Самодельная термопара: мир электроники — Самодельная термопара

Содержание

характеристики и принцип работы, выбор материалов и изготовление своими руками

Большинство предметов для обогрева и измерения, которые мы применяем в быту, требуют использования особых элементов контроля. Такие контроллеры (термопары) предохраняют приборы от перегрева и поломок. Термопару можно использовать и для небольших домашних измерений, и для лабораторных опытов. Для этого не нужно специально искать ее в магазинах. Можно разобраться в ее устройстве и сделать термопару для мультиметра своими руками.

Описание и характеристики

Термопара — это прибор, состоящий из двух различных проводников, которые соединяются в одной или нескольких точках компенсационными проводами. Когда на одном конце провода происходит измерение температуры, на другом создается напряжение определенного значения и силы. Это устройство используется для контроля температуры, а также для преобразования температуры в электрический ток.

Стоит термодатчик совсем недорого. Этот прибор вполне стандартный и измеряет большой диапазон температур. Единственным минусом в работе элемента является неточность, которая может составлять до 1 °C, а это немало для таких значений.

Сделать термопару в домашних условиях не составит труда. Необходимо только помнить, что эти устройства создаются из специальных сплавов, поэтому прослеживается предсказуемая и стойкая зависимость между напряжением и температурой.

Датчики бывают разных типов. Они классифицируются по типу используемых металлов для сплава:

  1. хромель — алюмелевые;
  2. платинородий — платиновые.

От состава зависит и среда применения, ведь такие контроллеры используют как в науке и промышленности, так и в домашних условиях — для котлов, колонок, духовых шкафов.

Принцип работы

Термопара — это самый популярный термодатчи

к, который был открыт в 1822 году немецким физиком Томасом Зеебеком. Именно поэтому принцип работы такого элемента часто называют эффектом Зеебека.

В книгах и учебниках этот эффект описывают так: если спаи проводников имеют неидентичные температуры, то между ними образовывается электрическая сила (термоэдс), значение которой пропорционально разности температур спаев.

Здесь нужно подчеркнуть, что принимать во внимание стоит именно разность температур, а не какой-либо показатель вообще. Кроме того, если оба спая имеют равнозначную температуру, то термоэдс в цепи не возникнет.

Перед тем как приступить к изготовлению термодатчика, нужно подготовить все материалы и инструменты

. Электроды термопары состоят из разнородных материалов, для выбора которых нужно определиться с типом изделия и сферой использования.

Типы термодатчиков обозначаются буквами латинского алфавита и имеют свои характеристики. Например, популярная модель TYPE K состоит из сплава хромель-алюмель, а диапазон ее измерений — 200−1200 °C. Произведя несложные расчеты, можно говорить о нелинейности (термоэдс -35 — 32 мкВ/°C), в то время как нелинейность характеристики должна быть наименьшей. В этом случае погрешность при измерениях будет совсем небольшой.

Термопара может располагаться на удаленном расстоянии от самого оборудования. Для этого ее подключают с помощью специального кабеля. Сам кабель делают из тех же материалов, что и термопару. Разница только в диаметре.

Изготовление термодатчика

Для изготовления термопары своими руками необходимо приобрести проволоку из подходящих материалов. Здесь важное значение имеет диаметр, так как от него зависит погрешность при измерении температуры. Рекомендуется брать проволоку меньшего диаметра, особенно если исследоваться будут объекты небольших размеров.

Материал зависит от диапазона температур, с которым предполагается работа. Наиболее распространенные варианты: хромель-алюмель, медь-константан. Само изготовление заключается в создании соединения, сплава двух проволок. Зачастую для этого используется какой-то источник напряжения (к примеру, автомобильный аккумулятор или трансформатор).

Дальнейшие этапы работы таковы:

  1. свободные концы скрученной проволоки подключают к одному из полюсов источника напряжения;
  2. вывод подсоединяется к другому из полюсов, который дополнительно соединен еще и с графитным карандашом.

При возникновении электрической дуги возникает соединение проволок термопары. При этом напряжение для соединения проводов подбирается путем эксперимента. Как правило, оптимальное значение 40−50 В, но оно может быть меньше, так как зависит от материалов и длины изделия.

Еще один главный момент — соблюдение техники безопасности. Очень важно не использовать слишком высокое напряжение и не касаться оголенных проводов. Лучше заизолировать их специальной лентой или закрыть керамической трубкой.

Это самый простой и доступный способ изготовления термопары для мультиметра своими руками.

Иногда проволоки для термопар спаивают с помощью паяльника. Но тогда придется дополнительно приобрести специальный припой и придерживаться определенных температур в работе.

Самодельная термопара


Как сварить термопару. Инструкция. — Мысли и идеи

Читаю форум, вижу, что для многих вызывает вопрос процесс сваривания термопар… У себя часто приходится варить, есть даже стендик небольшой, специально «для этого дела»… Решил поделиться «инструкцией». Глядишь, кому пригодится 😉

Для сварки термопары Вам понадобится:

Металлический ящичек, банка, жестянка и т.д.

Горсть порошка графита..

Латр или, лучше, понижающий трансформатор на 36 вольтю.

Флюс (бура)

Пиво (чай, кофе, минералка) ;-))

 

Делаем стенд для сварки. (см. фото) Стенд представляет собой стол, на котором стоит трансформатор (латр). На один из выводов трансформатора ставим «крокодил», второй подключаем к металлической коробке с порошком графита. ..

 

 

 

Итак, открываем пиво..

Сгоревшую (старую) термопару откусываем… Откусывать надо «с запасом», убирая те части проводов, которые подвергались нагреву…

Повода термопары зачищаем от изоляции и окалины (ножем) и скручиваем плоскогубцами концы.

Выводы термопары соединяем вместе и подключаем к крокодилу.

На стол плюем, в слюну макаем скрученный кончик термопары…(для этого и нужно пиво!). Можно в воду мокнуть, в принципе, но слюна всегда «под рукой» и таки обладает кучей положительных свойств. Всегда плюем 😉

 

Мокрым кончиком влазим в порошок флюса. И этим же концом влазим в коробку с порошком графита.

За счет образования микродуг кончик разогревается и сплавляется в красивый шарик 😉

Допиваем пиво 😉

 

Лично я варил ХА-термопары, но метод годится для любых.

У нас толстые провода, используем латр. Напряжение на выводах — до 40-50 вольт… Думаю, что для дома будет более безопасно использовать трансформатор (он дает гальваническую развязку). Для «бытовых» термопар 36 вольт должно быть вполне достаточно.

Изменено пользователем Jonhson

Термопары

Одним из наиболее распространенных промышленных термометров является термопара. Он был открыт Томасом Зеебеком в 1822 году. Он заметил, что при нагревании проволоки с одного конца возникает разность напряжений. Независимо от температуры, если оба конца были при одинаковой температуре, разницы напряжений не было. Если цепь была сделана с помощью провода из того же материала, ток не протекал.

Термопара состоит из двух разнородных металлов, соединенных вместе на одном конце и создающих небольшое уникальное напряжение при заданной температуре.Это напряжение измеряется и интерпретируется термометром термопары.

Термоэлектрическое напряжение, возникающее в результате разницы температур от одного конца провода к другому, фактически представляет собой сумму всех разностей напряжений вдоль провода от конца до конца.

Термопары могут изготавливаться из различных металлов и работать в диапазоне температур от 200 o C до 2600 o C . Сравнение термопар с датчиками других типов следует проводить с учетом допуска, указанного в ASTM E 230.

Термопары из недрагоценных металлов

* Не используются ниже 1250 o C .

Преимущества с термопарами
  • Возможность использования для прямого измерения температуры до 2600 o C .
  • Спай термопары можно заземлить и привести в прямой контакт с измеряемым материалом.
Недостатки термопар
  • Для измерения температуры с помощью термопары необходимо измерить две температуры: спай на рабочем конце (горячий спай) и спай, где провода встречаются с медными проводами КИП (холодный спай).Чтобы избежать ошибок, температура холодного спая обычно компенсируется в электронных приборах путем измерения температуры на клеммной колодке с помощью полупроводника, термистора или RTD.
  • Термопары относительно сложны в эксплуатации с потенциальными источниками ошибок. Материалы, из которых изготовлены провода термопары, не являются инертными, и на термоэлектрическое напряжение, возникающее по длине провода термопары, может влиять коррозия и т. Д.
  • Зависимость между температурой процесса и сигналом термопары (милливольт) не является линейной.
  • Калибровку термопары следует проводить путем сравнения ее с соседней термопарой. Если термопару снимают и помещают в калибровочную ванну, выходной сигнал, интегрированный по длине, не воспроизводится точно, поскольку разница температур от одного конца провода к другому является суммой всех разностей напряжений вдоль провода от конца до конца.
Типы термопар

Термопары доступны в различных комбинациях металлов или калибровок.Четыре наиболее распространенных калибровки — это J, K, T и E. Каждая калибровка имеет свой диапазон температур и среду, хотя максимальная температура зависит от диаметра провода, используемого в термопаре.

Некоторые типы термопар стандартизированы с помощью калибровочных таблиц, цветовых кодов и присвоенных буквенных обозначений. Стандарт ASTM E230 предоставляет все спецификации для большинства общепромышленных марок, включая буквенные обозначения, цветовые коды (только для США), рекомендуемые пределы использования и полные таблицы зависимости напряжения от температуры для холодных спаев, поддерживаемых на уровне

32 o F и 0 o C.

Существует четыре «класса» термопар:

  • Класс домашнего корпуса (называемый основным металлом),
  • класс верхней корки (называемый редким металлом или драгоценным металлом),
  • класс разреженного металла (тугоплавкие металлы) и ,
  • экзотический класс (эталоны и опытно-конструкторские разработки).

Домашние тела — это типы E, J, K, N и T. Верхняя кора — это типы B, S и R, платина — все в разном процентном соотношении. Экзотический класс включает несколько термопар из вольфрамового сплава, обычно обозначаемых как тип W (что-то).

