LABORATORIUM MIERNICTWA KOMPUTEROWEGO

Ćwiczenie nr 5

Termometr cyfrowy - termopara

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie z pomiarem temperatury za pomocą termopary.

2. Opis

1. Płyta czołowa karty pomiarowej

Rysunek 1. Widok czołowy karty TRM1

2. Szczegóły sprzętowo-programowe karty TRM1

Rysunek 2. Schemat blokowy termometru TRM 1.

Bloki funkcjonalne:

EXC: Źródło prądowe,

ADC: przetwornik A/C,

SW ID: przełącznik ustawienia bajtu identyfikatora układu,

MD: wewnętrzna 8-bitowa magistrala danych,

SW ADR: przełącznik ustawienia adresu urządzenia,

US: sterujący układ logiczny,

BUF: bufor danych pomiędzy magistralami,

ME: magistrala sygnałów systemu EURO,

Sygnały:

EXC+, EXC-: wyjścia zasilania prądowego czujnika, potencjał wyższy i niższy,

IN+, IN-: wejścia pomiarowe, potencjał wyższy i niższy,

DHI, DLO: starszy i młodszy bajt danych odczytywany z przetwornika A/C,

RH, RL: odczyt danych z przetwornika A/C,

TRIG: wyzwolenie konwersji A/C,

RDY: stan przetwornika - gotowy/w trakcie konwersji,

RID: odczyt bajtu identyfikatora,

DID: bajt identyfikatora,

DRDY: bajt stanu przetwornika,

DAT: 8-bitowe szyny danych: wewnętrzna i systemu EURO,

ADR: 8-bitowa szyna adresowa systemu EURO,

RD: odczyt danych z termometru,

WR: zapis danych do termometru,

IRQ: przerwanie generowane przez termometr.

Termometr może współpracować z czujnikami termooporowymi (np.: Pt 100) oraz diodowymi (złącze p-n). Wyjścia oznaczone na płycie czołowej jako EXC+ i EXC- służą do zasilania czujnika stabilizowanym prądem, natomiast wejścia IN+ i IN- służą do pomiaru napięcia na czujniku. Dioda LED umieszczona obok napisu READY świeci się na zielono gdy termometr jest gotowy do pracy i oczekuje na wyzwolenie, natomiast na czerwono podczas trwania pomiaru.

Dla czujników platynowych źródło generuje prąd o wartości 1 mA, a dla diod p-n-10mA. Mierzone napięcie doprowadzane jest do wejść przetwornika A/C bezpośrednio (p-n), lub prze wzmacniacz wstępny *5 (Pt 100). Ma to na celu przybliżone wyrównanie zakresów zmian napięcia
w funkcji temperatury obydwóch rodzajów czujników. W układzie zastosowano całkujący przetwornik A/C typu ICL 7109. Jego najważniejsze cechy charakterystyczne to: rozdzielczość 12 bitowa + znak, czas konwersacji około 30 ms zakres napięć wejściowych od ±0.2 V do ±2 V oraz wejście różnicowe.

Adres wewnętrzny	Funkcja odczytu	Funkcja zapisu
0	Bajt identyfikatora	----
1	LSB=0 - zgłoszenie przerwania	LSB=0 - skasowanie przerwania
2	LSB=0 - trwa pomiar	LSB=0 - wyzwolenie pomiaru
4	Młodszy bajt danych	----
5	Starszy bajt	----

Strukturę rejestrów wewnętrznych termometru TRM1 przedstawia powyższa tabela. Adres
0 służy wyłącznie do odczytu bajtu identyfikatora, którego wartość określona jest układem zworek przełącznika SW ID. Adres 1 używany jest podczas pracy z wykorzystaniem przerwań. Odczytanie
0 na pozycji LSB (najmniej znaczącego bitu) oznacza, że źródłem przerwania jest termometr, na co należy zareagować odczytem danych i skasowaniem przerwania poprzez wysłanie pod adres 1 liczby z wyzerowanym LSB. Zapis pod adres 2 liczby z wyzerowanym LSB powoduje wyzerowanie przetwornika A/C, a odczyt informuje czy konwersja została zakończona (LSB=1). Adresy 4 i 5 służą wyłącznie do odczytu danych z przetwornika A/C. Ich struktura jest następująca:

MSB Adres 5 - HI LSB

MSB Adres 4 - LO LSB

B7

B6

B5

B4

B3

B2

B1

B0

B7

B6

B5

B4

B3

B2

B1

B0

0

0

POL

OVR

D11

D10

D9

D8

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

Młodszy bajt zawiera 8 bitów danych z przetwornika A/C. Starszy bajt zawiera 4 najstarsze bity danych na pozycjach B0 - B3, bit polaryzacji na pozycji B4 (1 oznacza plus, a 0 minus) oraz bit przekroczenia zakresu przetwarzanych napięć (1- przekroczenie). Najstarsze 2 bity są zawsze wyzerowane. Zakres liczbowy danych odczytywanych z przetwornika A/C wynosi więc od -4095 do +4095, przy czym można również odczytać wartości + 0 i - 0.

Wartości zakresów pomiarowych karty TRM

Nazwa ustawienia	Nr. Ćwiczenia	Zakres [V]	Wartość przetwornika
Tensometry/Ciśnienie Podział/20		-2,5	-4096
			+2,5	+4096
	ADC/termopara		-0,2	-4096
			+0,2	+4096
	Złącze p-n		0,0	+4096
			1,0	-4096
	ADC/RBR/UBR		-10,0	+4096
			+10,0	-4096

3. Czujnik

Czujniki temperatury

Rodzaj czujnika	Zakres temperatur	Zasada działania
Termometr oporowy	-200...+800 ^0C	Dodatni współczynnik temperaturowy rezystancji metali, np.: platyny, miedzi
Termistor o dodatnim współczynniku temperaturowym	-50...+150 ^0C	Dodatni współczynnik temperaturowy rezystancji półprzewodników, np.: krzemu
Termistor o ujemnym współczynniku temperaturowym	-50...+150 ^0C	Ujemny współczynnik temperaturowy rezystancji mieszanin tlenków metali i ceramiki
Złącze P-N	-200...+150 ^0C	Ujemny współczynnik temperaturowy napięcia progowego przewodzącego złącza P-N
Termoelement	-200...+2800 ^0C	Efekt Seebecka - siła termoelektryczna występująca na styku dwóch różnych metali
Rezonator kwarcowy	-50...+300 ^0C	Temperaturowa zależy od częstotliwości rezonansowej kryształu kwarcu o specjalnym cięciu

Czujniki oporowe metaliczne

Metale charakteryzują się dodatnim współczynnikiem temperaturowym rezystancji, co znaczy, że rośnie ona ze wzrostem temperatury. Zjawisko to opisuje się matematycznie przy pomocy ogólnej zależności:

R=R₀[1+a(T-T0)+b(T-T0)²+1........]

gdzie R₀ jest rezystancją odniesienia.

