Thermoelement Versuch

Autoren: Marc Ebmeyer

Einleitung

Herr Seedbeck endeckte 1821, dass wenn zwei verschiedene Metalle ode Metallmischungen miteinander verbunden werden, man eine Temperaturabhängige Spannung messen kann den Seedbeck Effeckt. Der Messpunkt der Temperatur ist der Verbindungspunkt dieser beiden Leiter. Beim verbinden dürfen keine weiteren Materialien eingebracht werden, sodass das verlöten der beiden Leiter wegfält. Daher funktioniert verdrillen und verschweißen der beiden Leitungen. Unterschiedliche Verbindungen in den beiden Thermoelemntpaaren und Kombination dieser führt zu unterschiedlichen Thermospannungen. Dabei haben sich ein paarwenige Mischungen und Kombinationen in der Industrie durchgesetzt. Um sie einfacher zu unterscheiden hat man die Kombbinationen mit Buchstaben versehen.

Verwendung findende Materialkombinationen

Typ	- Pol	+ Pol	mV/100°C
B	94%Platin und 6%Rhodium	70%Platin und 30%Rhodium
E	Konstantan	Chormel 90% Nickel und 10% Chrom
J	Konstantan 55% Kupfer, 44% Nickel und 1% Mangan	Eisen
K	Chormel	Alumel 90,7% Nickel, 3,1% Mangan, 4,2% Aluminium und 2,0% Silizium
N	Nisil 95,5%Nickel, 4,4%Silizium und 0,1% Magnesium	[ https://en.wikipedia.org/wiki/Nicrosil Nicrosil Nickel 14,4% Chrom, 1,4% Silizium und 0,1% Magnesium]
R	Platin	87%Platin und 13%Rhodium
S	Platin	90% Platin und 10% Rhodium
T	Konstantan	Kupfer

Die Unterschiedlichen Materialkombinationen weisen unterschiedliche Temperatur Eigenschaften auf. Im Allgemeinenkann man sagen, das Platin Verbindungen für höhere Temperaturen geeignet sind, dafür aber eine niedriege Thermospannung erzeugen.

Typ K

Abb. 1: Temperaturmessung mit Thermocouple und INA326

Abb. 2: Ausgangsspannung am Intrumentationsverstärker in Abhängigkeit von erzeugten Thermospannung

Kaltstellen oder Vergleichstellen Kompensation

Schließt man ein Thermoelement Kabel an einer Messtelle an, so bekommt man immer eine zusätzliche Thermospannung eine sogenante Kaltstelle. Da man nun ja an das Thermoelement Material 1 und 2 seine Kupferleitung anschließen muss, welche zur Messauswertung führt, welche zwei weitere Thermospannungen erzeugen.

Kompensation

1. Kühlen der beiden Anschlussstellen auf 0°C=> Dadurch keine Thermospannung. Einfach für eine Kalibrierung (Eiswasser), aber schwer im Praxis Prozessaltag (extra Peltier Kühlung Isolierunge der Anschlussstellen gegen Kondensfeuchtigkeit).
2. Heißen der Anschlusstelle auf eine Konstante Temperatur oberhalb der Umgebungstemperatur (einfacher als Kühlen). Dadurch ergibt sich ein berechnbarer Fehler, den man ausgleichen kann. (Oft in Messgeräten fertig Implementiert)

Literatur

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