Температурные преобразования
  • o F = (1,8 x o C) + 32
  • o C = ( o F — 32) x 0,555
  • Кельвин = o C + 273.2
  • o Rankin = o F + 459.67
Стандарты ASTM, относящиеся к термопарам
  • E 207-00 … Метод испытания материалов одного термоэлемента на термоЭДС путем сравнения с вторичным эталоном аналогичных характеристик ЭМП и температуры
  • E 220-02 Стандартный метод испытаний для калибровки термопар методами сравнения
  • E 230-98e1..Таблицы температурной электродвижущей силы (ЭДС) для стандартизованных термопар
  • E 235-88 (1996) e1..Технические требования к термопарам в оболочке типа K для ядерных или других высоконадежных применений
  • E 452-02..Метод испытаний для калибровки термопар из тугоплавкого металла с использованием радиационного термометра
  • E 574-00. .Спецификация для дуплексного провода термопары из недрагоценных металлов с изоляцией из стекловолокна или кремнеземного волокна
  • E 585 / E 585M-01a ​​.. Стандартные технические условия для уплотненного минерала -Изолированный, в металлической оболочке, кабель термопары из недрагоценных металлов
  • E 601-81 (1997)..Метод испытаний для сравнения стабильности ЭДС материалов одноэлементных термопар из недрагоценных металлов в воздухе
  • E 608 / E 608M-00. Стандартные технические условия на термопары из недрагоценных металлов с минеральной изоляцией и металлической оболочкой
  • E 696-00 Стандартные технические условия на провод для термопар из вольфрам-рениевого сплава
  • E 710-86 (1997) Стандартный метод испытаний для сравнения стабильности ЭДС термопары из недрагоценных металлов элементы в воздухе с использованием двойных одновременных индикаторов термо-ЭДС
  • E 780-92 (1998) Стандартный метод испытаний для измерения сопротивления изоляции материала термопары в оболочке при комнатной температуре
  • E 839-96 Стандартный метод испытаний термопар в оболочке и в оболочке Материал термопары
  • E 988-96 (2002) Таблицы стандартной температуры и электродвижущей силы (ЭДС) для вольфрам-рениевых термопар
  • E1129 / E1129M-98 Стандартные технические условия для разъемов термопар
  • E 1159-98 Стандартные технические условия на материалы термопар, платина -Родиевые сплавы и платина
  • E 1350-97 (2001) Стандартные методы испытаний для испытания термопар в оболочке до, Во время и после установки
  • E 1652-00 Стандартные технические условия на оксид магния и порошок оксида алюминия и измельчаемые изоляторы, используемые при производстве платиновых термометров сопротивления в металлической оболочке, термопар из недрагоценных металлов и термопар из благородных металлов
  • E 1684-00 Стандартные технические условия для миниатюрных соединителей термопар
  • E 1751-00 Стандартное руководство по температуре Таблицы электродвижущей силы (ЭДС) для комбинаций термопар без буквенного обозначения
  • E 2181 / E 2181M-01 Стандартные спецификации для благородных металлов с уплотненной минеральной изоляцией и металлической оболочкой Термопары и кабель для термопар
.

Что такое термопара? — Определение, принцип работы, конструкция, преимущества и недостатки

Определение: Термопара — это устройство для измерения температуры. Он используется для измерения температуры в одной конкретной точке. Другими словами, это тип датчика, который используется для измерения температуры в виде электрического тока или ЭДС.

Термопара состоит из двух проволок из разных металлов, сваренных на концах. Сваренная часть создавала стык, где обычно измеряли температуру.Изменение температуры провода вызывает появление напряжения.

Принцип работы термопары

Принцип работы термопары зависит от трех эффектов.

Обратный эффект — Обратный эффект возникает между двумя разными металлами. Когда тепло поступает к любому из металлов, электроны начинают переходить от горячего металла к холодному. Таким образом, в цепи возникает постоянный ток.

Короче говоря, — это явление, при котором разница температур между двумя разными металлами вызывает разность потенциалов между ними . Эффект Зее-Бека производит небольшие напряжения на один градус температуры.

Эффект Пельтье — Эффект Пельтье является обратным эффекту Зеебека. Эффект Пельтье утверждает, что разница температур может быть создана между любыми двумя разными проводниками путем приложения разности потенциалов между ними.

Эффект Томпсона — Эффект Томпсона утверждает, что , когда два разнородных металла соединяются вместе, и если они создают два соединения, тогда напряжение индуцирует всю длину проводника из-за температурного градиента .Температурный градиент — это физический термин, который показывает направление и скорость изменения температуры в определенном месте.

Конструкция термопары

Термопара состоит из двух разнородных металлов. Эти металлы свариваются в месте соединения. Это соединение считается точкой измерения. Точки соединения подразделяются на три типа.

  1. Незаземленный переход — В незаземленном переходе проводники полностью изолированы от защитной оболочки . Используется для работ с высоким давлением. Основное преимущество использования такого типа перехода заключается в том, что он снижает влияние паразитного магнитного поля.
  2. Заземленное соединение — В таком типе соединения металл и защитная оболочка свариваются друг с другом. Заземленный переход используется для измерения температуры в агрессивной среде. Этот переход обеспечивает устойчивость к шуму.
  3. Открытое соединение — Такой тип соединения используется там, где требуется быстрое срабатывание.Открытый спай используется для измерения температуры газа.

Материал, из которого изготовлена ​​термопара, зависит от диапазона измерения температуры.

Работа термопары

Схема термопары показана на рисунке ниже. Схема состоит из двух разнородных металлов. Эти металлы соединены вместе таким образом, что образуют два соединения. Металлы прикрепляются к стыку посредством сварки.

Пусть P и Q — два спая термопар. T 1 и T 2 — температуры на стыках. Поскольку температуры спаев отличаются друг от друга, в цепи генерируется ЭДС.

Если температура в переходе становится равной, в цепи генерируется равная и противоположная ЭДС, и через нее протекает нулевой ток. Если температуры соединения становятся неравными, в цепи возникает разность потенциалов. Величина индукции ЭДС в цепи зависит от типа материала, из которого изготовлена ​​термопара.Полный ток, протекающий по цепи, измеряется измерительными приборами.

ЭДС, наводимая в цепи термопары, определяется уравнением где Δθ — разница температур между горячим спаем термопары и эталонным спаем термопары.
а, б — константы

Измерение выхода термопары

Выходная ЭДС, полученная от термопар, может быть измерена следующими методами.

  1. Мультиметр — это более простой метод измерения выходной ЭДС термопары. Мультиметр подключается к холодным спаям термопары . Прогиб стрелки мультиметра равен току, протекающему через счетчик.
  2. Потенциометр — Выход термопары можно также измерить с помощью потенциометра постоянного тока.
  3. Усилитель с устройствами вывода — Выходной сигнал, получаемый от термопар, усиливается через усилитель и затем подается на регистрирующий или показывающий прибор.
Преимущества термопары

Ниже приведены преимущества термопар.

  1. Термопара дешевле, чем другие приборы для измерения температуры.
  2. Термопара имеет быстрое время отклика.
  3. Имеет широкий температурный диапазон.
Недостатки термопар
  1. Термопара имеет низкую точность.
  2. Повторная калибровка термопары затруднена.

Никелевый сплав, сплав платина / родий, сплав вольфрама / рения, хромель-золото, сплав железа — это названия сплавов, используемых для изготовления термопары.

.

Самодельные паяльные станции для дешевых утюгов

У каждого, кто читал этот пост, были дешевые паяльники в виде карандаша, которые в какой-то момент своей жизни вставлялись прямо в стену. Даже если вы перешли на профессиональную паяльную станцию, у вас, вероятно, есть один из этих дешевых утюгов, который медленно нагревается до неизвестной температуры. [Пантелис] подумал, что сможет решить последнюю проблему с помощью своей самодельной паяльной станции для этих простых паяльников.

Поскольку паяльная станция предназначалась для контроля температуры утюга, [Pantelis] должен был придумать способ измерения температуры.Он сделал это, прикрепив термопару к утюгу возле наконечника. Провода были пропущены через ручку, а затем вдоль шнура питания.

И заводская железная заглушка, и выводы термопары вставляются в коробку, собранную специально для этого проекта. На фотографии вы увидите ЖК-экран, на котором отображаются как заданная, так и фактическая температура. Линейный потенциометр под ЖК-экраном используется для установки целевой температуры. Светодиод справа предупреждает оператора о том, что утюг нагревается, и когда он нагрелся до нужной температуры.

Несмотря на то, что информации о схемах или списках деталей не так много, [Пантелис] сделал хорошую фотографию, документирующую его сборку. Проверьте это, на это стоит посмотреть.

.

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия Термопара

, подключенная к мультиметру, отображающая комнатную температуру в ° C

Термопара , сокращенно TC, представляет собой устройство, которое преобразует тепло непосредственно в электричество. Термопара также может работать в обратном направлении — используя электрический ток для преобразования в тепло, а также в холод.

Представьте, что на одном конце соединены два провода из разных металлов. Если место соединения двух проводов нагревается, через провод будет протекать электричество.

Электроны при нагревании начнут самостоятельно пересекать переход. Из-за различных свойств различных металлов электроны теряют потенциальную энергию и приобретают кинетическую энергию, как мяч, катящийся по холму в более низкую область. Хотя напряжение, создаваемое термопарой, очень мало (в диапазоне милливольт), многие термопары можно соединить вместе, чтобы получить большее напряжение. Это называется термобатареей.

Термопары не только производят электричество из тепла.Они также могут вырабатывать тепло от электричества и даже холод от электричества, как холодильник. Если два разных провода соединены с обоих концов, и какой-то источник напряжения пропускает ток через петлю, одно соединение станет горячим, а другое — холодным. Электроны в горячем спайе приобретают кинетическую энергию по мере того, как пересекают переход. Вот почему они нагревают металл. Электроны на холодном спайе теряют кинетическую энергию, когда пересекают переход. Вот почему они делают стык холодным.

Интересно, что трудно точно измерить напряжение, которое создает термопара, когда к ее спайу прикладывается тепло. Это связано с тем, что любые провода вольтметра, которые подключены к термопаре, вероятно, будут сделаны из другого материала, чем провода термопары. Это означает, что соединение между вольтметром и термопарой само по себе является другой термопарой. Инженеры, разрабатывающие микрочипы, сталкиваются с проблемой, что практически каждое электрическое соединение на микрочипе представляет собой термопару, хотят они этого или нет.