Najczęściej używanym materiałem do budowy tego rodzaju czujników jest platyna. Zależności określające temperaturowy współczynnik rezystancji odnoszą się do jej wartości w temperaturze 0 ⁰C. Typowymi wartościami są: 100 W (Pt 100), 200 W (Pt 200), 500 W (Pt 500)
i 1000 W (Pt 1000). W zakresie temperatur 0 ⁰C ... 850 ⁰C rezystancję czujnika platynowego opisuje się równaniem (DIN 43760 i IEC 571, temperatura w ⁰C):

R_x=R₀(1+3.90802*10^-3T-0.580195*10^-6T²)

a w zakresie -200 ⁰C ... 0⁰C równaniem:

R_x=R₀(1+3.90802*10^-3T-0.580195*10^-6T²+-0.42735*10^-9T³-4.2735*10^-12T⁴)

Termoelementy

Termometry termoelektryczne

Podstawy fizyczne

1.1. Siła termoelektryczna termoelementu

W roku 1821 T. Seebeck stwierdził, że w zamkniętym obwodzie składającym się z dwóch różnych metali, o ile miejsca styku tych metali znajdują się w różnych temperaturach, obserwuje się przepływ prądu elektrycznego. Ilościowe opisanie tego zjawiska nie było wówczas jeszcze możliwe, gdyż prawo Ohma, stanowiące jego podstawę, zostało sformułowane przez G. S. Ohma dopiero w roku 1826.

W roku 1834 I. C. A. Peltier stwierdził, że gdy prąd elektryczny przepływa przez miejsce złączenia dwóch różnych metali, to zależnie od kierunku przepływu prądu złącze to nagrzewa się lub ochładza, nie uwzględniając oczywiście wydzielającego się w każdym przewodzie ciepła Joule'a, proporcjonalnego do rezystancji przewodu, i kwadratu natężenia prądu.

W roku 1854 W. Thomson (lord Kelvin) doszedł do wniosku, że poza zjawiskami termoelektrycznymi występującymi w spoinach, również w pojedynczym przewodzie jednorodnym, na którego długości występuje pewien spadek temperatury, zależnie od rodzaju metalu i kierunku przepływu prądu następuje wydzielanie lub pochłanianie ciepła, przy czym i to zjawisko należy rozważać niezależnie od normalnie zachodzącego zjawiska wydzielania się ciepła Joule'a.

Zjawisko Peltiera rozważać można również jako zjawisko występowania pewnej siły termoelektrycznej w punkcie złączenia dwóch różnych metali, zaś zjawisko Thomsona jako występowanie siły termoelektrycznej na długości poszczególnych metali obwodu zamkniętego.

Przyczyną fizyczną zjawiska Peltiera jest różnica ilości swobodnych elektronów w miejscu styku dwóch różnych metali przy określonej temperaturze. Różnica ta powoduje powstanie w miejscu styku pewnej różnicy potencjałów o wartości zależnej od temperatury. Przyczyną zjawiska Thompsona jest różny stopień zagęszczenia elektronów swobodnych wzdłuż przewodnika, na którego długości występuje pewien gradient temperatury.

Siła termoelektryczna Thomsona powstająca w przewodzie, którego końce znajdują się odpowiednio w temperaturach t₁ i t₂ wyraża się wzorem:

(1-1)

gdzie: σ - współczynnik Thomsona dla danego metalu.

Jak wynika z wzoru (4-1), Eγ jest jedynie funkcją różnicy temperatur na obu końcach przewodu, a nie zależy od jego długości. Badania laboratoryjne wykazały, że współczynnik Thomsona dla ołowiu jest bliski zeru. Wartości współczynników Thomsona dla innych metali można więc podawać w odniesieniu do ołowiu. W temperaturze 0°C wartości te wynoszą przykładowo:

Konstantan -23 μV/deg

PtRh10 -10 μV/deg

Pt -9 μV/deg

Fe -8 μV/deg

Cu +2 μV/deg

Znak + oznacza, że w przewodzie jest wydzielane ciepło wynikające ze zjawiska Thomsona w przypadku, gdy prąd przepływa w kierunku od temperatury wyższej ku niższej.

Rys. 1-1. Zamknięty obwód termoelektryczny

Reasumując, w zamkniętym obwodzie składającym się z metali A i B połączonych na końcach, w przypadku gdy miejsca styku - spoiny, znajdują się odpowiednio w temperaturach t₁ i t₂ (rys. 1-1) występują cztery niezależne siły termoelektryczne:

E_p(t₁) - siła termoelektryczna Peltiera w spoinie 1,

E_p(t₂) - siła termoelektryczna Peltiera w spoinie 2,

E_T,A - siła termoelektryczna Thomsona w przewodzie A,

E_T,B - siła termoelektryczna Thomsona w przewodzie B.

Wypadkowa siła termoelektryczna E w obwodzie jest sumą składowych sił termoelektrycznych z odpowiednimi znakami

E=E_P(t₁)- E_P(t2)+σ_B(t₁-t₂)- σ_A(t₁-t₂) (1-2)

Wobec trudności w zidentyfikowaniu wartości poszczególnych sił termoelektrycznych, umownie przenosi się je do dwóch spoin obwodu. Sumując siły termoelektryczne w obu spoinach według kolejności oznaczonej na rys. 4-1 strzałką, można napisać wzór na wypadkową siłę termoelektryczną obwodu metali A i B o temperaturach spoin t₁ i t₂

E_AB(t₁t₂)=e_AB(t₁)+e_BA(t₂) (1-3)

ponieważ e_BA(t₂)=-e_AB(t₂), mamy ostatecznie

E_AB(t₁t₂)=e_AB(t₁)-e_AB(t₂) (1-4)

W obwodzie z rys. 4-1 powstaje siła termoelektryczna, której wartość zależy od rodzaju metali składowych A i B i od temperatur t₁ i t₂ obu spoin.

Rozważania te dotyczą obwodów termoelektrycznych wykonanych z materiałów jednorodnych. Wszelkie niejednorodności chemiczne lub fizyczne na długości poszczególnych przewodów prowadzą do powstawania dodatkowych, pasożytniczych sił termoelektrycznych, które nie mogą być utożsamiane z normalnie występującymi siłami termoelektrycznymi Thomsona. Wartość ewentualnie występujących pasożytniczych sił termoelektrycznych zależy od rozkładu temperatur na długości przewodu.

