Praktično merenje temperature – Senzori pretvarači i aktuatori

Uvod
Svrha ovog teksta je da istraži više jednostavnih tehnika merenja temperature i predstavljanje postupaka za poboljšanje njihove tačnosti.Fokusiraćemo se na četiri najjednostavnija temperaturna pretvarača:termopara,RTD (Resistance Temperature Detector)-otporni temperaturni detektor,termistor i IC (Integrated Circuit) senzor.Bez obzira na veliku popularnost termopara,često se pogrešno primenjuje.Zbog ovog razloga primarno ćemo se koncentrisati na tehnike merenja pomoću termopara.Kroz ovu brošuru naglasićemo praktična razmatranja postavljanja pretvarača,kondicioniranje signala i instrumentaciju.

 
Termopar
Kada se dve žice napravljene od različitih metala spoje na oba kraja i kada se jedan od krajeva zagreva javlja se stalna struja koja protiče u termoelektričnom kolu.Ovo je otkrio Thomas Seebeck 1821.Ako je ovo kolo prekinuto na centru dobitak napona otvorenog kola je funkcija veze temperature i sastava dva metala (Slika 2a).

Svi različiti metali ispoljavaju ovaj efekat.Za male promene temperature Seeback-ov napon je linearno proporcionalan temperaturi: eAB=αT.Gde je α Seeback-ov koeficijent,konstanta proporcionalnosti.(Za realne termoparove α nije konstanta već varira sa temperaturom).

Merenje napona termopara
Seeback-ov napon se na može meriti direktno zato što prvo moramo povezati voltmetar na termopar,tako da će same žice voltmetra napraviti novo termoelektrično kolo.
Na Slici 3 imamo povezivanje voltmetra preko termopara koji se sastoji od bakra i konstanta(Constantan je metalna legura od 45 odsto nikla i 55 procenata bakra).Pratićemo izlazni napon.
Želimo da voltmetar očitava samo napon V1 , ali povezivanjem voltmetra u pokušaju da se izmeri izlaz spoja J1 stvorili smo još dva više metalna spoja:J2 i J3.Pošto je J3 spoj bakar-na-bakar,to ne stvara e.m.f (V3=0),dok je J2 spoj bakar-na-konstantan koji će dodati jedan e.m.f. (V2) u suprotnom položaju od V1.Rezultujuće očitavanje voltmetra biće proporcionalno temperaturnoj razlici izmedju J1 i J2.Ovo nam govori da ne možemo naći temperaturu na J1 dok prvo ne nadjemo temperaturu J2.