Газовые обогреватели с запальным пламенем — один из самых известных примеров использования термопар. Термопары уложены друг на друга, образуя термобатарею, которая может генерировать достаточно напряжения из тепла пилотного пламени, чтобы держать газовый клапан открытым, который, в свою очередь, подает газ для пилотного пламени. Если газ заканчивается, пламя гаснет, и напряжение на термобатареи уменьшается, что приводит к закрытию электрического газового клапана. Многие космические зонды получают электроэнергию от термопары в радиоизотопном термоэлектрическом генераторе.

Термопары также используются и в других целях. Например, они контролируют температуру в кондиционерах и холодильниках, а также процессоры в компьютерах, которые могут быть повреждены из-за перегрева.

Существуют сотни термопар, но только 8 из них стандартизированы на международном уровне.
Тип E (хромель-константан), тип J (железо-константан), тип N (никросил-нисил), тип T (медь-константан) и тип K (хромель-алюмель) являются неблагородными металлами. В термопарах
типов B, R и S используется платина или платина-родий.

.

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ

   Одним из эффектов, на базе которых можно создать источник тока является термоэлектрический эффект. Если привести в соприкосновение два проводника из разнородных металлов (сплавов), а затем нагревать одно место соединения и охлаждать другое, то в цепи потечет ток. Созданная, в таком источнике тока, ЭДС будет завесить от разности температур и от того, из каких металлов изготовлен термоэлемент. Такую цепь называют термопарой. Как правило, одиночные термопары могут служить хорошими температурными датчиками. Однако одна термопара дает невысокое напряжение, так что как источник электропитания пригодна только термобатарея из нескольких десятков термопар, соединенных последовательно. КПД такого источника тока не велик и для металлических термопар не превышает 0,5%. Причиной этого является, то, что тепло хорошо передается по металлическому проводнику, путем теплопроводности от горячего спая к холодному. К тому же часть электрической энергии идет на нагревание самой термопары. Промышленность выпускает различные типы термопар, например медь-константановые, или платино-платинородиевые термопары. В последнее время, широкое распространение получили полупроводниковые термопары, их КПД достигает 15%.

   Из термопар, которые можно изготовить в условиях радиолюбительской мастерской одним из лучших вариантов является нихром-константановая термопара. Нихром (сплав никеля и хрома) используется для изготовления открытых спиралей электроплиток, так что приобрести нихромовую проволоку несложно. Константан (сплав меди и никеля) используется для намотки добавочных сопротивлений, реостатов и т.п. В частности из него изготавливаются многие демонстрационные школьные сопротивления, реостаты, магазины сопротивлений и так далее.

   В простейшем случае можно просто зачистить и скрутить концы проволок. Это вариант подходит для одиночной термопары. Но скрутка, конечно, очень ненадежное соединение. Так что если собирать батарею термопар, то необходима точечная электросварка в местах контакта проводников, либо пайка этих соединений тугоплавким припоем (например, серебром). На схеме Q – теплота.

Схема прибора термоэлектрического эффекта

   На фотографиях показа демонстрационная самодельная нихром-константановая термопара, подключенная к микроамперметру с током полного отклонения 50 мкА.

   Для демонстрации термопары будем нагревать один ее спай на пламени сухого горючего, а другой спай погрузим в воду. Если поменять нагреваемый и охлаждаемый спай местами, то ток потечет в обратном направлении.

   Как видно даже в режиме короткого замыкания термопара выдает ток всего 20 мкА. Так что в качестве источника тока такое устройство подходит слабо, а вот для измерения высоких температур вполне пригодно. 

Литература

   1) К. Владимиров, Два спаянных проводка, а заменяют батарею, «Юный техник» №7 1992 г.
   2) А. Ильин, ТЭЦ местного значения, «Юный техник» №1 2001 г.
   3) А. Ильин, Электростанция из… проволоки, «Юный техник» №3 2005 г.

Originally posted 2019-01-13 12:53:15. Republished by Blog Post Promoter

Самодельная цифровая паяльная станция DSS. — Микроконтроллеры — Схемы на МК и микросхемах

Евгений Князев

Привет ВСЕМ! Пополняем свою лабораторию самодельным инструментом – на этот раз это будет самодельная цифровая паяльная станция DSS. До этого у меня ничего подобного не было, поэтому и не понимал, в чем ее плюсы. Пошарив по интернету, на форуме «Радиокота» нашел схему, в которой использовался паяльник от паяльной станции Solomon или Lukey.

До этого все время паял таким паяльником, с понижающим блоком, без регулятора и естественно без встроенного термо-датчика:

    Для будущей своей паяльной станции, прикупил уже современный паяльник  со встроенным термо-датчиком (термопарой) BAKU907 24V 50W. В принципе подойдёт любой паяльник, какой Вам нравится, с термо-датчиком и напряжением питания 24 вольта.

И пошла потихоньку работа. Распечатал печатку для ЛУТ на глянцевой бумаге, перенёс на плату, протравил.

 Сделал также рисунок для обратной стороны платы, под расположение деталей. Так легче паять, ну и выглядит красиво.

Плату делал размером 145х50 мм, под покупной пластиковый корпус, который уже был приобретён ранее. Впаял пока детали, какие были на тот момент в наличии.

 

 

 

R1 = 10 кОм
R2 = 1,0 МОм
R3 = 10 кОм
R4 = 1,5 кОм (подбирается)
R5 = 47 кОм потенциометр
R6 =120 кОм
R7 = 680 Ом
R8 = 390 Ом
R9 = 390 Ом
R10 = 470 Ом
R11 = 39 Ом
R12 =1 кОм
R13 = 300 Ом (подбирается)
C1 = 100нФ полиэстр
C2 = 4,7 нф керамика, полиэстр
C3 = 10 нФ полиэстр
C4 = 22 пф керамика
C5 = 22 пф керамика
C6 = 100нФ полиэстр
C7 = 100uF/25V электролитический
C8 = 100uF/16V электролитический
C9 = 100нФ полиэстр
С10 = 100нФ полиэстр
С11 = 100нФ полиэстр
С12 = 100нФ полиэстр
Т1 = симистор ВТ139-600
IC1 = ATMega8L
IC2 = отпрон МОС3060
IC3 =  стабилизатор на 5 v 7805
IC4 = LM358P опер. усилитель
Cr1 = кварц 4 мГц
BUZER = сигнализатор МСМ-1206А
D1 = светодиод красный
D2 = светодиод зелёный
Br1 = мост на 1 А.

 

Для компактности плату сделал так, что Mega8 и LM358 будут располагаться за дисплеем (во многих своих поделках использую такой метод – удобно).

Плата, как уже говорил, имеет размер по длине 145мм, под готовый пластиковый корпус. Но это на всякий случай, т.к пока ещё не было силового трансформатора и в основном от него зависело, каким будет окончательный вариант корпуса. Или это будет корпус БП от компьютера, если трансформатор не влезет в пластиковый корпус, или если влезет, то готовый пластиковый покупной. По этому поводу заказал через интернет трансформатор ТОР 50Вт 24В 2А (они мотают на заказ).

После того, как трансформатор оказался дома, сразу стал ясен окончательный вариант корпуса для паяльной станции. По габаритам вполне должен был  влезть в пластик. Примерил его в пластиковый корпус – по высоте  подходит, даже есть небольшой запас.

Как уже говорил, что когда разрабатывал плату, то в первую очередь, конечно, учитывал размеры пластикового корпуса, поэтому плата в него подошла без проблем, только пришлось подрезать немного углы.

Переднюю панель для паяльной станции, как и в других своих поделках, сделал из акрила (оргстекла) 2мм. По оригинальной заглушке сделал свою. Пленку до окончания работы не снимаю, чтоб лишний раз не поцарапать.

Контроллер прошил, плату собрал. Пробные подключения готовой платы (пока без паяльника) прошли успешно.

ВНИМАНИЕ! Перед подключением своего LCD изучите даташит на него!! Особенно выводы 1 и 2!». Плата разводилась под LCD Winstar Wh2602D. Даже у этого производителя у дисплеев между B и D есть разница.
На схеме индикатор, на вывод 1 которого подаётся +5V, а вывод 2 — общий!
Ваш индикатор может отличаться цоколёвкой этих выводов (1- общий; 2 — +питания).

Собираю все составные части паяльной станции в одно целое. Для паяльника поставил  «Соломоновский» разъём (гнездо).

Подошло время для подключения самого паяльника  и тут облом – разъём. Изначально в паяльнике был установлен такой разъём.

Пошёл в магазин за разъёмом. В магазинах у нас в городе ответной части не нашел. Поэтому в станции гнездо оставил, какое  было, а на паяльнике разъём перепаял на наш советский от магнитофонов (СГ-5 вроде, или СР-5). Идеально подходит.

Теперь упаковываем всё в корпус, крепим окончательно трансформатор, переднюю панель, делаем все соединения.

Наша конструкция приобретает законченный вид. Получилась не большой, на столе займёт не много места. Ну и финальные фото.

Как работает станция, можно посмотреть это видео, которое я скинул на Ютюб.

 

вопросов о кулинарии — блог Tech ‘N Stuff

Международного кулинарного центра

Дэйв Арнольд

Много лет назад, когда я впервые узнал, что вырубка рыбы может улучшить ее вкус, ученый, приславший мне мою первую партию анестетика марки Aqui-S, посоветовал мне попробовать его на лобстерах.«Делает их вкуснее», — сказала она, и оказалась права.

За эти годы мы с Нильсом провели множество тестов вкуса бок о бок, убивая омаров разными способами, и те, которые мы выбили с помощью гвоздичного масла, всегда были вкуснее — слаще, чище. Когда их пробовали бок о бок, омары, убитые простым кипячением или приготовлением на пару, имели более мутный, грязный послевкусие. Мы также дважды использовали анестезию на живых аляскинских королевских крабах. Это были лучшие проклятые крабы, которые у меня когда-либо были. До сих пор мне приятно думать о них.