Zgodnie z wzorem (4-4) dla danego zestawu metali A i B wypadkowa siła termoelektryczna jest tylko funkcją temperatur t₁ i t₂

E_AB(t₁t₂)=e_AB(t₁---)e_AB(t₂)=f₁(t₁t₂) (1-5)

Stosując obwód dwóch metali A i B do pomiaru temperatury, trudno jest operować funkcją dwóch zmiennych, dlatego też zakładamy w dalszych rozważaniach, że temperatura jednej ze spoin, spoiny odniesienia, jest stała: t₂=t₀=const. Temperaturę t₀ nazywa się temperaturą odniesienia. Przy tym założeniu

E_AB(t₁t₂)=E_AB(t₁t₀)=e_AB(t₁)-e_AB(t₀)=f₂(t₁) (1-6)

a więc siła termoelektryczna obwodu metali A i B jest jednoznaczną funkcją temperatury mierzonej t₁. Spoinę 1 obwodu o temperaturze t₁ nazywa się spoiną pomiarową.

1.2. Prawo trzeciego metalu

Aby można było wykorzystać w praktyce obwód dwóch metali A i B do pomiaru temperatury należy włączyć miernik mierzący występującą siłę termoelektryczną lub proporcjonalne do niej napięcie. Włączenie miernika jest równoznaczne z wprowadzeniem do obwodu trzeciego metalu C, metalu z którego wykonane są przewody łączące miernik z obwodem oraz obwód wewnętrzny miernika (rys. 1-2).

Siła termoelektryczna obwodu z rys, 1-2 wyraża się wzorem :

E=e_AB(t₁)+e_BC(t₀)+e_CA(t₀) (1-7)

Zakładając, że t₁=t₀ słuszna byłaby zależność

e_AB(t₀)+e_BC(t₀)+e_CA(t₀)=0

lub inaczej

e_BC(t₀)+e_CA(t₀)=-e_AB(t₀)

Podstawiając tę zależność do wzoru (1-7) otrzymujemy zależność

E=e_AB(t1)-e_AB(t₀) (1-8)

Zależność (4-8) umożliwia sformułowanie prawa trzeciego metalu:

Wprowadzenie do obwodu metali A i B trzeciego metalu C nie wpływa na wartość wypadkowej siły termoelektrycznej pod warunkiem, że oba końce przewodu z metalu C znajdują się w takiej samej temperaturze.

Rys. 1-2. Trzeci metal C w obwodzie termoelektrycznym. Obwód rozcięty w spoinie.

Rys. 1-3. Trzeci metal C w obwodzie termoelektrycznym. Obwód rozcięty w dowolnym miejscu.

Rys. 1-4. Trzeci metal C w obwodzie termoelektrycznym. Obwód rozcięty w dowolnym miejscu. Końce metalu C mają różne temperatury (t₂≠t₃)

Miejsce włączenia trzeciego metalu jest dowolne. Rozcinając bowiem przykładowo w dowolnym miejscu przewód B oraz włączając tam przewody doprowadzające do miernika stanowiące trzeci metal C (rys. 1-3) siła termoelektryczna obwodu z rys. 1-3 wyraża się wzorem

E=e_AB(t₁)+e_BC(t₂)+e_CB(t₂)+e_BA(t₀) (1-9)

Ponieważ

e_BC(t₂)=-e_CB(t₂)

zależność (1-9) wyraża się wzorem

E= e_AB(t₁)-e_AB(t₀) (1-10)

o postaci identycznej jak (1-6) dla obwodu metali A i B. Gdyby w rozpatrywanym obwodzie oba miejsca łączenia przewodów B i C miały odpowiednio temperatury t₂ i t₃ (rys. 1-4), wypadkowa siła termoelektryczna obwodu wynosiłaby

E'= e_AB(t₁)+e_BC(t₂)+e_CB(t3)+e_BA(t₀) (1-11)

Wartość E' różniłaby się od wartości E, określonej wzorem (1-10) o ΔE

ΔE=E'-E= e_BC(t₂)-e_BC(t3) (1-12)

Równość temperatur w obu miejscach łączenia metali B i C ma więc zasadnicze znaczenie dla uzyskania prawidłowej wartości wypadkowej siły termoelektrycznej obwodu.

1.3. Prawo kolejnych metali

Celem umożliwienia porównywania własności poszczególnych metali stosowanych w termometrii termoelektrycznej, podaje się siłę termoelektryczną poszczególnych metali i stopów względem platyny, przyjętej za układ odniesienia przy różnicy temperatur wynoszącej 100 deg (tabl. 1-1). Przyjęcie platyny wynika z jej dużej odporności na wpływy atmosferyczne, stałości jej własności fizycznych i wysokiej temperatury topnienia.

Siły termoelektryczne różnych metali względem platyny

w temperaturze 100°C, przy temperaturze odniesienia 0°C

Metal	Siła termoelektryczna Mv	Metal	Siła termoelektryczna mV
Kopel^1) Konstantan^2) Nikiel^2) Kobalt^2) Alumel^2) Pallad^2) Platyna Aluminium^2) Ołów^2) Platynorod^2) (90%Pt,10%Rh)	-4.0 -3.51 -1.48 -1.33 -1.29 -0.57 0 +0.42 +0.44 +0.643	Iryd^2) Rod^2) Srebro^2) Cynk^2) Miedź^2) Złoto^2) Wolfram^2) Molibden^2) Żelazo^2) Nikielchrom^1) (85%Ni, 12%Cr) Chromel^2)	+0.65 +0.70 +0.74 +0.76 +0.76 +0.78 +1.12 +1.45 +1.89 +2.2 +2.81
1)Według danych radzieckich [O-43] 2)Według danych amerykańskich [O-37] 3)Według danych niemieckich [O-18]

Materiały wymienione w tabl. 1-1 są uszeregowane według rosnącej wartości siły termoelektrycznej względem platyny, tworząc tzw. szereg termoelektryczny.

Zależność siły termoelektrycznej poszczególnych metali i stopów względem platyny, w całym zakresie temperatur ich stosowania, przedstawiono wykreślnie na rys. 1-5.

Znając siłę termoelektryczną poszczególnych metali względem platyny łatwo jest znaleźć siły termoelektryczne występujące przy ich połączeniu z sobą.

Rys. 1-5. Siła termoelektryczna E metali i stopów względem platyny w funkcji temperatury t

Załóżmy, że istnieją trzy obwody termoelektryczne metali A, B i C, ukształtowane według rys. 1-6.

