Co je teplovztažný dvojčlánek?

Co je termočlán?

Definice termočlán

Termočlán je zařízení, které převádí rozdíly teploty na elektrické napětí podle principu termoelektrického efektu. Je to typ senzoru, který může měřit teplotu v konkrétním bodě nebo místě. Termočlány jsou široce používány v průmyslových, domácích, komerčních a vědeckých aplikacích díky své jednoduchosti, trvanlivosti, nízké ceně a širokému rozsahu teplot.

Termoelektrický efekt

Termoelektrický efekt je jev, při kterém se generuje elektrické napětí v důsledku rozdílu teplot mezi dvěma různými kovy nebo slitiny kovů. Tento efekt objevil německý fyzik Thomas Seebeck v roce 1821, kdy pozoroval, že se vytvoří magnetické pole okolo uzavřené smyčky z dvou odlišných kovů, pokud je jeden spojek ohřát a druhý ochlazen.

Termoelektrický efekt lze vysvětlit pohybem volných elektronů v kovech. Když je jeden spojek ohřát, elektrony získají kinetickou energii a pohybují se rychleji směrem k chladnějšímu spojku. To vytváří potenciální rozdíl mezi oběma spojky, který lze změřit pomocí voltmetru nebo ampermetru. Velikost napětí závisí na typech použitých kovů a rozdílu teplot mezi spojky.

Princip fungování termočlánů

Termočlán se skládá ze dvou drátů z různých kovů nebo slitin, které jsou spojeny na obou koncích, aby tvořily dva spojky. Jeden spojek, nazývaný horký nebo měřicí spojek, je umístěn na místě, kde se má měřit teplota. Druhý spojek, nazývaný studený nebo referenční spojek, je udržován při konstantní a známé teplotě, obvykle pokojové teplotě nebo v ledové lázni.

Když existuje rozdíl teplot mezi oběma spojky, dojde k generování elektrického napětí v obvodu termočlánku v důsledku termoelektrického efektu. To lze změřit pomocí voltmetru nebo ampermetru připojeného k obvodu. Pomocí kalibrační tabulky nebo vzorce, který vztahuje napětí k teplotě pro daný typ termočlánku, lze vypočítat teplotu horkého spojku.

Typy termočlánů

Různé typy, jako jsou K, J, T a E, se liší kombinací kovů, rozsahem teplot a specifickými aplikacemi.

Výhody

• Mohou měřit široký rozsah teplot, od kryogenních po velmi vysoké teploty.

• Jsou jednoduchá, robustní a spolehlivá zařízení, která mohou vydržet tvrdé prostředí a vibrovaní.

• Jsou levné a snadno instalovatelné a nahraditelné.

• Mají rychlou odezvu a mohou měřit dynamické změny teploty.

• Nepotřebují externí zdroj energie nebo zesilovač pro svůj provoz.

Nevýhody

• Mají nižší přesnost a stabilitu v porovnání s jinými senzory.

• Jsou zranitelné vůči chybám způsobeným korozi, oxidací, kontaminací nebo stárnutím drátů.

• Vyžadují referenční spojek při známé teplotě pro přesné měření.

• Mají nelineární výstup, který vyžaduje složitou kalibraci nebo kompenzaci.

• Mohou generovat nechtěné termoelektrické napětí způsobené parazitními spojky v obvodu.

Kritéria výběru

Zvolte na základě rozsahu teplot, přesnosti, kompatibility s prostředím, velikosti, elektrických charakteristik a nákladů.

• Běžné aplikace

• Ocelářský a železářský průmysl

• Plynové spotřebiče

• Senzory radiace termopil

• Výroba

• Výroba energie

• Procesní továrny

• Termočlán jako vakuumový čidlo

Závěr

Termočlány jsou široce používané teplotní senzory, které se skládají ze dvou různých typů kovů spojených na jednom konci. Když je spojek dvou kovů ohřát nebo ochlazen, vytvoří se napětí, které lze korelovat s teplotou.

Termočlány mají mnoho výhod a nevýhod v porovnání s jinými teplotními senzory. Mohou měřit široký rozsah teplot, od kryogenních po velmi vysoké teploty. Jsou jednoduchá, robustní a spolehlivá zařízení, která mohou vydržet tvrdé prostředí a vibrovaní. Jsou levné a snadno instalovatelné a nahraditelné. Mají rychlou odezvu a mohou měřit dynamické změny teploty. Nicméně, mají nižší přesnost a stabilitu v porovnání s jinými senzory. Jsou zranitelné vůči chybám způsobeným korozi, oxidací, kontaminací nebo stárnutím drátů. Vyžadují referenční spojek při známé teplotě pro přesné měření. Mají nelineární výstup, který vyžaduje složitou kalibraci nebo kompenzaci.

Pro správný výběr termočlánku zvažte rozsah teplot a požadovanou přesnost, chemickou kompatibilitu a trvanlivost drátů, velikost a tvar sondy, elektrické charakteristiky a odolnost proti rušivým signálům, dostupnost a cenu typu a příslušenství.

Termočlány jsou používány v široké škále aplikací v různých odvětvích a oblastech. Některé běžné aplikace termočlánů zahrnují ocelářský a železářský průmysl, plynové spotřebiče, senzory radiace termopil, výrobu, výrobu energie, procesní továrny a termočlán jako vakuumové čidlo.