Камчатский краб живой; в наркозе; готов к приготовлению

На прошлой неделе я провел еще одну серию вкусовых тестов — лобстеры убили четырьмя способами, по два омара на метод, отобранные в трех тестах треугольника. К сожалению, в этих тестах вариации вкуса омара и омара оказались столь же значительными, как и любые вариации вкуса, которые я мог приписать методам умерщвления. Некоторые омары были самцами, некоторые — самками, у некоторых явно были более новые панцири (эти омары, называемые шеддерами, менее полны мяса и отличаются по вкусу от омаров с твердым панцирем.) Я не знаю, как долго омары находились в своих розничных емкостях и были ли они из одной партии. Результат? Я по-прежнему верю, что правильная техника убийства лобстеров дает лучший продукт, но эти улучшения качества легко заменяются другими переменными.

Есть причины, кроме вкуса, чтобы не бросать омаров в кипящую воду наугад. Я убил много лобстеров без сожаления. Но есть много, много людей, которые брезгливо относятся к умерщвлению омаров и к практике кипячения или приготовления на пару заживо; Знаменитый аргумент можно найти в эссе Дэвида Фостера Уоллеса «Рассмотрим омара.Уоллес перекликается с мнениями многих (и он даже не дожил до недавней работы о крабах-отшельниках, демонстрирующей их способность учиться и делать сложный выбор — факты, которые ему было бы интересно сообщить). Если вы находитесь в лагере Уоллеса, использование альтернативных методов убийства омаров может уменьшить вашу вину. Под наркозом омар опускается на дно кастрюли с кипящей водой, не взмахнув хвостом, как купальщица, в теплую ванну.

Чтобы подготовить вас к использованию 4 th , вот список техник уничтожения омаров, которые я опробовал, и мои мысли о них, а также рецепт анестетика для рыбы и омара, который вы легко можете приготовить дома.

1. Варка или приготовление на пару : стандартный, но не лучший способ убить лобстера. Омар довольно долго возится с кастрюлей. Дэн Уорд, тогда аспирант Университета Нью-Гэмпшира, однажды подключил мне электрод к сердцу лобстера и сварил его. Сердце билось за 1 минуту 53 секунды. Я не говорю, что омар что-либо чувствовал так долго, но могу точно сказать, что физиологические процессы, такие как сердцебиение, продолжались достаточно долго, чтобы факторы стресса повлияли на качество мяса.

2. Extreme Chilling : что означает замораживание вашего живого лобстера перед приготовлением — этот метод заставляет омаров меньше двигаться (по крайней мере, на начальном этапе), но не влияет на вкус, насколько мы могли судить.

3. Гипноз, вызванный растиранием панциря : Я никогда не смогу заставить этот бизнес что-либо делать.

4. Электрошок : Несколько лет назад британская компания Crustastun начала продавать оборудование для поражения лобстеров электрическим током в масштабе ресторана; Я видел их на шоу в ресторане.Они утверждали, что это улучшило вкус омаров и было гуманным. Я не мог позволить себе купить их устройство, но сделал свою версию. Эффективность электрического оглушения определяется видом, импульсным напряжением, эффективностью проводимости, а также частотой, формой волны и длительностью электрических импульсов. Я просмотрел несколько патентов на потрясающие омары, и мне показалось, что мое стандартное домашнее напряжение (120 вольт при 60 циклах, синусоида) было адекватным, поэтому я подключил несколько листов пенопласта к розетке с помощью ножного переключателя, пропитал их водой. воды, зажали между ними лобстеров и применили электрические разряды до 30 секунд.Я не был впечатлен. Я быстро убил омаров, но на панцире остался ожог. Хуже того, мышечный спазм, вызванный шоком, почти всегда заставлял хвост немного отделяться от панциря. Хотя мясо было не хуже обычного, мы не думали, что оно и на вкус лучше. К тому же этот метод заставляет вас выглядеть полным сумасшедшим. Если тебе небезразличны такие вещи.

5. Нож сквозь голову : Определенно самый простой гуманный метод убийства.Дэвид Фостер Уоллес не считает, что это беспроигрышный путь к гуманному убийству, потому что нервная система омара децентрализована. Если вставить нож в голову омара между его глазами, разрушаются только некоторые нервные центры омара, называемые ганглиями, а другие остаются нетронутыми. Однако, как я это делаю, голова рассекается пополам, разрушая многие ганглии.

Нож сквозь голову.

Некоторые люди могут быть брезгливыми по поводу убийства лобстера ножом. Получить контроль. Если вы действительно думаете, что лобстер в кастрюле страдает, и готовы сварить его заживо, вы должны быть готовы проткнуть его ножом, чтобы облегчить эти страдания.В тестах, проведенных нами с Нильсом, омары, убитые ножом через голову, имели чистый, чистый вкус, который превосходил вкус омаров, убитых при стандартном кипячении, которые по сравнению с ними казались мутными. НО по сравнению с лобстерами, которые были обезболены и сварены целиком, нарезанным ножом лобстерам не хватало вкуса. Почему? Моя теория: кровь омара, называемая гемолимфой, вытекает из омара, когда его режут ножом, и вместе с кровью уходит аромат. Итак, моя последняя техника…

6. Нож сквозь голову, плюс самозакрывающаяся силиконовая лента F-4 (я надеюсь, что когда-нибудь эта техника станет лучшей) : лента F-4 — отличный материал (купите ее на Amazon). Он сцепляется с собой почти мгновенно и может растягиваться и запечатывать практически все. Она выдерживает высокие температуры и, хотя технически она не рассчитана на контакт с пищевыми продуктами, телефонный представитель производителя сообщил мне, что «каждый компонент ленты предназначен для пищевых продуктов».

Приготовленные на ленте

Моя теория: если вы можете запечатать омара после смертельного удара, вы можете сохранить гемолимфу и вкус.

В качестве предварительного теста я проделал отверстие для ножа в бутылке с витаминной водой, заклеил ее скотчем F-4, наполнил водой пищевого цвета и вскипятил. По моим оценкам, во время 10-минутного кипячения между бутылкой на 591 мл и окружающей водой было обменено 22 мл воды (по оценке экспериментов по подбору цветов).

Тест ленты F-4.

Хорошо, но не идеально. Для настоящего теста я разрезал лобстера ножом по голове, не проходя сквозь него (пытаясь предотвратить потерю гемолимфы), гремел лезвием, чтобы выбить как можно больше ганглиев, заклеил отверстия для ножа лентой F-4 и вареный.

Вы должны много двигать ножом, чтобы уничтожить все лобные узлы.

Обмотка силиконовой лентой F-4.

У меня были очень большие надежды, которые практически не оправдались. Как я уже упоминал, они были ошибочными и неубедительными. Кроме того, при первом толчке ножа было потеряно много гемолимфы — омары брызнули фонтаном. Тейпирование было немного сложнее, чем я думал. Я не отказываюсь от этой техники. Потерпи меня … по порядку.

7: Анестезия (по-прежнему самая лучшая) : Омары, которых вырубили перед умерщвлением, сладкие и вкусные с очень чистым соленым послевкусием. Сделайте это правильно, и вы не почувствуете вкус анестетика. В качестве коммерческого анестетика выбирают Aqui-S, активным компонентом которого является изоэвгенол, входящий в состав гвоздичного масла. Оказалось, что само гвоздичное масло, основным компонентом которого является эвгенол, столь же эффективно и легко доступно в Whole Foods. Гвоздичное масло не смешивается с водой, поэтому его нужно добавлять в носитель, такой как этанол с высокой степенью прочности (лучше всего — 190, разрешено в большинстве штатов, но 151 может сработать).

Ингредиенты для анестезии

Гвоздичное масло, которое я использую, поставляется в бутылках по 10 мл, которые я добавляю к 90 мл этанола, чтобы приготовить 100 мл раствора гвоздичного масла. Надевайте перчатки при работе с гвоздичным маслом, иначе запах будет оставаться на вашем лице очень долго (или вы можете использовать полиэтиленовую пленку, как на картинке — у меня под рукой не было перчаток).

Решения

Вода: Для этого процесса вам понадобится водяная баня, лучше всего морская вода. Вы можете использовать смесь кошерной соли и воды.Хлор в вашей воде может убить омаров (я думаю), поэтому я всегда использую горячую воду (в которой обычно нет хлора), чтобы растворить соль, а затем охлаждаю горячую воду льдом — омары не любят теплую воду. Температура в холодильнике хорошая. Океан содержит примерно 3,2-3,5% соли, поэтому я использую около 33 граммов кошерной соли на литр готового раствора (0,28 фунта или 4,5 унции соли на галлон). Я делаю около 3 галлонов на 4 омаров.

Доза: Aqui-S составляет около 50 процентов изоэвгенола.Обычная доза для рыб составляет около 0,06 мл Aqui-S на литр воды или 0,03 мл / литр изоэвгенола. В гвоздичном масле, которое я использую, указано «минимальное содержание эвгенола 75%». Исходя из этого минимума, каждый миллилитр моего базового раствора гвоздичного масла содержит 0,075 мл эвгенола. Поэтому для рыбы используйте чуть меньше полумиллилитра на литр или 1,5 мл на галлон. Омаров не так легко убить, как рыб — используйте немного больше, например, 0,53 мл на литр (2 мл на галлон). Если это не сработает, вы всегда можете добавить больше. Самая высокая доза, которую я пробовал, — 0.8 мл на литр (3 мл / галлон). Я отлично справился с этой задачей, и эта доза почти мгновенно уничтожила лобстера. Постарайтесь не использовать слишком много, иначе вы можете почувствовать вкус гвоздичного масла в омаре. Распылите раствор из шприца в воду с лобстером и хорошо перемешайте. Ожидайте получения белого, похожего на пастис облака.

Раствор гвоздичного масла в воде

The Knockout : Сначала вы ничего не увидите. Тогда лобстеры покажут какое-то движение, может быть, несколько взмахов хвостом.Тогда омары перестанут двигаться, и вы подумаете, что их вырубили. Это не так. Вместо этого после небольшого отдыха они начнут ходить зомби задом наперед. Поднимите их, и они все равно будут ходить зомби. Если они достигают края танка, они все равно ходят зомби. После фазы зомби они снова расслабляются. Пора закипать.

Примечание по приготовлению : Одно время я готовил омаров при низкой температуре, но на самом деле мне больше всего нравятся лобстеры при высокой температуре. Извини.