Rys. 1-6. Prawo kolejnych metali

Rys. 1-7. Obwód trzech metali

Dla poszczególnych obwodów można sformułować odpowiednie równania:

E_BA(t₁t₀)=e_BA(t₁)-e_BA(t₀) (1-13a)

E_CA(t₁t₀)=e_CA(t₁)-e_CA(t₀) (1-13b)

E_BC(t₁t₀)=e_BC(t₁)-e_BC(t₀) (1-13c)

Odejmując stronami od równania (4-13a) równanie (4-13b), otrzymujemy

E_BA(t₁t₀)- E_CA(t₁t₀)=e_BA(t₁)-e_BA(t₀)- e_CA(t₁)+e_CA(t₀) (1-14)

Dla obwodu złożonego z metali A, B, C (rys. 1-7), których miejsca łączenia są w jednakowej temperaturze t₁, słuszne są zależności

e_AB(t₁)+e_BC(t₁)+e_CA(t₁)=0

lub

e_BC(t₁)=e_BA(t₁)- e_CA(t₁) (1-15)

Zakładając, że temperatura całego obwodu wynosi t₀, mamy

e_BC(t₀)=e_BA(t₀)- e_CA(t₀)

lub

-e_BC(t₀)=e_CA(t₀)- e_BA(t₀) (1-16)

Podstawiając zależności (4-15) i (4-16) do równania (1-14), otrzymujemy

E_BA(t₁t₀)-E_CA(t₁t₀)=e_BC(t₁)-e_BC(t₀)

lub

E_BA(t₁t₀)-E_CA(t₁t₀)=E_BC(t₁t₀) (1-17)

Zależność (1-17) przedstawia prawo kolejnych metali:

Siła termoelektryczna obwodu złożonego z metali B i C przy określonej różnicy temperatur obu spoin, równa jest różnicy sił termoelektrycznych obwodów jakie każdy z tych metali utworzyłby z metalem A przy tej samej różnicy temperatur.

4.1.4. Prawo kolejnych temperatur

Niech będą trzy obwody termoelektryczne a metali A i B o temperaturach spoin podanych na rys. 1-8.

Rys.1-8. Prawo kolejnych temperatur

Siły termoelektryczne dla poszczególnych obwodów wyrażają się następującymi równaniami:

E_AB(t₁t₂)=e_AB(t₁)-e_AB(t₂) (1-18a)

E_AB(t₃t₂)=e_AB(t₃)-e_AB(t₂) (1-18b)

E_AB(t₁t₃)=e_AB(t₁)-e_AB(t₃) (1-18c)

Odejmując równanie (4-18c) od równania (4-18a), po uporządkowaniu otrzymujemy zależność

E_AB(t₁t₂)- E_AB(t₁t₃)= e_AB(t₃)-e_AB(t₂)=E_AB(t₃t₂)

lub ostatecznie

E_AB(t₁t₃)= E_AB(t₁t₂)- E_AB(t₃t₂) (1-19)

Zależność powyższa przedstawia prawo kolejnych temperatur, które brzmi:

Siła termoelektryczna obwodu o temperaturze spoiny pomiarowej t₁ i temperaturze spoiny odniesienia t₃ równa jest różnicy siły termoelektrycznej tego obwodu przy temperaturze odniesienia t₂ i siły termoelektrycznej tego obwodu o temperaturze spoiny pomiarowej t₃ i temperaturze spoiny odniesienia t₂.

2. Termoelementy

2.1. Wiadomości ogólne

Połączone na jednym końcu dwa różne materiały: metale czyste, stopy metali lub niemetale, tworzą termoelement. Miejsce łączenia nazywa się spoiną pomiarową, zaś pozostałe końce - końcami wolnymi. Przewody termoelementu nazywają się termoelektrodami (rys. 1-9).

Rys. 1-9. Termoelement: 1 - spoina pomiarowa, 2 - wolne końce, 3 - termoelektrody

Na termoelementy należy wybierać zestawy materiałów, które w szeregu termoelektrycznym (tabl. 1-1) znajdują się możliwie daleko od siebie, co zapewnia występowanie możliwie dużych sił termoelektrycznych przy określonej różnicy temperatur.

Materiały stosowane na termoelementy powinny w miarę możności wykazywać następujące cechy:

- wysoką temperaturę topnienia,

- wysoką dopuszczalną temperaturę pracy ciągłej,

- dużą odporność na wpływy atmosferyczne,

- stałość własności w czasie,

- dużą powtarzalność własności przy produkcji,

- możliwie małą rezystywność,

- możliwie mały cieplny współczynnik zmiany rezystancji,

- ciągłą i liniową zależność siły termoelektrycznej od temperatury.

Praktycznie stosowane zestawy materiałów na termoelementy stanowią pewien kompromis między poszczególnymi wymaganiami.

Na rys. 1-10 podano charakterystyki siły termoelektrycznej w funkcji temperatury zwane charakterystykami termometrycznymi dla najczęściej stosowanych zestawów termoelementów.

Rys. 1-10. Charakterystyki termometryczne najczęściej stosowanych termoelementów. Linią grubą oznaczono termoelementy znormalizowane według PN-59/M-53854

Na rys. 1-10 oraz w dalszych rozważaniach w nazwach termoelementów na pierwszym miejscu podaje się zawsze materiał będący elektrodą dodatnią.

2.2. Własności poszczególnych termoelementów [O-1, O-8, O-11, O-18, O-23, O-42,1]

Termoelement Cu-Konst (55% Cu, 45% Ni) jest termoelementem o dużej sile termoelektrycznej. Jego charakterystyka termometryczna zależy w dużym stopniu od czystości elektrody miedzianej. Termoelement nie może pracować w atmosferze utleniającej, zwłaszcza w wyższych temperaturach; może być stosowany do pomiaru temperatur w zakresie od -200°C do 500°C. Najczęściej stosowany jest w pomiarach laboratoryjnych.

Termoelement Ag-Konst, w porównaniu z termoelementem Cu-Konst, jest trwalszy i ma charakterystykę termometryczną bardziej zbliżoną do liniowej. W pomiarach przemysłowych nie jest stosowany.

Termoelement NiCr (85% Ni, 12%Cr) - Konst charakteryzuje się największą wartością siły termoelektrycznej spośród termoelementów metalowych. Odpowiednikiem jego jest również termoelement Chromel-Kopel. Może być stosowany do 800°C, jednakże należy unikać atmosfery redukującej i obecności związków siarki.

