열전대를 이용한 온도측정

소개글

열전대를 이용한 온도측정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

목 차
Ⅰ. 서론
1. 개요
2. 실험목적

Ⅱ. 본론
1. 열전대의 원리
1.1 제벡 효과(Seebeek effect)
1.2 펠티에 효과(Peltier effect)
1.3 열전대 회로
2. 열전대의 구성
2.1 열전대의 재료
2.2 열전대의 기전력 특성표
2.3 구성재료
2.4 사용온도범위
3. 열전대의 특징
3.1 장점
3.2 단점
4. 실험에 사용되는 기기
4.1 디지탈 테스터기
4.2 제품사양
5. 측정방법 및 순서
5.1 구조 및 계측방법
5.2 측정순서
6. 측정시 주의사항

Ⅲ. 결론 및 고찰
1. 실험결과
1.1 온도측정 결과정리
1.2 결과그래프
2. 결론 및 고찰

참고문헌

본문내용

800
06.4
900(1100)
900(1100)
800
400
800
08.0
1000(1200)
1000(1200)
800
400
800
3. 열전대의 특징
3.1 장점
온도를 전기적으로 환산할 수 있기 때문에, 측정/조절/제어/증폭/변환 등이 용이하게 사용할 수 있다.
비교적 염가로 입수하기 쉽고, 측정 방법도 간단한 반면에 측정밀도가 높고, 시간차의 비율이 적기 때문에 특히 감도를 필요로 하는 경우나 수명을 요구하는 경우에 따라 자유롭게 치수(예를 들어 선경등)을 선택할 수 있다.
넓은 온도 범위의 측정이 가능하다.(예를 들어 E열전대의 경우, -200~700℃까지의 온도 범위가 동일 열전대의 측정이 가능합니다. 또 R열전대의 경우는 0~1600℃등급까지 가능하다.)
작은 측온물의 온도 분포가 복잡할 경우에도 특정한 부분이나 좁은 장소의 온도 측정이 가능합니다. 또한 측온물과 계량기 간의 거리가 길어도 되며, 회로의도중에 국부적인 온도 변화가 생겨도 측정치에는 거의 영향을 주지 않는다.
3.2 단점
측정하려는 곳에 따라 사용할 수 있는 열전대의 종류가 제한이 있다.
측정 온도의 ±0.2%정도 이상의 정밀도를 얻는 것이 어렵다.
기준 접점을 필요로 하고, 이것을 일정 온도(예를 들면 0℃)에 유지를 할 필요가 있고, 경우에 따라 열전대를 연장시켜 이용을 하던가(이 경우에는 고가가 된다.) 보상도선이 필요하게 된다.
비교적 고온에서 이용한 경우 또는 장기간 이용을 한 경우에는, 사용하고 있는 곳에 열화(산화/환원등)가 발생하므로 정기적인 점검과 보정이 필요하다. 점검과 보정을 해도 수명에는 한계가 있다.
4. 실험에 사용되는 기기
4.1 디지탈 테스터기
디지3 1/2 digit 디스플레이, 최대 숫자표시 : 1,999
데이터 Hold
그림 2.4 HAN DO사의 HD-MAS830
4.2 제품사양
DCV 측정 : 200mV/2V±0.5%, 20V/200V/600V±0.8%
ACV 측정 : 200V/600V±1.5%
DCA 측정 : 200㎂/2mA/20㎃±1.0%, 200㎃±2.0%, 10A±3.0%
OHM 측정 : 200Ω/2kΩ/20kΩ/200kΩ/2㏁±1.0%
hFE 측정 : 1~1000
도통체크
다이오드 측정
전원 : 006P(9V) 1개
크기 및 무게 : 69(W)×138(H)×31(D)mm, 약 170g
5. 측정방법 및 순서
5.1 구조 및 계측방법
일반적으로 열전대는 양소선 상호간에 단락을 방지하는 절연관을 사용하고 소선이 피측정물 이나 분위기등에 직접 닿지 않도록 보호관에 넣어서 사용한다.
측정시 냉접점은 일전한 온도(대부분 0℃)를 유지한다.