Термопара типа К | Hackaday

[Энди Браун] — плодовитый хакер, который в конечном итоге создает много оборудования.Примерно год назад он построил контроллер печи оплавления. Плата, которую он разработал, использовала большое количество деталей для поверхностного монтажа. Это выглядело как первая проблема с курицей или яйцом. Поэтому он разработал новый, простой в сборке контроллер оплавления на базе Android. В новой версии используется всего одна деталь для поверхностного монтажа, которую легко припаять. Вставив дешевый модуль Bluetooth в контроллер, он смог написать приложение, которое могло бы управлять духовкой с любого телефона или планшета Android с поддержкой Bluetooth.

Одиночная печатная плата разделена на высоковольтную секцию с питанием от сети, отделенную от управляющей электроники малой мощности с помощью пазов для предотвращения утечки.Симистор BTA312-600B используется для включения и выключения печи (нагрузки). Симистор управляется оптически изолированным драйвером симистора MOC3020M, который, в свою очередь, управляется микроконтроллером через транзистор. Ожидается, что мощный симистор в корпусе T0220 на 12 Ампер станет горячим при переключении нагрузки 1300 Вт, и [Энди] работает с математикой, чтобы показать, как он пришел к выбору радиатора. Для обеспечения безопасности он использует изолированный, полностью закрытый понижающий трансформатор для подачи питания на низковольтную секцию управления.Одним из его требований было обнаружение перехода через нуль формы волны сети. Использование этого сигнала позволяет ему включать симистор на определенный угол, который может изменяться микроконтроллером в зависимости от того, какой ток требует нагрузка. Выпрямленный, но нефильтрованный сигнал переменного тока подается на базу транзистора, который переключается каждый раз, когда достигается пороговое значение напряжения база-эмиттер.

Для измерения температуры [Энди] использовал термопару типа k и термопару Maxim MAX31855 в цифровой преобразователь.Эта деталь доставила ему немало огорчений из-за плохой производственной партии, и он узнал об этом через форум eevblog — в конце концов, разобрался, заказав замену. Функции Bluetooth реализуются популярным и дешевым модулем HC-06, который обеспечивает простое автоматическое сопряжение. Он создал прототип кода на ATmega328P, а затем перенес его на ATmega8 после оптимизации и уменьшения его до менее 7,5 Кбайт с помощью оптимизатора gcc. Чтобы сделать плату автономной, он также добавил заголовок для дешевого дисплея Nokia 5110 и поворотный переключатель энкодера с переключателем.Это позволяет осуществлять локальное управление без использования устройства Android.

Gerbers (zip-файл) для платы доступны в его блоге, а код ATmega и приложение для Android — в его репозитории на Github. Список BoM в его блоге позволяет легко заказать все детали. В часовом видео после перерыва [Энди] проведет вас через выбор паяльного жала, советы по пайке SMD-деталей, весь процесс сборки платы и демонстрацию. Затем он завертывает его, подключая доску к своей духовке и демонстрируя ее в действии.Ему все еще нужно отполировать настройку ПИД-регулятора и алгоритм, поэтому добавляйте свои советы в комментариях ниже.

Читать далее «Оплавление припоя на базе Android приносит профили припоя в вашу лабораторию» →

(PDF) Высокотемпературный прибор для измерения коэффициента Зеебека

063905-3 Iwanaga

et al

.Rev. Sci. Instrum. 82, 063905 (2011)

показано на рис. 2 (с). Одноосная 4-точечная система Seebeck con-

cept возникла в NASA-JPL в 1980-х годах во время разработки аппарата, использующего световую трубку для питания dy-

namic T.7 Система, подробно описанная ниже, включает

несколько отличий от системы световодов, но геометрия

в целом такая же. Основными преимуществами этой геометрии

являются: (1) термопары непосредственно контактируют с поверхностью образца

, (2) спаи термопар контактируют с изотермической температурной поверхностью

и (3) одноосная конструкция

позволяет устанавливать термопары. для приложения больших сил к поверхности образца

, способствуя минимизации теплового и электрического контактного сопротивления

.

В текущей конструкции цилиндрический нагревательный элемент

, изготовленный из обрабатываемого нитрида бора, имеет сквозное отверстие в центре

, через которое проходит термопара. Мопара термо-

, как будет подробно обсуждаться позже, изготовлена ​​из керамической трубки

с 4 отверстиями и имеет немного меньший диаметр —

тер по сравнению с диаметром отверстия в нагревательном элементе.

мент. Такая конструкция позволяет термопаре

непосредственно контактировать с поверхностью образца независимо от нагревательного цилиндра

, который нагревает поверхность образца за счет теплопроводности.В этой конструкции

керамическая трубка термопары подводится к нагревателям,

, тем самым уменьшая эффект холодного пальца. Эта конфигурация в

отличается от внеосевой конструкции (рис. 2 (b)), где эффект холодного пальца

усугубляется низким контактным сопротивлением образца термопары

и разницей температур между образцом

. и температура окружающей среды.

Вторым преимуществом, проиллюстрированным на рис. 2 (c), является контакт термоэлемента

с постоянной температурой на поверхности образца

, создаваемый тесным контактом между нагревателем

и образцом.В каждой из конфигураций, показанных на

рис. 2, нагреватели создают температурный градиент вдоль основной оси

. Конечный размер валика термопары во внеосевой геометрии

(рис. 2 (b)) может контактировать с поверхностью образца

только через градиент температуры, который существует в области контакта

. Только предложенная конструкция на рис. 2 (c) позволяет соединению термопары

контактировать с поверхностью изотермы

mal.Кроме того, предлагаемая компоновка нагревателей и термопар

, как и компоновка на рис. 2 (а),

позволяет измерять образцы

в широком диапазоне форм и размеров. Типичные методы изготовления образцов, такие как горячее прессование

или затвердевание, приводят к получению цилиндрических образцов, из которых

можно легко вырезать образец в форме диска. Наличие измерительной системы See-

beck, способной измерять образцы

в форме диска, является выгодным, поскольку геометрия подходит для измерения удельного сопротивления

, эффекта Холла с использованием геометрии Ван-дер-Пау и температурного коэффициента диффузии

.Кроме того, одноосная 4-точечная геометрия

измеряет полный Переключаемый к образцу

сигнал максимального напряжения для измерения более тонких образцов

.

Третьим преимуществом предлагаемой конструкции

является приложение сжимающих усилий пружинами вдоль единой основной оси

(одноосная конструкция), что обеспечивает хорошие механические термо-

контакты. Пружины, прикрепленные к сборке нагревателя

, предназначены для приложения равномерного усилия к образцу

для обеспечения хорошего контакта между нагревателями и поверхностями образца

.Пружины сжатия на термопарах

, которые не зависят от пружин нагревателя, создают давление

на спай термопары на поверхности образца.

Следует отметить, что нагреватели и термопары, оказывающие силы

на поверхности образца путем независимого сжатия, являются одним из основных отличий от конструкции световода

. Одноосная конструкция

подходит как для хрупких, так и для мягких материалов

, поскольку отсутствуют растягивающие напряжения, способствующие распространению трещин

.

B. Конструкция термопары

Наряду с усовершенствованием конструкции на уровне системы,

представляют собой специальные конструкции термопар, которые могут улучшить измерения температуры и напряжения. В типичных измерениях температуры

в высокотемпературной среде используются термопары

типов, которые содержат платиновые провода, такие как тип S или R. В

нашем варианте осуществления используется самодельная термопара, состоящая из

из ниобиевых и хромелевых проводов, и может выдерживают до

∼925 К.Есть несколько причин для использования этой нестандартной термопары

для измерений Зеебека.

Во-первых, как кратко сказано в гл. IB, химическая реакция

между термопарой и образцом часто происходит

в точке контакта между ними и приводит к ошибкам в измеренной кривой Зеебека

и смещении напряжения. Чтобы минимизировать этот эффект, следует выбирать термопары с минимальной реакционной способностью с образцом

.Платиновые термопары, в то время как

устойчивы к окислению, довольно реактивны к тяжелым металлам, таким как

, такие как Pb, Te, Ag, Bi и Sb, которые обычно используются в термоэлектрических материалах

. Даже традиционно инертный никель имеет некоторую активность по отношению к определенным термоэлектрическим элементам при высоких температурах. Следовательно, желательны термопарные провода, инертные по отношению к тяжелым металлам

.

В традиционных системах Seebeck для измерения напряжения используется одна из проводов термопары

.Если существует разница температур

между точкой измерения напряжения и температурой

(обычно, по крайней мере, по диаметру провода

, используемого для измерения напряжения), возникнет ошибка напряжения.

Ошибка, вызванная этим фактором, очень очевидна при измерении

материалов с низким коэффициентом Зеебека и высокой теплопроводностью

(например, вольфрам). Чтобы уменьшить этот эффект, следует использовать металл с коэффициентом Зеебека

, близкий к нулю, такой как медь или ниобий, для датчика напряжения

(ближайший к образцу) в сочетании с материалом с высоким коэффициентом Зеебека для изготовления термоэлемента. —

пара.В то время как полученная термопара обеспечивает только половину

напряжения традиционных термопар, измерение этого уменьшенного сигнала

находится в пределах возможностей современной электроники.

Для высоких температур вольфрам и ниобий

были признаны предпочтительными из-за их низкой реакционной способности.

В нашей текущей установке используется комбинация ниобия и

хромеля. Незначительными недостатками этих элементов являются

, что они должны использоваться в бескислородной среде, а

— плохие термопары для работы при температуре, близкой к комнатной.

.Отмечается, что возможны и другие комбинации термопары

: ниобий / вольфрам (до более чем 1000 ◦C),

ниобий / вольфрам-рений, медь-константан (тип Т) и

золото-железо / хромель. .

Чтобы обеспечить дополнительный барьер против химической реакции, тонкие и гибкие листы Grafoil (фольга polycrys-

таллиновая графитовая, например, от GrafTech International).

Скачано с 22 июля 2011 по 131.215.220.185. Предмет повторного распространения на лицензию AIP или авторские права; см. http: // rsi.aip.org/about/rights_and_permissions

Два способа измерения температуры с помощью термопар: простота, точность и гибкость

Введение

Термопара — это простой и широко используемый компонент для измерения температуры. В этой статье представлен базовый обзор термопар, описаны общие проблемы, возникающие при их проектировании, и предложены два решения по преобразованию сигналов. Первое решение сочетает в себе компенсацию холодного спая и преобразование сигнала в единой аналоговой ИС для удобства и простоты использования; второе решение отделяет компенсацию холодного спая от обработки сигнала, чтобы обеспечить измерение температуры с помощью цифрового выхода с большей гибкостью и точностью.

