thiết kế và chế tạo mô hình điều khiển máy trộn, chương 11 doc

Mối hàn cũng phải nhỏ tới mức tối đa, bởi vì nếu vùng hàn có kích thước lớn thì giữa các điểm khác nhau có thể nhiệt độ sẽ khác nhau tạo ra suất điện động ký sinh.. Có ba kỹ thuật chính

Chương 11: Phương pháp chế tạo và

sơ đồ đo

5.4.3.1 Chế tạo ccëp nhiệt và vỏ bảo vệ

Trong khi chế tạo cặp nhiệt cần phải tránh tạo ra những cặp nhiệt ký sinh Nguyên nhân gây ra cặp nhiệt ký sinh là do gấp khúc dây, nhiễm bẩn hoá học, bức xạ hạt nhân (biến đổi nguyên tố) Mối hàn cũng phải nhỏ tới mức tối đa, bởi vì nếu vùng hàn có kích thước lớn thì giữa các điểm khác nhau có thể nhiệt độ sẽ khác nhau tạo ra suất điện động ký sinh

Có ba kỹ thuật chính thường được sử dụng để hàn cặp nhiệt:

- Hàn thiếc khi nhiệt độ sử dụng không quá cao

- Hàn xì bằng đèn xì axêtylen

- Hàn bằng tia lửa điện

Để tránh mọi tiếp xúc ở ngoài mối hàn, dây được đặt sứ cách điện Sứ cách điện phải trơ về hoá học và có điện trở lớn Cấu trúc cặp nhiệt-sứ cách điện thường không bền vững cơ học, bởi vậy để bảo vệ, người ta còn trang bị thêm một lớp vỏ bọc bên ngoài Vỏ bọc này đảm bảo kín để khí không lọt qua và chống được thăng gián nhiệt độ đột ngột Nó thường được làm bằng sứ hoặc bằng thép Nếu vỏ bằng thép thì mối hàn có thể thì mối hàn có thể tiếp xúc với vỏ thép để giảm thời gian hồi đáp

5.4.3.2 Sơ đồ đo

Trên hình 5.5 biểu diễn sơ đồ đo thông dụng của cặp nhiệt Điều kiện lắp ráp từng đôi cùng nhiệt độ:

- Các mối hàn A/M1 và B/M1 của cặp nhiệt

- Các mối hàn của các dây kim loại trung gian M1/

M2vàM2/ M3

Khi đó trong mạch chỉ có suất điện động Seebeck của cặp

nhiệt Thực vậy, tổng suất điện động trong trường hợp này được

viết dưới dạng biểu thức:











































c

ref ref ref

á á

á

à à

à

à

à à

á á

á

ref ref

c c

T

T A

T A M T

T M

T M M T

T M

T M M

T

T M

T M M T

T M

T M M T

T M T

T B

T B A

dT h P

dT h P

dT h P

dT h P

dT h P

dT h dT h P

e

/ 1 1

1 / 2 2

2 / 3

3 3

/ 2 2

2 / 1 1

/

T c B T ref

A M 1

M 1 (T a1 )

(T a1 ) M M 2 2

M 2

(T a2 )

(T a2 )

M 3

Thiết bị đo

Hình 5.5 Sơ đồ lắp ráp cặp nhiệt với thiết bị đo.

Nghĩa là:

  TcTref

B A T

T

A B

T B A

T B

P e

f

C

ref c

/ /

/

Re









 

(5-23)

Sơ đồ vi sai: được áp dụng để đo hiệu nhiệt độ giữa hai điểm

đặt ở hai mối hàn A/B của cặp nhiệt Với điều kiện là các mối

hàn giống nhau đặt ở cùng nhiệt độ A/M1, M1/M2, M2/ M3 trong

mạch sẽ xuất hiện suất điện động Seebeck:EA/B

Nếu khoảng nhiệt độ từ TC1 đến TC2 nhỏ, năng suất nhiệt điện

có thể coi là không đổi và ta có:

/1 2  1 2

C C T

T B

E C C  

(5-24)

5.4.3.3 Phương pháp đo

Suất điện động Seebeck đo giữa hai đầu cặp nhiệt sẽ cung cấp

thông tin về nhiệt độ cần đo Chúng chỉ có thể được xác định

chính xác nếu như ta giảm đến mức tối thiểu sự sụt áp do có

dòng điện chạy trong các phần tử cặp nhiệt và dây dẫn: nói

chung rất khó đón biết điện trở của chúng vì điện trở là hàm của

nhiệt độ môi trường và nhiệt độ cần đo

Người ta thường áp dụng hai phương pháp đo suất điện động:

- Sử dụng milivôn kế có điện trở trong rất lớn để giảm sụt thế

trên dây dẫn

- Sử dụng phương pháp xung đối để cho dòng điện chạy qua

cặp nhiệt bằng không

Trên hình 5.6 biểu diễn sơ đồ đo suất điện động của cặp nhiệt

dùng milivôn kế

Giả sử : Rt là điện trở của cặp nhiệt

Rl là điện trở của dây nối

Rv là điện trở của milivôn kế

khi đó điện áp giữa hai đầu của milivôn kế được biểu diễn

bởi biểu thức:

v l t

v T

T B A m

R R R

R E





 Re /

(5-25)

T c T ref

(R v )

A

B

Milivon kế

Hình 5.6 Đo suất điện động của cặp nhiệt bằng milivon kế.

nghĩa là :











 





v

l t m T

T B A

R

R R V

/

(5-26)

Vì điện trở của cặp nhiệt và dây nối chưa biết nên để giảm sai

số người ta chọn sao cho:

Rv  Rt + Rl

Trên hình 5.7 biểu diễn sơ đồ đo suất điện động bằng phương

pháp xung đối

G

T ref E A/B T c T ref

+

-R e

T c

R h +

- E

a)

T c

b)

G

T c T ref

E A/B

-T ref

+

R e

R h

E

-+

R'

-+

E e

I

1

2

Hình 5.7 Đo suất điện động bằng phương pháp xung đối.

Nguyên tắc của phương pháp xung đối là đấu với suất điện

động cần đo một điện áp đối V sao cho điện áp này đúng bằng

giá trị suất điện động Giá trị của V có thể đo được chính xác,

thông thường đây là điện áp rơi trên một điện trở có dòng chạy

qua

Cặp nhiệt nối tiếp với một điện kế G và được đấu song song

với một điện trở chuẩn Re Dòng điện I chạy qua điện trở Re có

thể điều chỉnh được để sao cho kim điện kế chỉ số 0 (nghĩa là

dòng điện chạy qua điện kế bằng 0) Ta có:

E A T C T BRef R e I

/

(5-27)

Dòng điện I có thể điều chỉnh bằng một biến trở con chạy Rh

(mắc nối tiếp với nhuồn điện) và được đo bằng miliampe kế

(hình 5.7a) Cũng có thể điều chỉnh và đo dòng I nhờ một pin

mẫu đấu theo sơ đồ hình 5.7b Trong trường hợp hình 5.7b :

Ee = R’I

(5-28)

Do đó:

e e

T T B

R

R

E C f

' /

Re

` 

(5-29)