발생된 기전력은 무빙 코일형 또는 전자식, 오토 바란싱형, 포텐쇼 메타형, 전위차계 등의 지시 계기로 측정한다.
다른 두종류의 금속도선의 양끝을 서로 접촉시켜 폐회로를 만들고, 이 두 접촉점 사이에 온도차를 만들어주면 폐회로에 기전력이 발생한다.
이 기전력을 열기전력이라하고, 폐회로를 열전대라 한다.
역으로 열전대로 만든 폐회로 발생한 열기전력을 측정하면 두접촉점 사이의 온도차를 알 수 있다.
5.2 측정순서
제작된 열전대를 전류계에 연결시킨다.
얼음물이 담긴 비이컵에 두 종류의 금속도선의 양끝을 담궈서 0℃를 만든다.
먼저 수돗물을 준비한 다음 열전대를 수돗물에 담궈서 측정치를 기록한다.
측정된 값을 Type T 기전력표에 의하여 온도로 환산한다.
온수물, 율무차, 밀크커피도 ④~⑥와 같은 방법으로 측정하여 측정치를 기록한다.
6. 측정시 주의사항
열전대는 여러가지 종류가 있지만 사용장소, 용도에 따라서 적정한 것을 선정하는 것이 가장 중요하다.
온도를 정확하게 측정하기 위해서는 열전대 선정의 내열, 내진성을 고려한 보호관 등의 선정, 구조 및 취부 방법(위치) 등에 유의할 필요가 있다.
열전대는 IPTS(국제실용온도측도)에서 630~1064.43'C 까지 표준온도측정기로 사용토록 규정되어 있으며 열전대의 백금선과 로듐선에 보호관을 씌워 산화되지 않도록 하여 사용한다.
다양한 형태의 열전대가 있으므로, 규격에 맞는 열전대 선택이 가장 중요하다.
열, 부식, 진동에 견딜 수 있는가를 고여 보호관, 구조, 결합 방법 등을 선택하는 것이 중요하다.
Ⅲ. 결론
1. 실험결과
1.1 온도측정 결과정리
Data
측정종류
1회
2회
3회
평균
측정값
수돗물
0.6
0.6
0.6
0.6
정수기물(온수)
2.8
2.7
2.7
2.7
율무차
2.4
2.5
2.6
2.5
밀크커피
2.4
2.5
2.6
2.5
Type T 기전력표에 의한 보정치 (℃)
수돗물
16
16
16
16
정수기물(온수)
68
65
65
66
율무차
58
61
63
61
밀크커피
58
61
63
61
1.2 결과그래프
2. 결론 및 고찰
열기전력은 실험결과와 같이 측온대상의 온도의 크기만큼, 온접점과 기준접점의 차이만큼, 증가한다. 그렇지만 열전대를 구성한 소선의 종류에 따라 고유의 물리량의 제벡계수(Sab)를 보유하고 있어서 열전대마다 단위 온도에 대한 열기전력의 크기가 다르다.
이 실험을 통해 열전대를 만드는 방법을 알아보면 서로 다른 두가지의 금속선(도전체)으로 폐회로를 구성하면 된다. 이때 측정 대상체에 접촉한 온접점(Hot Junction)인 Th이 감지한 온도가 나머지 접점인 기준 접점(Reference Junction)인 Tr과의 온도 차이만큼 열기전력 Ｖ를 발생시킨다는 것을 알 수 있다.
※ 참고문헌
원오윤 외 ‘센서제어공학’ 일진사 p79~83
지일구 외 ‘센서회로설계 및 실험실습’ 성안당 p15~17
http://hannam.es.kr/2%20education/robot/thermocouple.htm
http://heebok.kongju.ac.kr/experiment/therm/h503.htm
http://www.4science.net/shopping/category2.asp?cat_id=135
http://www.iljinsensor.com
http://www.sensor-tech.co.kr
http://www.ugil.co.kr/support.htm
http://haninst.co.kr/html/pdf/pro-1.PDF

키워드

열전대,   Thermocouple,   온도측정