Теория термопар

Термопара, показанная на рисунке 1, состоит из двух проводов из разнородных металлов, соединенных вместе на одном конце, называемых измерением («горячим») спаем. Другой конец, где провода не соединены, подключается к дорожкам схемы преобразования сигнала, обычно сделанным из меди. Этот спай между металлами термопары и медными дорожками называется опорным спаем («холодный»). *

Рисунок 1. Термопара.

* Мы используем термины «измерительный спай» и «эталонный спай», а не более традиционные «горячий спай» и «холодный спай».«Традиционная система именования может сбивать с толку, потому что во многих приложениях измерительный спай может быть холоднее эталонного спая.

Напряжение, возникающее на спая, зависит от температуры на обоих стыке измерительного и опорного узла. Поскольку термопара является дифференциальным устройством, а не устройством для измерения абсолютной температуры, для получения точных абсолютных показаний температуры необходимо знать температуру эталонного спая.Этот процесс известен как компенсация холодного спая (компенсация холодного спая).

Термопары

стали промышленным стандартом для экономичного измерения широкого диапазона температур с разумной точностью. Они используются в различных областях применения при температурах до + 2500 ° C в котлах, водонагревателях, печах и авиационных двигателях — и это лишь некоторые из них. Самая популярная термопара — тип K , состоящая из Chromel ® и Alumel ® (никелевые сплавы с товарными знаками, содержащие хром и алюминий , марганец и кремний, соответственно), с диапазоном измерения — От 200 ° C до + 1250 ° C.

Зачем нужна термопара?

Преимущества
  • Температурный диапазон: Большинство практических температурных диапазонов, от криогенных до выхлопных газов реактивных двигателей, можно обслуживать с помощью термопар. В зависимости от используемой металлической проволоки термопара может измерять температуру в диапазоне от –200 ° C до + 2500 ° C.
  • Надежность: термопары — это надежные устройства, устойчивые к ударам и вибрации и пригодные для использования в опасных средах.
  • Быстрый отклик. Поскольку термопары маленькие и обладают низкой теплоемкостью, они быстро реагируют на изменения температуры, особенно если чувствительный спай открыт.Они могут реагировать на быстро меняющиеся температуры в течение нескольких сотен миллисекунд.
  • Без самонагрева: поскольку термопарам не требуется мощность возбуждения, они не склонны к самонагреву и являются искробезопасными.
Недостатки
  • Комплексное преобразование сигнала: Для преобразования напряжения термопары в пригодное для использования значение температуры необходимо существенное преобразование сигнала. Традиционно преобразование сигналов требовало больших затрат времени на разработку, чтобы избежать ошибок, снижающих точность.
  • Точность: в дополнение к присущей термопарам неточности из-за их металлургических свойств, измерение термопары является настолько точным, насколько может быть измерена температура эталонного спая, обычно в пределах от 1 ° C до 2 ° C.
  • Восприимчивость к коррозии: поскольку термопары состоят из двух разнородных металлов, в некоторых средах коррозия со временем может привести к ухудшению точности. Следовательно, им может потребоваться защита; и уход и обслуживание имеют важное значение.
  • Восприимчивость к шуму: при измерении изменений сигнала микровольтного уровня могут возникнуть проблемы с шумом от паразитных электрических и магнитных полей. Скручивание пары проводов термопары может значительно уменьшить наводку магнитного поля. Использование экранированного кабеля или прокладки проводов в металлическом кабелепроводе и ограждении может уменьшить наводку электрического поля. Измерительный прибор должен обеспечивать фильтрацию сигнала аппаратно или программно, с сильным подавлением частоты сети (50 Гц / 60 Гц) и ее гармоник.

Трудности измерения с помощью термопар

Преобразовать напряжение, генерируемое термопарой, в точное показание температуры непросто по многим причинам: сигнал напряжения мал, зависимость температуры от напряжения нелинейная, требуется компенсация холодного спая, а термопары могут создавать проблемы с заземлением. Давайте рассмотрим эти вопросы по порядку.

Сигнал напряжения слабый: Наиболее распространенные типы термопар — J, K и T.При комнатной температуре их напряжение составляет 52 мкВ / ° C, 41 мкВ / ° C и 41 мкВ / ° C соответственно. Другие менее распространенные типы имеют еще меньшее изменение напряжения с температурой. Этот слабый сигнал требует каскада с высоким коэффициентом усиления перед аналого-цифровым преобразованием. В таблице 1 сравниваются чувствительности различных типов термопар.

Таблица 1. Изменение напряжения в зависимости от повышения температуры
(коэффициент Зеебека) для различных типов термопар при 25 ° C.

Термопара
Тип
Коэффициент Зеебека
(мкВ / ° C)
E 61
Дж 52
К 41
N 27
R 9
S 6
Т 41

Поскольку сигнал напряжения невелик, схема формирования сигнала обычно требует усиления около 100 или около того — довольно простое преобразование сигнала.Что может быть сложнее, так это отличить реальный сигнал от шума, улавливаемого выводами термопары. Провода термопары длинные и часто проходят в среде с электрическими помехами. Шум, улавливаемый проводами, может легко подавить крошечный сигнал термопары.

Для выделения сигнала из шума обычно комбинируются два подхода. Первый заключается в использовании усилителя с дифференциальным входом, такого как инструментальный усилитель, для усиления сигнала. Поскольку большая часть шума возникает на обоих проводах (, синфазный, ), дифференциальное измерение устраняет его.Второй — это фильтрация нижних частот, которая удаляет внеполосный шум. Фильтр нижних частот должен устранять как радиочастотные помехи (выше 1 МГц), которые могут вызвать выпрямление в усилителе, так и 50 Гц / 60 Гц (источник питания) гул . Важно разместить фильтр радиопомех перед усилителем (или использовать усилитель с фильтрами на входах). Расположение фильтра 50/60 Гц часто не имеет решающего значения — его можно комбинировать с фильтром радиочастотных помех, помещенным между усилителем и АЦП, встроенным как часть сигма-дельта АЦП, или его можно запрограммировать в программном обеспечении. как усредняющий фильтр.

Компенсация холодного спая: Температура холодного спая термопары должна быть известна для получения точных показаний абсолютной температуры. Когда термопары были впервые использованы, это было сделано путем выдерживания контрольного спая в ледяной бане. На рисунке 2 изображена схема термопары, один конец которой находится при неизвестной температуре, а другой конец находится в ледяной бане (0 ° C). Этот метод использовался для исчерпывающей характеристики различных типов термопар, поэтому почти во всех таблицах термопар используется 0 ° C в качестве эталонной температуры.

Рис. 2. Базовая схема железо-константановой термопары.

Но держать эталонный спай термопары в ледяной бане нецелесообразно для большинства измерительных систем. Вместо этого в большинстве систем используется метод, называемый компенсация холодного спая (также известный как компенсация холодного спая ). Температура эталонного спая измеряется другим термочувствительным устройством — обычно ИС, термистором, диодом или RTD (резистивным датчиком температуры). Затем значение напряжения термопары компенсируется, чтобы отразить температуру холодного спая.Важно, чтобы эталонный спай считывался как можно точнее — с помощью точного датчика температуры, поддерживающего ту же температуру, что и эталонный спай. Любая ошибка в считывании температуры холодного спая будет отображаться непосредственно в окончательном показании термопары.

Для измерения эталонной температуры доступны различные датчики:

  1. Термисторы: у них быстрая реакция и небольшой корпус; но они требуют линеаризации и имеют ограниченную точность, особенно в широком диапазоне температур.Им также требуется ток для возбуждения, который может вызвать самонагревание и дрейф. Общая точность системы в сочетании с формированием сигнала может быть низкой.
  2. Резистивные датчики температуры (RTD)
  3. : RTD точны, стабильны и достаточно линейны, однако размер корпуса и стоимость ограничивают их использование для приложений управления технологическим процессом.
  4. Выносные термодиоды: диод используется для измерения температуры рядом с разъемом термопары. Микросхема кондиционирования преобразует напряжение на диоде, пропорциональное температуре, в аналоговый или цифровой выходной сигнал.Его точность ограничена примерно ± 1 ° C.
  5. Встроенный датчик температуры: Встроенный датчик температуры, автономная ИС, которая измеряет температуру локально, должна быть осторожно установлена ​​рядом с эталонным спаем и может сочетать компенсацию холодного спая и формирование сигнала. Может быть достигнута точность с точностью до малых долей в 1 ° C.

Сигнал напряжения нелинейный: Наклон кривой отклика термопары изменяется в зависимости от температуры.Например, при 0 ° C выходной сигнал термопары типа T изменяется на 39 мкВ / ° C, но при 100 ° C крутизна увеличивается до 47 мкВ / ° C.

Есть три распространенных способа компенсации нелинейности термопары.

Выберите относительно плоский участок кривой и аппроксимируйте наклон как линейный в этой области — подход, который особенно хорошо работает для измерений в ограниченном диапазоне температур. Никаких сложных вычислений не требуется. Одна из причин популярности термопар K- и J-типа заключается в том, что они обе имеют большие диапазоны температур, для которых наклон приращения чувствительности (коэффициент Зеебека) остается довольно постоянным (см. Рисунок 3).

Рисунок 3. Изменение чувствительности термопары в зависимости от температуры. Обратите внимание, что коэффициент Зеебека K-типа примерно постоянен и составляет около 41 мкВ / ° C от 0 ° C до 1000 ° C.

Другой подход состоит в том, чтобы сохранить в памяти справочную таблицу, которая сопоставляет каждый набор напряжений термопары с соответствующей температурой. Затем используйте линейную интерполяцию между двумя ближайшими точками в таблице, чтобы получить другие значения температуры.

Третий подход заключается в использовании уравнений более высокого порядка, которые моделируют поведение термопары.Хотя этот метод является наиболее точным, он также требует больших вычислительных ресурсов. Для каждой термопары существует две системы уравнений. Один набор преобразует температуру в напряжение термопары (полезно для компенсации холодного спая). Другой набор преобразует напряжение термопары в температуру. Таблицы термопар и уравнения термопар более высокого порядка можно найти на http://srdata.nist.gov/its90/main/. Все таблицы и уравнения основаны на температуре холодного спая 0 ° C. Компенсацию холодного спая необходимо использовать, если он имеет любую другую температуру.