Termoelement Fe-Konst jest powszechnie stosowany ze względu na niską cenę, stosunkowo dużą wartość siły termoelektrycznej i możność stosowania zarówno w atmosferze utleniającej, jak i redukującej. Jakkolwiek może być stosowany do pomiaru temperatury do 1000°C, to jednak już w temperaturach powyżej 600°C tworzy się zgorzelina niszcząca termoelement, co wymaga stosowania większych średnic drutów.

Termoelement NiCr (85% Ni, 12% Cr) - Ni jest odporny na atmosferę utleniającą; w wyższych temperaturach jest wrażliwy na związki siarki. Elektrodę niklową termoelementu wykonuje się z domieszkami Al, Si, Mn. Elektroda ta ulega na ogół jednak szybszemu zużyciu niż elektroda NiCr. Wyjątek stanowi termoelement szwedzkiej firmy Kanthal, którego obie elektrody zużywają się równomiernie. Termoelement NiCr-Ni jest najczęściej stosowanym termoelementem z metali nieszlachetnych w zakresie temperatur od 1000, a nawet 1100°C. Ma on prawie prostoliniową charakterystykę termometryczną.

Termoelement PtRh (90% Pt, 10%Rh) - Pt zmienia swoją charakterystykę termometryczną pod wpływem działania na termoelement S, C, Si, zwłaszcza powyżej 1000°C. Jest najbardziej rozpowszechnionym zestawem wśród termoelementów wykonanych z metali szlachetnych. Stosuje się go jako termoelement wzorcowy przy odtwarzaniu międzynarodowej skali temperatur. Odporność na korozję umożliwia stosowanie cienkich drutów, co obniża cenę termoelementu i zmniejsza jego bezwładność cieplną, zwiększając jednak jego rezystywność.

Termoelement PtRh13 (87%, Pt, 13% Rh)-Pt jest odmianą termoelementu PtRh10-Pt, stosowaną w krajach anglosaskich. Do roku 1922 w USA produkowano termoelement PtRh10-Pt w dwóch odmianach różniących się wartościami siły termoelektrycznej o ok. 10%. Okazało się, że różnica ta wynikała z zanieczyszczeń materiału termoelektrod. Badania wykazały, że termoelement PtRh13-Pt ma identyczną charakterystykę jak termoelement PtRh10-Pt z zanieczyszczeniami. Wobec rozpowszechnienia obu typów termoelementów zastąpiono następnie termoelement PtRh10-Pt z zanieczyszczeniami termoelementem PtRh13-Pt.

Termoelement PtRh18 (70% Pt, 30% Rh - 94% Pt, 6% Rh) ma obie termoelektrody wykonane z platynorodu, co w stosunku do termoelementów o ujemnej termoelektrodzie Pt, podwyższa jego temperaturę pracy. Termoelement PtRh18 stosowany jest w pomiarach temperatury do 1800°C. Spośród licznych odmian tego rodzaju termoelementów (70% Pt, 30% Rh - 94% Pt, 6% Rh; 80%Pt, 20%Rh - 95%Pt, 5% Rh; 60% Pt, 30% Rh - 80% Pt, 20% Rh) najczęściej stosuje się zestaw 70%Pt, 30%Rh - 94%Pt, 6%Rh. W porównaniu z termoelementami, w których jedna elektroda jest wykonana z czystej platyny ma on następujące zalety:

1) wyższą dopuszczalną temperaturę pracy (1800°C),

2) zanieczyszczenia innymi metalami w znacznie mniejszym stopniu wpływają na charakterystykę termometryczną,

3) mniejsze zmiany charakterystyki termometrycznej w wyniku dyfuzji rodu do elektrody platynowej oraz sublimacji rodu z elektrod.

Termoelement NK-SA (Nikiel kobalt-Alumel według GOST 6071-51) charakteryzuje się pomijalnie małą siłą termoelektryczną w zakresie od 0 do 200°C, w wyższych temperaturach zaś, pochyleniem charakterystyki termometrycznej tego samego rzędu co NiCr-Ni. Zbliżone charakterystyki mają termoelementy NiFe-Ni i termoelement niemiecki OAL.

Według norm radzieckich GOST zamiast konstantynu stosuje się kopel o składzie 56-57% Cu i 44-43% Ni. Charakterystyka termometryczna zestawu Cu-Kopel ma przebieg bardzo zbliżony do charakterystyki Cu-Konst, zaś bliskim odpowiednikiem termoelementu Fe-Konst jest termoelement Fe-Kopel. Charakterystyki te podano w tablicy II. Kopel charakteryzuje się nieco lepszą odpornością na działanie temperatury niż konstantan.

Podobnie, zamiast stopu NiCr stosuje się według norm GOST chromel o składzie: 89% Ni, 9.8% Cr, 1% Fe, 0.2% Mn, zaś zamiast elektrod niklowych stosuje się alumel o składzie 94% Ni, 2% Al, 2.5% Mn, 1% Si. Charakterystyki NiCr-Ni oraz charakterystyki Chromel-Alumel według GOST [tabl. II] są prawie identyczne.

W Polsce ujęto normami charakterystyki termometryczne następujących elementów:

PtRh-Pt

NiCr-Ni

Fe-Konst

Cu-Konst

Dla tych termoelementów charakterystyki termometryczne oraz dopuszczalne odchyłki od nich podano w tablicach III, IV, V, VI, VII, VIII zgodnie z PN-59/M-53854. Grubą łamaną linią oddzielono w tablicach zakres pracy ciągłej każdego termoelementu od zakresu stosowalności krótkotrwałej.

Celem umożliwienia stosowania termoelementów importowanych lub przewidzianych do współpracy nimi mierników, w tabl. II podano porównawczo charakterystyki termometryczne zagranicznych odpowiedników termoelementów znormalizowanych w Polsce.

Analiza danych z tabl. II wskazuje, że w większości przypadków różnice między charakterystykami termometrycznymi odpowiedników poszczególnych typów termoelementów w różnych krajach są pomijalnie małe, co umożliwia pełną wymienialność urządzeń.

W tablicy XI podano charakterystyki termometryczne termoelementów nieznormalizowanych, ale dość często stosowanych.

Własności fizyczne materiałów stosowanych na termoelementy, o znormalizowanych charakterystykach termometrycznych podano w tabl. 1-2.

Z materiałów wymienionych w tabl. 1-2 własności ferromagnetyczne mają: Fe, Ni, NiCr, co umożliwia niekiedy łatwe identyfikowanie biegunowości poszczególnych termoelektrod.

