Senzor de temperatură

Tema proiectului:

Sistem de detectie a temperaturii, cu 8 canale, cu termocuplu tip B; gama de temperaturi masurate: 0÷1600ºC; se foloseste un microcontroller ATMEL AT90LS8535 si se va afisa temperatura maxima.

Se va folosi schema bloc prezentata in figura 1:

Figura1

1)Termocuplu

Termocuplu din punct de veder fizic reprezinta nici mai mult nici mai putin decat materiale care puse impreuna manifesta efect Seebeck.Intr-un fir metalic ale carui capete se afla la temperaturi diferite TA>TB apare o diferenta de potential UAB cauzata de faptul ca electronii de conductie din capatul cu temperatura mai mare au o energie cinetica mai mare si vor difuza catre capatul mai rece. In acest fel capatul cald se va incarca pozitiv iar capatul rece al firului se va incarca negativ.

Tensiunea termoelectromotoare (t.t.e.m.) care apare UAB este direct proportionala cu diferenta de temperatura dintre capetele firului:

UAB = VA – VB = S*( TA – TB )

unde S este coeficientul Seebeck, o proprietate a materialului din care este facut firul.

In cazul practic in care am dori sa masuram aceasta diferenta de potential, daca pentru conexiunea cu aparatul de masura(foarte sensibil) vom folosi fire din acelasi material vom costata ca tensiune indicate va fi 0.Cauza este aceea aceea ca din tensiunea initiala UAB se scade tensiunea termoelectrica a firelor de legatura, in cazul de fata identica cu tensiunea initiala. Este ca si cum am lega doua baterii identice cu bornele "+" impreuna si bornele "-" impreuna, oriunde intrerupem circuitul si masuram tensiunea, aceasta va fi zero.

Situatia se schimba daca intre punctele A si B avem un fir de nichel, iar de la punctele A si B plecam catre instrumentul de masura cu un fir din cupru, atunci voltmetrul va indica o diferenta de potential. In acest caz fiind vorba de metale diferite, cu coeficienti Seebeck diferiti, diferenta de potential masurata va fi:

U = UAB(Ni) – UAB(Cu) = SNi•(TA – TB) – SCu•(TA – TB) =

= (SNi – SCu)•(TA – TB)

De regula se dau in tabele coeficientii Seebeck relativi, masurati pentru materialul respectiv fata de un material de referinta (de cele mai multe ori platina). Coeficientul Seebeck al unui material nu ramane constant in functie de temperatura. Doua materiale poat fi folosite impreuna intr-un termocuplu doar daca coeficientul Seebeck al cuplului este relativ constant pe domeniul de temperaturi in care se lucreaza.

In mod practic ,termocuplul se compune din doua fire din metale diferite, numite termoelectrozi, sudate la un capat 1. Capatul sudat se numeste sudura calda, iar celelalte capete 2 si 3, numite capete libere ale termocuplului, se leaga prin conductoarele de legatura c la aparatul electric pentru masurarea fortei termoelectromotoare. Legaturile dintre capetele libere si conductoarele de legatura constituie sudura rece. Temperatura sudurilor reci trebuie mentinuta la o valoare constanta.