Требования к заземлению: Производители термопар делают термопары как с изолированными, так и с заземленными наконечниками для измерительного спая (Рисунок 4).

Рисунок 4. Типы измерительного спая термопары.

Устройство преобразования сигнала термопары должно быть спроектировано таким образом, чтобы избежать контуров заземления при измерении заземленной термопары, но также иметь путь для входных токов смещения усилителя при измерении изолированной термопары. Кроме того, если наконечник термопары заземлен, диапазон входного сигнала усилителя должен быть рассчитан на обработку любых разностей потенциалов заземления между наконечником термопары и заземлением измерительной системы (рисунок 5).

Рисунок 5. Варианты заземления при использовании разных типов наконечников.

Для неизолированных систем система формирования сигнала с двумя источниками питания обычно будет более надежной для типов заземленных и открытых наконечников. Благодаря широкому входному диапазону синфазного сигнала усилитель с двумя источниками питания может справиться с большим перепадом напряжения между землей печатной платы и землей на наконечнике термопары. Системы с однополярным питанием могут удовлетворительно работать во всех трех случаях, если синфазный диапазон усилителя имеет некоторую способность измерять под землей в конфигурации с однополярным питанием.Чтобы справиться с ограничением синфазного сигнала в некоторых системах с однополярным питанием, полезно смещение термопары до среднего напряжения. Это хорошо работает для изолированных наконечников термопар или если вся измерительная система изолирована. Однако это не рекомендуется для неизолированных систем, предназначенных для измерения заземленных или открытых термопар.

Практические решения с термопарами: Преобразование сигнала термопары сложнее, чем в других системах измерения температуры.Время, необходимое для разработки и отладки системы формирования сигнала, может увеличить время вывода продукта на рынок. Ошибки в формировании сигнала, особенно в секции компенсации холодного спая, могут привести к снижению точности. Следующие два решения устраняют эти проблемы.

В первом описывается простое аналоговое интегрированное аппаратное решение, сочетающее прямое измерение с помощью термопары с компенсацией холодного спая с использованием одной ИС. Второе решение представляет собой программную схему компенсации холодного спая, обеспечивающую повышенную точность измерения термопар и гибкость в использовании многих типов термопар.

Измерительное решение 1: оптимизировано для простоты

На рисунке 6 показана схема измерения термопары К-типа. Он основан на использовании усилителя термопары AD8495, который разработан специально для измерения термопар типа K. Это аналоговое решение оптимизировано для минимального времени разработки: оно имеет прямую сигнальную цепочку и не требует программирования.

Рис. 6. Измерительное решение 1: оптимизировано для простоты.

Каким образом эта простая сигнальная цепочка удовлетворяет требованиям к формированию сигнала для термопар K-типа?

Масштабный коэффициент усиления и выхода: Малый сигнал термопары усиливается коэффициентом усиления AD8495, равным 122, что дает чувствительность выходного сигнала 5 мВ / ° C (200 ° C / В).

Подавление шума: Высокочастотный синфазный и дифференциальный шум удаляется внешним фильтром радиопомех. Низкочастотный синфазный шум подавляется инструментальным усилителем AD8495. Любой оставшийся шум устраняется внешним постфильтром.

Компенсация холодного спая: AD8495, который включает датчик температуры для компенсации изменений температуры окружающей среды, должен быть размещен рядом с холодным спаем, чтобы поддерживать одинаковую температуру для точной компенсации холодного спая.

Коррекция нелинейности: AD8495 откалиброван для выдачи выходного сигнала 5 мВ / ° C на линейном участке кривой термопары K-типа с погрешностью линейности менее 2 ° C в диапазоне от –25 ° C до + 400 ° Диапазон температур C. Если требуются температуры за пределами этого диапазона, в примечании к применению AN-1087 компании Analog Devices описывается, как можно использовать справочную таблицу или уравнение в микропроцессоре для расширения диапазона температур.

Работа с изолированными, заземленными и незащищенными термопарами: На рисунке 5 показан резистор сопротивлением 1 МОм, подключенный к земле, что позволяет использовать все типы наконечников термопар.AD8495 был специально разработан, чтобы иметь возможность измерять несколько сотен милливольт под землей при использовании с одним источником питания, как показано. Если ожидается больший перепад заземления, AD8495 также может работать от двух источников питания.

Подробнее об AD8495: На рисунке 7 показана блок-схема усилителя термопары AD8495. Усилители A1, A2 и A3 — и показанные резисторы — образуют инструментальный усилитель, который усиливает выходной сигнал термопары K-типа с коэффициентом усиления, подходящим для создания выходного напряжения 5 мВ / ° C.Внутри коробки с надписью «Компенсация реф. Перехода» находится датчик температуры окружающей среды. С измерением температуры перехода поддерживается постоянным, дифференциальное напряжение от термопары будет уменьшаться, если температура спая поднимается по какой-либо причине. Если крошечные (3,2 мм × 3,2 мм × 1,2 мм) AD8495 находится в непосредственной тепловой близости от спая, компенсация опорного спая схемотехника впрыскивает дополнительное напряжение в усилитель, так что выход остается напряжение постоянным, таким образом, компенсируя ссылки изменение температуры.

Рисунок 7. Функциональная блок-схема AD8495.

В таблице 2 приведены характеристики интегрированного аппаратного решения с использованием AD8495:

Таблица 2. Решение 1 (Рисунок 6) Сводная информация о производительности

Термопара Тип Диапазон измерения температуры спая Диапазон температур холодного спая Точность
при 25 ° C
Потребляемая мощность
К от –25 ° C до + 400 ° C

от 0 ° C до 50 ° C

± 3 ° C (класс А)

± 1 ° C (класс C)

1.25 мВт

Измерительное решение 2: оптимизировано для обеспечения точности и гибкости

На рис. 8 показана схема измерения термопары J-, K- или T-типа с высокой степенью точности. Эта схема включает высокоточный АЦП для измерения напряжения малосигнальной термопары и высокоточный датчик температуры для измерения температуры холодного спая. Оба устройства управляются через интерфейс SPI от внешнего микроконтроллера.

Рис. 8. Измерительное решение 2: оптимизировано для обеспечения точности и гибкости.

Как эта конфигурация соответствует требованиям к согласованию сигналов, упомянутым ранее?

Устранение шума и усиление напряжения: AD7793, подробно показанный на рисунке 9 — высокоточный маломощный аналоговый входной каскад, — используется для измерения напряжения термопары. Выход термопары фильтруется извне и подключается к набору дифференциальных входов AIN1 (+) и AIN1 (-). Затем сигнал направляется через мультиплексор, буфер и инструментальный усилитель, который усиливает небольшой сигнал термопары, и на АЦП, который преобразует сигнал в цифровой.

Рисунок 9. Функциональная блок-схема AD7793.

Компенсировать температуры спая: The ADT7320 (подробно на рисунке 10), если их поместить достаточно близко к спаю, может измерять температуру опорного спая точно, до ± 0,2 ° C, от -10 ° C до +85 ° C. Встроенный датчик температуры генерирует напряжение, пропорциональное абсолютной температуре, которое сравнивается с внутренним опорным напряжением и подается на прецизионный цифровой модулятор. Оцифрованный результат модулятора обновляет 16-битный регистр значения температуры.Затем регистр значения температуры может быть считан с микроконтроллера с использованием интерфейса SPI и объединен со считыванием температуры с АЦП для осуществления компенсации.

Рисунок 10. Функциональная блок-схема ADT7320.

Правильная нелинейность: ADT7320 обеспечивает отличную линейность во всем номинальном температурном диапазоне (от –40 ° C до + 125 ° C), не требуя корректировки или калибровки пользователем. Таким образом, его цифровой выход можно рассматривать как точное представление состояния холодного спая.

Чтобы определить фактическую температуру термопары, это эталонное измерение температуры должно быть преобразовано в эквивалентное термоэлектрическое напряжение с использованием уравнений, предоставленных Национальным институтом стандартов и технологий (NIST). Затем это напряжение добавляется к напряжению термопары, измеренному AD7793; и суммирование затем переводится обратно в температуру термопары, снова с использованием уравнений NIST.

Работайте с изолированными и заземленными термопарами: На рисунке 8 показана термопара с оголенным наконечником.Это обеспечивает лучшее время отклика, но такая же конфигурация может использоваться и с термопарой с изолированным наконечником.

В Таблице 3 приведены характеристики программного решения для измерения холодного спая с использованием данных NIST:

Таблица 3. Решение 2 (Рисунок 8) Сводная информация о производительности

Термопара Тип Диапазон измерения температуры спая Диапазон температур холодного спая Точность
Потребляемая мощность
Дж, К, Т Полный диапазон

от –10 ° C до + 85 ° C

от –20 ° C до + 105 ° C

± 0.2 ° С

± 0,25 ° С

3 мВт

3 мВт

Заключение

Термопары обеспечивают надежное измерение температуры в довольно широком диапазоне температур, но они часто не являются первым выбором для измерения температуры из-за необходимого компромисса между временем разработки и точностью. В этой статье предлагаются рентабельные способы решения этих проблем.

Первое решение сконцентрировано на уменьшении сложности измерения с помощью аппаратного метода компенсации аналогового эталонного спая. В результате получается прямая сигнальная цепочка без необходимости программирования программного обеспечения, основанная на интеграции, обеспечиваемой усилителем термопары AD8495, который вырабатывает выходной сигнал 5 мВ / ° C, который может подаваться на аналоговый вход широкого спектра микроконтроллеров.

Второе решение обеспечивает высочайшую точность измерения, а также позволяет использовать различные типы термопар.Это программная методика компенсации холодного спая, основанная на высокоточном цифровом датчике температуры ADT7320, который обеспечивает гораздо более точное измерение компенсации холодного спая, чем это было возможно до сих пор. ADT7320 поставляется полностью откалиброванным и рассчитанным на диапазон температур от –40 ° C до + 125 ° C. Полностью прозрачный, в отличие от традиционного измерения термистора или датчика RTD, он не требует дорогостоящего этапа калибровки после сборки платы, а также не требует ресурсов процессора или памяти с коэффициентами калибровки или процедурами линеаризации.Потребляя только микроватты энергии, он позволяет избежать проблем с саморазогревом, которые снижают точность традиционных резистивных датчиков.

