Termiese Koppeling: 'n Eenvoudige en Veelsydige Temperatuursensor
Wat is 'n Termokoppel?
'n Termokoppel is 'n toestel wat temperatuurverskille omskep na 'n elektriese spanning, gebaseer op die beginsel van die termoelektriese effek. Dit is 'n tipe sensor wat temperatuur by 'n spesifieke punt of plek kan meet. Termokoppele word wyd in verskeie velde soos industriële, huishoudelike, kommersiële en wetenskaplike toepassings gebruik, as gevolg van hul eenvoud, duurbaarheid, lae koste en wye temperatuurbereik.
Wat is die Termoelektriese Effek?
Die termoelektriese effek is die verskynsel van die generering van 'n elektriese spanning as gevolg van 'n temperatuurverskil tussen twee verskillende metale of metallegesels. Hierdie effek is ontdek deur die Duitse fisikus Thomas Seebeck in 1821, wat waargeneem het dat 'n magnetiese veld geskep is om 'n geslote lus van twee onderskeidelike metale wanneer een verbindingspunt verhit is, en die ander gekoel is.
Die termoelektriese effek kan verduidelik word deur die beweging van vry elektrone in die metale. Wanneer een verbindingspunt verhit word, kry die elektrone kinetiese energie en beweeg vinniger na die kouer verbindingspunt. Dit skep 'n potensiaalverskil tussen die twee verbindingspunte, wat met 'n voltmetertjie of 'n ammetertjie gemeet kan word. Die grootte van die spanning hang af van die tipe metale wat gebruik word en die temperatuurverskil tussen die verbindingspunte.
Hoe Werk 'n Termokoppel?
'n Termokoppel bestaan uit twee drade gemaak van verskillende metale of metallegesels, saamgevoeg aan beide ende om twee verbindingspunte te vorm. Een verbindingspunt, genaamd die warm of meetverbindingspunt, word by die plek geplaas waar die temperatuur gemeet moet word. Die ander verbindingspunt, genaamd die koue of verwysingsverbindingspunt, word by 'n konstante en bekende temperatuur gehou, gewoonlik by kamertemperatuur of in 'n ysbad.
Wanneer daar 'n temperatuurverskil tussen die twee verbindingspunte is, word 'n elektriese spanning oor die termokoppel-sirkel gegenereer as gevolg van die termoelektriese effek. Hierdie spanning kan met 'n voltmetertjie of 'n ammetertjie wat aan die sirkel gekoppel is, gemeet word. Deur gebruik te maak van 'n kalibrasietafel of 'n formule wat die spanning verbind met die temperatuur vir 'n gegewe tipe termokoppel, kan die temperatuur van die warm verbindingspunt bereken word.
Die volgende diagram wys die basiese werkingprinsip van 'n termokoppel:
Die volgende video verduidelik hoe 'n termokoppel werk in meer detail:
Wat is die Tipes Termokoppele?
Daar is baie tipes termokoppele beskikbaar, elkeen met verskillende eienskappe en toepassings. Die tipe termokoppel word bepaal deur die kombinasie van metale of metallegesels wat vir die drade gebruik word. Die mees algemene tipes termokoppele word aangedui deur letters (soos K, J, T, E, ens.) volgens internasionale standaarde.
Die volgende tabel sommeer sommige van die hoof tipes termokoppele en hul eienskappe op:
| Tipe | Positiewe Draad | Negatiewe Draad | Kleurkode | Temperatuurbereik | Sensitiwiteit | Akuraatheid | Toepassings |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| K | Nikkel-krom (90% Ni, 10% Cr) | Nikkel-aluminium (95% Ni, 2% Al, 2% Mn, 1% Si) | Geel (+), Rooi (-), Geel (gesamentlik) | -200°C tot +1260°C (-328°F tot +2300°F) | 41 µV/°C | ±2.2°C (0.75%) | Algemene doel, wye bereik, lae koste |
| J | Yster (99.5% Fe) | Konstantan (55% Cu, 45% Ni) | Wit (+), Rooi (-), Swart (gesamentlik) | -210°C tot +750°C (-346°F tot +1400°F) | 50 µV/°C | ±2.2°C (0.75%) | Oksiderende atmosfeers, beperkte bereik |
| T | Koper (99.9% Cu) | Konstantan (55% Cu, 45% Ni) | Blou (+), Rooi (-), Bruin (gesamentlik) | -200°C tot +350°C (-328°F tot +662°F) | 43 µV/°C | ±1°C (0.75%) | Laag temperatuur, oksiderende atmosfeers |
| E | Nikkel-krom (90% Ni, 10% Cr) | Konstantan (55% Cu, 45% Ni) | Pers (+), Rooi (-), Pers |
| E | Nikkel-krom (90% Ni, 10% Cr) | Konstantan (55% Cu, 45% Ni) | Pers (+), Rooi (-), Pers (gesamentlik) | -200°C tot +870°C (-328°F tot +1598°F) | 68 µV/°C | ±1.7°C (0.5%) | Hoë akuraatheid, matige bereik, lae koste | | N | Nikrosil (84.1% Ni, 14.4% Cr, 1.4% Si, 0.1% Mg) | Nisil (95.5% Ni, 4.4% Si, 0.1% Mg) | Oranje (+), Rooi (-), Oranje (gesamentlik) | -200°C tot +1300°C (-328°F tot +2372°F) | 39 µV/°C | ±2.2°C (0.75%) | Algemene doel, wye bereik, stabiel | | S | Platina-rodium (90% Pt, 10% Rh) | Platina (100% Pt) | Swart (+), Rooi (-), Groen (gesamentlik) | 0°C tot +1600°C (+32°F tot +2912°F) | 10 µV/°C | ±1.5°C (0.25%) | Hoë temperatuur, hoë akuraatheid, duur | | R | Platina-rodium (87% Pt, 13% Rh) | Platina (100% Pt) | Swart (+), Rooi (-), Groen (gesamentlik) | 0°C tot +1600°C (+32°F tot +2912°F) | 10 µV/°C | ±1.5°C (0.25%) | Hoë temperatuur, hoë akuraatheid, duur | | B | Platina-rodium (70% Pt, 30% Rh) | Platina-rodium (94% Pt, 6% Rh) | Grijs (+), Rooi (-), Grijs (gesamentlik) | +600°C tot +1700°C (+1112°F tot +3092°F) | 9 µV/°C | ±0.5% van leeswaarde bo +600°C (+1112°F) | Baie hoë temperatuur, lae sensitiwiteit |
Wat is die Voordelige en Nadelige van Termokoppele?