Innym sposobem szybkiego identyfikowania biegunowości jest różnica twardości poszczególnych termoelektrod, która dla zestawów znormalizowanych przedstawia się następująco:

- dla termoelementu PtRh-Pt dodatnia termoelektroda PtRh jest twarda, ujemna Pt jest miękka,

- dla termoelementu NiCr-Ni dodatnia termoelektroda NiCr jest twarda, ujemna Ni jest miękka,

- dla termoelementu Fe-Konst dodatnia termoelektroda Fe jest twarda, ujemna Konst jest miękka,

- dla termoelementu Cu-Konst obie termoelektrody są miękkie.

Dane charakterystyczne przewodów stosowanych na termoelektrody znormalizowanych termoelementów dla najczęściej spotykanych średnic (PN-62/M-53855) zestawiono w tabl. XII. Dla każdej średnicy podano zalecaną temperaturę pracy ciągłej w atmosferze czystego powietrza.

2.3 Wykonania spoin pomiarowych [O-1, O-1, O-18]

Spoiną pomiarową termoelementu nazywa się zgodnie z PN-59/M-53851 miejsce styczności elektrycznej termoelektrod umieszczone w ośrodku, którego temperaturę się mierzy.

Prawidłowo wykonana spoina pomiarowa powinna charakteryzować się wymaganą wytrzymałością mechaniczną i dostatecznie małą rezystancją.

Rys. 1-11. Wykonania spoin pomiarowych: a) termoelektrody cienkie, b) termoelektrody grubsze; 1 - termoelektroda miękka, 2 - termoelektroda twarda

Przyjmując, że na ogół (ze względu na małe wymiary geometryczne) cała spoina ma jednakową temperaturę, zgodnie z prawem trzeciego metalu połączenie obu przewodów termoelektrod może być wykonywane również za pośrednictwem innego metalu, np. przez zlutowanie. Spoiny wykonuje się przez spawanie, lutowanie lub zgrzewanie, a niekiedy przez połączenie mechaniczne, np. skręcenie lub zwalcowanie drutów. Przykłady typowych spoin pokazano na rys. 1-11.

Termoelement PtRh-Pt najczęściej spawa się w łuku elektrycznym bez użycia topników. Wprowadzając końce termoelektrod do łuku prądu zmiennego, wytworzonego między dwiema elektrodami węglowymi należy unikać ich zetknięcia z elektrodami, co mogłoby spowodować nawęglenie spoiny. Termoelementy nie powinny być zanieczyszczone smarami, potem itp., a także nie powinny mieć odkształceń mechanicznych, zgnieceń i zadrapań. Przed spawaniem należy przewody skręcić wykonując conajmniej półtora do dwóch zwojów. Uprzednie czyszczenie końców przewodów nie jest konieczne.

Prawidłowo wykonana spoina ma postać gładkiej kulki; ewentualne pory na powierzchni dowodzą przegrzania metalu podczas spawania.

Termoelement Fe-Konst najczęściej spawa się w płomieniu tlenowo-acetylenowym nie redukującym po uprzednim starannym oczyszczeniu powierzchni papierem ściernym i skręceniu obu końców na długości 2-3 zwojów. Po nagrzaniu do czerwoności płomieniem obojętnym, końcówki zanurza się w boraksie i spawa nagrzewając najpierw przewód o wyższej temperaturze topnienia. Po spawaniu należy starannie wypłukać topnik. Można również spawać w łuku elektrycznym podłączając spawany termoelement jako jedną elektrodę i stosując drugą elektrodę grafitową. Jeżeli temperatura pracy termoelementu nie przekracza 600°C, stosuje się również lutowanie twarde.

Termoelement NiCr-Ni spawa się tak, jak termoelement Fe-Konst, również unikając płomienia redukującego. Niekiedy spoiny pomiarowe wykonuje się przez zgrzewanie końców termoelektrod.

Termoelement Cu-Konst ze względu na zakres jego stosowalności nie przekraczający 600°C, najczęściej wykonuje się lutując termoelektrody lutem twardym przy użyciu boraksu jako topnika, a dla temperatury do ok. 200°C - lutując termoelektrody lutem miękkim. Niekiedy spawa się elektrody w łuku elektrycznym bez użycia topnika.

W tablicy XIII podano typowe składy lutów twardych i miękkich oraz odpowiednie zakresy temperatury ich topnienia.

Po wykonaniu spoiny termoelement należy poddać starzeniu w celu ustabilizowania jego własności termoelektrycznych. W czasie starzenia polegającego na nagrzewaniu termoelementu w odpowiedniej temperaturze, następuje ujednorodnienie mikrostruktury metalu, naruszonej przy wykonywaniu spoiny. Starzenie usuwa również naprężenia własne drutów termoelementu, które mogły powstać przy jego wytwarzaniu, wskutek niewłaściwego transportu, przechowywania itp. Istnieją różne poglądy co do wymaganej temperatury i czasu procesu starzenia. Ogólnie zaleca się wygrzewanie termoelementów przez kilka godzin w maksymalnej dopuszczalnej temperaturze ich pracy.

Przy wykonywaniu termoelementów zachodzi niekiedy potrzeba łączenia jednoimiennych odcinków przewodów termoelektrod, zwłaszcza w przypadku termoelementów z metali szlachetnych, ponieważ wysoka cena materiału powoduje, że opłacalne jest wykorzystanie nawet jego niewielkich odcinków. Wykonuje się wtedy spoiny dodatkowe. Spoiny dodatkowe nie powinny dawać dodatkowych pasożytniczych sił termoelektrycznych i dlatego należy je raczej umieszczać możliwie daleko od spoiny pomiarowej, w tych częściach termoelementu, w których występują najmniejsze gradienty temperatur.

W miejscu styku dwóch różnych metali występuje zjawisko Seebecka, polegające na powstawaniu małego napięcia (rzędu pojedynczych miliwoltów), zwanego napięciem termoelektrycznym. Jego zależność od temperatury zależy od rodzaju stykających się metali. Nie jest ona ściśle liniowa i dlatego określa się ją średnim współczynnikiem temperaturowym.