Приложение

Использование уравнения NIST для преобразования температуры ADT7320 в напряжение

Компенсация холодного спая термопары основана на соотношении:

(1)

где:

Δ В = выходное напряжение термопары

В @ Дж 1 = напряжение, генерируемое на спайе термопары

V @ J 2 = напряжение, генерируемое в спае

Чтобы это соотношение компенсации было действительным, обе клеммы холодного спая должны поддерживаться при одинаковой температуре.Выравнивание температуры достигается с помощью изотермической клеммной колодки, которая позволяет выравнивать температуру обоих клемм при сохранении электрической изоляции.

После измерения температуры эталонного спая ее необходимо преобразовать в эквивалентное термоэлектрическое напряжение, которое будет генерироваться спайом при измеренной температуре. Один метод использует полином степенного ряда. Рассчитано термоэлектрическое напряжение:

(2)

где:

E = термоэлектрическое напряжение (микровольты)

a n = коэффициенты полинома, зависящие от типа термопары

T = температура (° C)

n = порядок полинома

NIST публикует таблицы полиномиальных коэффициентов для каждого типа термопар.В этих таблицах приведены списки коэффициентов, порядок (количество членов в полиноме), допустимые диапазоны температур для каждого списка коэффициентов и диапазон ошибок. Для некоторых типов термопар требуется более одной таблицы коэффициентов, чтобы охватить весь рабочий температурный диапазон. Таблицы для полиномов степенных рядов перечислены в основном тексте.

🎈 Общественная лаборатория: сварочный аппарат емкостным разрядом

Я работал над этим

В основном не связанные и относительно опасные

Проект

за последнюю неделю построил небольшой сварочный аппарат емкостного разряда.

Предыстория

Привет, меня зовут Кина, и я занимаюсь разработкой датчиков и регистраторов данных для Университета Аляски в Фэрбенксе. Я работал с людьми над некоторыми проектами по физиологии деревьев, о которых я опубликую позже в другой заметке. Я только начал работать над созданием сенсоров Sap Flux для измерения скорости потока жидкости в дереве. Я собираюсь использовать метод Гранье, который требует, чтобы в дерево были встроены два датчика температуры и небольшая спираль нагревателя.Затем расход можно рассчитать по разнице температур между нагретым датчиком и датчиком окружающей среды. В этом методе используются крошечные термопары, сделанные из проволоки диаметром 0,005 дюйма внутри игл 18 калибра. … поэтому нам нужно сделать термопары.

Что такое термопара?

В мире существует множество различных датчиков температуры. Здесь обычно упоминаются термисторы, сопротивление которых зависит от температуры. Термопары отличаются тем, что они представляют собой соединение между двумя разными типами металлических сплавов, которые генерируют небольшой электрический потенциал при изменении их температуры.Подключенный к специальному усилителю, вы можете получать точные показания температуры в очень широком диапазоне. Они также могут быть сделаны из проводов меньше человеческого волоса (которые очень быстро реагируют на изменения температуры), и, поскольку они работают из-за эффекта Зеебека, их можно использовать для охлаждения, если на них подается заряд. Аккуратный!

Так почему сварщик?

Ну, паять провода термопары — дело не самое лучшее. Припой не любит прилипать к ним, он также добавляет присадочный металл, который влияет на реакцию соединения и добавляет к нему тепловую массу, а также если вы пытаетесь измерить температуры выше точки плавления припоя…. да, это не сработает. Так что сварка их — идеальный вариант … но сварочные аппараты для термопар стоят тысячи долларов, и все, что они, по сути, представляют собой батарею конденсаторов, несколько больших МОП-транзисторов для их разряда и микроконтроллер для измерения времени разряда.

Сварщик

Я быстро погуглил. Для самодельных сварочных аппаратов с термопарами не так много возможностей, но наверняка есть аппараты для сварки емкостным разрядом для приварки контактов к батареям. И это одно и то же. У Hackaday есть несколько хороших проектов, но у Instructables есть один проект, который хорошо документирован.Там же я получил большую часть бета-версии этого проекта.

Вся система довольно проста и состоит из 2 частей.

Накопитель энергии

Энергоаккумулятор представляет собой конденсаторную батарею, которая заряжается от настольного источника переменного тока. Я использовал 24 конденсатора емкостью 47000 мкФ 25 В, сгруппированных в 8 групп по 3. Конденсаторная батарея разряжается через 16 силовых полевых МОП-транзисторов (по 2 на группу) в некоторые изготовленные мной алюминиевые шины. МОП-транзисторы контролируются системой управления.

Система управления

Система управления — это ардуино (я использовал pro mini, который у меня был), кнопка, поворотная ручка, маленький экран и микросхема драйвера MOSFET. Система управления питается от настенной бородавки 9 или 12 В, которую я лежал (здесь есть тема). Кнопка запускает разряд, а Arduino контролирует его время. Довольно просто.

Сборка

Общая стоимость запчастей, которых у меня не было, составила около 300 долларов.В основном это конденсаторы и полевые МОП-транзисторы.

Я смог сделать свои собственные печатные платы, потому что у меня есть несколько модных игрушек (например, небольшой стан с ЧПУ), что сделало этот проект немного дешевле.

Buss Bars были сделаны из квадратного алюминиевого ложа 0,5 дюйма с просверленными и резьбовыми отверстиями, соответствующими монтажным платам.

МОП-транзисторы между автобусами красиво. Каждая плата подключается к следующей, передавая сигнал запуска и балансируя заряд батареи конденсаторов.

Это остальные платы конденсаторов, готовые к сборке.

Это собранная конденсаторная батарея. Маленькая плата на конце представляла собой массив диодов для защиты от обратного напряжения из-за разряда огромных всплесков тока через индуктивную нагрузку. Возможно, я спроектировал это неправильно или что-то в этом роде, потому что это вызвало странные проблемы с предвзятостью в MOSFET, и в итоге я просто удалил его. Я проверил скачки напряжения с помощью осциллографа и не обнаружил никаких проблем, так что все в порядке.Также был большой резистор для разряда конденсаторной батареи, когда все выключено, чтобы уменьшить неожиданные поражения электрическим током.

Это заключительный этап тестирования … Только не трогайте искрящиеся части, и все будет в порядке. Положительный вывод зачищен и приклеен лентой к круглому углеродному стержню, а отрицательный вывод зачищен и прикреплен к набору фиксирующих кровоостанавливающих зажимов, которые, угадайте, у меня были!

В итоге я просто бросил все это в картонную коробку и пока горячо приклеил плату управления вверх.У меня нет времени на причудливые случаи, и я не думаю, что это не так уж и опасно.

Результаты

Положительны. Он сваривает. И он действительно сваривает довольно хорошие термопары, которые действительно работают! Я тестировал провод 0,015 дюйма с отличными результатами.

VID_20160712_111719 от Кины Смит на Vimeo.

Другое применение

С другими электродами это было бы волшебством при сварке язычков батарей. Он отлично подходит для отпаривания отверток (ой).Крис Фасти также предположил, что это может быть действительно полезно для использования со спектрометром #spectrometer для анализа содержания металлов путем создания электрической дуги на металле и снятия с нее спектров.

Документация

Код и файлы печатной платы находятся на Github. Если вы хотите попробовать создать это, дайте мне знать. Я был бы рад предоставить более качественные схемы системы и техническую помощь.

Самодельный воздух жидкого азота с использованием дросселирования Джоуля Томсона

Прежде чем приступить к работе, необходимо понять, как точно измерять криогенные температуры в рамках бюджета.Ведь как еще узнать, когда будут достигнуты критические температуры. Я перебрал несколько датчиков и устройств, прежде чем остановился на одном, который достаточно точен.

Для криогенных температур требуются специальные термометры. Датчики должны быть точными и выдерживать сильные холода. Зонды K-типа работают в широком диапазоне температур и не дороги. Однако они становятся менее точными ниже -200F. Я обнаружил, что зонд типа К регистрировал -282F только при погружении в жидкий азот.Зонд R-типа более точен для криогенных температур. Это также дороже. Этот зонд зарегистрировал температуру -310F, когда я тестировал его в азотной ванне. Датчики типа R и K являются термопарами. Термопара состоит из двух контактирующих разнородных проводников, которые при нагревании создают напряжение. Величина напряжения зависит от разницы температур соединения с другими частями цепи. В отличие от большинства других методов измерения температуры, термопары имеют автономное питание и не требуют внешнего возбуждения.Основное ограничение термопар — точность; Системные ошибки менее одного градуса Цельсия (° C) могут быть труднодостижимыми. В конце концов я остановился на использовании датчика RTD. Термометры сопротивления, также называемые резистивными датчиками температуры (RTD), представляют собой датчики, используемые для измерения температуры путем сопоставления сопротивления элемента RTD с температурой. Большинство элементов RTD состоят из отрезка тонкой спиральной проволоки, намотанной на керамический или стеклянный сердечник. Элемент обычно довольно хрупкий, поэтому для защиты его часто помещают внутрь зонда в оболочке.Элемент RTD изготовлен из чистого материала, платины, никеля или меди. Материал имеет предсказуемое изменение сопротивления при изменении температуры; именно это предсказуемое изменение используется для определения температуры. Платина — лучший металл для резистивных датчиков температуры, потому что она следует очень линейной зависимости сопротивления от температуры, и она следует зависимости R от T с высокой воспроизводимостью в широком диапазоне температур. Уникальные свойства платины делают ее предпочтительным материалом для температурных стандартов в диапазоне -272.От 5 ° C до 961,78 ° C. Я обнаружил, что платиновый датчик RTD зарегистрировал температуру -321F, когда я тестировал его в азотной ванне, что было идеально.

Если вам нужен высокоточный и точный криогенный термометр, я изготовил его для тех, кто серьезно относится к этому проекту. Единица измерения очень проста и измеряет в градусах Фаренгейта и Цельсия с шагом 0,1F и 0,1C. Ниже приведены спецификации. Вы можете просмотреть видео по ссылке и увидеть, насколько мое устройство RTD лучше по сравнению с коммерческими устройствами.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *