços del termoparell directament als punts de finalització del mesurador.

Utilitzem un mètode força inusual, però molt eficaç, per seleccionar barres llargues dels dos metalls diferents, que ens ajudaran a aïllar el comptador de la calor del forn a una distància segura i, tot i així, produir una lectura raonablement precisa de la temperatura mesurada.

Com es fa un piròmetre mitjançant un sensor de termoparell

La següent explicació us il·lustrarà tot el procediment:

Per fabricar el mesurador de temperatura del forn discutit, necessitareu els següents materials:

Bastons de coure i alumini: 2 peus i mig de llargada cadascun, mig centímetre de diàmetre.

Amperímetre: 1 mA, FSD, mesurador tipus bobina mòbil.

Bloc de fusta amb nanses, foradat adequadament amb forats passants per reforçar les barres metàl·liques.

El següent procediment explica com fer un circuit de termoparell o piròmetre.

Procediment de construcció del piròmetre:

Utilitzeu un paper de sorra per netejar les barres metàl·liques amb suavitat, de manera que es trenquin les capes de carboni o de corrosió i els metalls quedin nets.

Amb un parell d’alicates, doblegueu els metalls amb compte amb un angle determinat (tal com es mostra a l’esquema) i gireu fermament els extrems amb les alicates.

En aquest estat, les barres estaran en una situació força vulnerable i hauran de reforçar-se als extrems lliures, de manera que la unió no es desintegri.

Es fa guiant suaument les barres pels forats d’un bloc de fusta ben dimensionat, s’ha de seleccionar la perforació de manera que les barres passin perfectament per elles.

El comptador ara es pot fixar adequadament sobre el propi bloc de fusta i els extrems de la barra també estan connectats als terminals del comptador.

Com que el mesurador connectat és un amperímetre, caldrà una resistència calculada adequadament a través dels seus terminals, de manera que la tensió a través d’ell es pot traduir en una diferència de potencial llegible o en una tensió que correspon directament a la temperatura detectada a l’extrem extrem del termoparell.

L’escala del comptador també s’haurà de calibrar linealment segons les indicacions de temperatura corresponents.