Typ	Metal1 Biegun +	Metal2 Biegun -	Średni współczynnik temperaturowy [mV/0C]	Zakres temperatur[0C]
T	Miedź	Konstantan	42.8	-200...+400
J	Żelazo	Konstantan	51.7	-200...+700
E	Chromel	Konstantan	60.9	-200...+1000
K	Chromel	Alumel	40.5	-200...+1300
S	Platyna	Platyna/Rod 10%	6.4	0...+1500
R	Platyna	Platyna/Rod 13%	6.4	0...+1600
C	Wolfram/Ren 5%	Wolfram/Ren 26%	15	0...+2800

Rysunek 4. Pomiar temperatury za pomocą dwóch termoelementów

W praktyce pomiarowej wykorzystuje się dwa termoelementy połączone ze sobą tak, aby napięcia termoelektryczne kompensowały się. Jeden z termoelementów, nazywany zimnym końcem, umieszcza się w temperaturze o znanej wartości, natomiast drugi jest właściwym czujnikiem pomiarowym. Otrzymywane napięcie jest zależne od różnicy temperatur obydwu termoelementów. Jako temperatury odniesienia można użyć np. mieszaniny wody z lodem (0 ⁰C). Częściej jednak wykorzystywane są grzejniki wytwarzające w małej, zamkniętej objętości temperaturę o kontrolowanej wartości, lub nawet elektroniczne urządzenia symulujące obecność termoelementu odniesienia.

4. Oprogramowanie

1. LabVIEW TRM

W LabVIEW dostępny jest program trm.llb/trm.exe, który dokonuje odczytu wartości z przetwornika, dokonuje wizualizacji danych w postaci wykresu, oraz umożliwia zapis danych pomiarowych do pliku tekstowego. Obsługę karty pomiarowej TRM1 dokonuje się poprzez wybranie odpowiedniego podprogramu za pomocą guzika na zielonym tle nad rysunkiem pokazującym wygląd karty pomiarowej.

Rysunek 4. Panel wyboru podprogramu TRM w LabVIEW

Rysunek 5. Panel pomiarowy programu TRM1

Dostępne są też odpowiednie komponenty w systemie LabVIEW, z których można zbudować własny program pomiarowy.

Rysunek 6. Paleta komponentów do systemu EURO w LabVIEW

Rysunek 7. Przykład najprostszego programu (diagram) do odczytu wartości z karty TRM

Kalibrowanie termometru przy pomocy programu TRM (dla LabVIEW)

Podczas pomiaru program odczytuje z przetwornika A/C liczbę, będącą w pewnej zależności z mierzoną temperaturą. Zadaniem programu jest przetransformowanie tej liczby w wartości temperatury w wybranych przez użytkownika jednostkach. Aby to zrobić należy najpierw, na podstawie znajomości zjawisk zachodzących w czujniku i układzie pomiarowym, założyć model jego działania, a następnie określić zależność matematyczną wiążącą odczytywaną liczbę z mierzoną temperaturą.

W programie TRM przyjęto bardzo upraszczające założenie, że liczby odczytane z przetwornika są liniowo zależne od temperatury, czyli można obliczyć ją używając równania:

gdzie T jest obliczaną temperaturą, x - odczytaną liczbą, a A i B - współczynnikami równania liniowego. Zadaniem użytkownika jest obliczenie, lub doświadczalne określenie tych współczynników, ponieważ zależą one od zakresu mierzonych temperatur i rodzaju, a nawet egzemplarza stosowanego czujnika, a otrzymane współczynniki - współczynniki cechowania lub kalibracji.

Przy założeniu liniowego związku temperatury z odczytaną liczbą procedura kalibrująca jest bardzo prosta. Należy umieścić czujnik w znanej temperaturze T₁ i po ustabilizowaniu się wskazań termometru odczytać odpowiadającą tej temperaturze liczbę x₁. Następnie należy czynności te powtórzyć dla innej znanej temperatury T₂, odczytując liczbę x₂. Obie liczby spełniają z założenia opisaną wcześniej liniową zależność, co można zapisać przy pomocy układu równań:

z których wyprowadzamy równania na współczynniki A i B:

Aby jak najlepiej wykorzystać termometr i zminimalizować błędy pochodzące od ewentualnych nieliniowości czujnika należy, jeżeli jest taka możliwość, wybrać temperatury kalibrowania leżące w pobliżu krańców przyszłego zakresu pracy termometru. Wskazane jest też kilkukrotne, najlepiej naprzemienne, cechowanie w obydwóch temperaturach.

Domyślne wartości współczynników kalibracyjnych A i B w programie TRM odpowiednio: 1 i 0, co widać na rysunku powyżej. Wystarczy obliczone współczynniki A B wprowadzić w odpowiednie pola widoczne na ekranie. Od tej pory wyniki uzyskane będą wskazywać temperaturę (również te zapisywane do pliku).

2. Program komputerowy TERMO (Wersja dla DOS)

Program napisany jest w języku Pascal i działa w systemie operacyjnym DOS. Przystosowany jest do pomiaru temperatury przy pomocy termometru cyfrowego TRM-1 pod nadzorem sterownika systemu EURO w wersji nr 6.1.

Wszystkie potrzebne ustawienia wprowadzane są poprzez plik konfiguracyjny. W takim przypadku program należy uruchomić jako parametr nazwę pliku konfiguracyjnego np.: TERMO.EXE POMIARY.INI. Nazwa pliku konfiguracyjnego może być dowolna w zakresie ograniczonym przez system operacyjny i obecność innych plików. W przypadku uruchomienia programu bez parametru - nazwy pliku konfiguracyjnego, program rozpocznie pracę z wartościami domyślnymi.

Plik konfiguracyjny jest typu tekstowego (ASCII), wiec jego zawartość można modyfikować przy pomocy programu dowolnego edytora, umożliwiającego zapis pliku w formacie tekstowym ASCII, bez dodatkowych znaków sterujących. Przykładowe edytory to: EDIT.EXE systemy DOS (od wersji 5.0), NCEDIT.EXE, wchodzący w skład pakietu “Norton Commander”, lub Notatnik w Windows 3.x.

Użytkownik ma do dyspozycji 11 parametrów pracy programu. W pliku konfiguracyjnym muszą pojawić się wszystkie, w określonej kolejności i każdy w osobnym wierszu. Parametry nie mogą być rozdzielane ani poprzedzane pustymi wierszami. Muszą także przyjmować parametry z określonego zakresu. Nie dostosowanie się do tych reguł może spowodować błędne działanie programu. W poniższej tabeli przedstawione zostały w poprawnej kolejności wszystkie parametry programu TERMO.

Parametr	Wartość domyślna	Zakres
Nazwa pliku danych	TERMO.DAT	Nazwa ograniczona przez DOS
Okres pomiarów	1 sekunda	Liczba całkowita dodatnia do 16 cyfr, wartość podawana w sekundach, 0 oznacza minimalny okres (ok. 70 ms).
Liczba pomiarów	Do zatrzymania	Liczba całkowita dodatnia do 16 cyfr, 0 oznacza prowadzenie pomiarów do zatrzymania przez użytkownika.
Tryb graficzny (wykres)	Nie	0 - nie , 1 - tak.
Dolne ograniczenie osi Y	- 4095	Liczba rzeczywista.
Górne ograniczenie osi X	+ 4095	Liczba rzeczywista.
Kalibracja - współczynnik A	0	Liczba rzeczywista.
Kalibracja - współczynnik B	1	Liczba rzeczywista.
Nr portu szeregowego	2	1 - COM 1, 2 - COM 2.
Identyfikator termometru	3	Liczba całkowita z zakresu 0...255, odpowiadająca ustawieniu zworek na karcie TRM - 1
Sygnalizacja dźwiękowa	Nie	0 - nie , 1 - tak.

Po uruchomieniu program wyświetla wartość wszystkich parametrów i sprawdza połączenie ze sterownikiem kasety oraz termometrem TRM-1. W przypadku po prawnej komunikacji z obydwoma urządzeniami można rozpocząć pomiary (ENTER) lub zakończyć pracę programu (ESC). Jeżeli program nie stwierdzi obecności jednego z urządzeń, informuje o tym i nie pozwala rozpocząć pomiarów (dowolny klawisz zakończenie programu).

Po rozpoczęciu doświadczenia w trybie graficznym na ekranie widoczna jest ramka, w której nanoszone są punkty odpowiadające zmierzonym wartościom temperatury, w zakresie ustalonym parametrami ograniczenia osi Y. Dodatkowo pod ramką wyświetlane są wartości: numer pomiaru (N), czas dokonania pomiaru liczony w sekundach od rozpoczęcia doświadczenia (X) i zmierzona temperatura (Y).

W trybie tekstowym każdemu dokonanemu pomiarowi odpowiada wyświetlenie jednego wiersza danych. W pierwszych trzech kolumnach przedstawione są wartości takie same, jak w trybie graficznym: numer pomiaru (Pomiar), czas dokonania pomiaru (Czas) i temperatura (Temp.). Pozostałe 5 wielkości dotyczy bezpośrednio użytego w temperaturze przetwornika A/C: bajt starszy (HI) i młodszy (LO) liczby odpowiadającej zmierzonej temperaturze, znak tej liczby (POL), wskaźnik przekroczenia zakresu pomiarowego (OVR) oraz obliczona na podstawie tych danych liczba (ADC).

W obydwóch trybach istnieje możliwość zakończenia doświadczenia poprzez naciśniecie dowolnego klawisza. Po zakończeniu pomiarów dane są dostępne w pliku tekstowym o nazwie przekazanej w pierwszym wierszu pliku konfiguracyjnego, lub w pliku o domyślnej nazwie TERMO.DAT. Pierwsza kolumna zawiera czas dokonania pomiaru temperatury, a druga jej wartość.

Współczynnik kalibracji - programowe kalibrowanie termometru

Podczas pomiaru program odczytuje z przetwornika A/C liczbę, będącą w pewnej zależności z mierzoną temperaturą. Zadaniem programu jest przetransformowanie tej liczby w wartości temperatury w wybranych przez użytkownika jednostkach. Aby to zrobić należy najpierw, na podstawie znajomości zjawisk zachodzących w czujniku i układzie pomiarowym, założyć model jego działania, a następnie określić zależność matematyczną wiążącą odczytywaną liczbę z mierzoną temperaturą.

W programach TERMO i TRM przyjęto bardzo upraszczające założenie, że liczby odczytane z przetwornika są liniowo zależne od temperatury, czyli można obliczyć ją używając równania:

gdzie T jest obliczaną temperaturą, X - odczytaną liczbą, a A i B - współczynnikami równania liniowego. Zadaniem użytkownika jest obliczenie, lub doświadczalne określenie tych współczynników, ponieważ zależą one od zakresu mierzonych temperatur i rodzaju, a nawet egzemplarza stosowanego czujnika, a otrzymane współczynniki - współczynniki cechowania lub kalibracji.

Przy założeniu liniowego związku temperatury z odczytaną liczbą procedura kalibrująca jest bardzo prosta. Należy umieścić czujnik w znanej temperaturze T₁ i po ustabilizowaniu się wskazań termometru odczytać odpowiadającą tej temperaturze liczbę X₁. Następnie należy czynności te powtórzyć dla innej znanej temperatury T₂, odczytując liczbę X₂. Obie liczby spełniają z założenia opisaną wcześniej liniową zależność, co można zapisać przy pomocy układu równań:

z których wyprowadzamy równania na współczynniki A i B:

Aby jak najlepiej wykorzystać termometr i zminimalizować błędy pochodzące od ewentualnych nieliniowości czujnika należy, jeżeli jest taka możliwość, wybrać temperatury kalibrowania leżące w pobliżu krańców przyszłego zakresu pracy termometru. Wskazane jest też kilkukrotne, najlepiej naprzemienne, cechowanie w obydwóch temperaturach.

Kalibrowanie termometru przy pomocy programu TERMO

Domyślne wartości współczynników kalibracyjnych A i B w programie TERMO odpowiednio: 0 i 1, co oznacza ze liczba odczytywana z termometru jest bez zmian wyprowadzana na ekran i do pliku. Można więc bez żadnych trudności używając tego programu do cechowania czujników do których przystosowany jest termometr i spełniających założenie liniowości zmian przetwarzanej wielkości w funkcji temperatury.

Najprostszym sposobem użycia programu TERMO do kalibrowania termometru jest uruchomienie go bez parametru - nazwy pliku konfiguracyjnego (współczynniki A i B przyjmują wartości domyślne 0 i 1) i analizowanie danych pojawiających się na ekranie. Po umieszczeniu czujnika w znanej temperaturze T₁ i subiektywnym stwierdzeniu ustabilizowania się wskazań w kolumnie Temp. Lub ADC należy tę wartość zapisać i powtórzyć pomiar dla drugiej temperatury wzorcowej T₂.

Aby program TERMO mógł korzystać z obliczonych współczynników kalibracji należy wpisać je w odpowiednie miejsca pliku konfiguracyjnego i uruchamiać z nazwą tego pliku jako parametr.

1. Zadania do wykonania

1. Kalibracja układu pomiarowego

2. Pomiar temperatury otoczenia wykalibrowaną termoparą

3. Pomiar temperatury w tyglu lutownicy

4. Analiza uzyskanych wyników

Rozpatrując obwody termoelektryczne przyjęto w tym opracowaniu jako kierunek sumowania poszczególnych sił termoelektrycznych, kierunek zgodny z ruchem wskazówek zegara. Siły termoelektryczne zgodnie z tym kierunkiem mają znak dodatni.

Oznaczenie termoelementu pochodzi od dopuszczalnej temperatury pracy (1800°C).

20

---