Coppelia: Un sensor de temperatura simple i versàtil

Què és un termopar

Un termopar és un dispositiu que converteix les diferències de temperatura en una tensió elèctrica, basant-se en el principi del efecte termoelèctric. És un tipus de sensor que pot mesurar la temperatura en un punt o ubicació específica. Els termopars són ampliament utilitzats en diversos camps, com l'industrial, el domèstic, el comercial i l'aplicacions científiques, degut a la seva simplicitat, durabilitat, baix cost i ampli rang de temperatures.

Què és l'efecte termoelèctric?

L'efecte termoelèctric és el fenòmen de generar una tensió elèctrica elèctrica deguda a una diferència de temperatura entre dos metalls o allaus metàl·lics diferents. Aquest efecte va ser descobert pel físic alemany Thomas Seebeck el 1821, qui va observar que es creava un camp magnètic al voltant d'un circuit tancat de dos metalls diferents quan una junta estava escalfada i l'altra refredada.

L'efecte termoelèctric es pot explicar pel moviment dels electrons lliures en els metalls. Quan una junta està escalfada, els electrons guanyen energia cinètica i es mouen més ràpidament cap a la junta més freda. Això crea una diferència de potencial entre les dues juntes, que es pot mesurar amb un voltmetre o un ampermetre. La magnitud de la tensió depèn del tipus de metalls utilitzats i de la diferència de temperatura entre les juntes.

Com funciona un termopar?

Un termopar consta de dos fils fets de metalls o allaus metàl·lics diferents, units a ambdós extrems per formar dues juntes. Una junta, anomenada junta calenta o de mesura, es col·loca a la ubicació on es vol mesurar la temperatura. L'altra junta, anomenada junta freda o de referència, es manté a una temperatura constant i coneguda, normalment a temperatura ambiente o en un bany de glaç.

Quan hi ha una diferència de temperatura entre les dues juntes, es genera una tensió elèctrica a través del circuit del termopar deguda a l'efecte termoelèctric. Aquesta tensió es pot mesurar amb un voltmetre o un ampermetre connectat al circuit. Utilitzant una taula de calibratge o una fórmula que relaciona la tensió amb la temperatura per a un tipus determinat de termopar, es pot calcular la temperatura de la junta calenta.

El següent diagrama mostra el principi bàsic de funcionament d'un termopar:

El següent vídeo explica com funciona un termopar amb més detall:

Quins són els tipus de termopars?

Hi ha molts tipus de termopars disponibles, cadascun amb característiques i aplicacions diferents. El tipus de termopar es determina per la combinació de metalls o allaus metàl·lics utilitzats per als fils. Els tipus més comuns de termopars són designats per lletres (com K, J, T, E, etc.) segons estàndards internacionals.

La següent taula resumeix alguns dels principals tipus de termopars i les seves propietats:

| E | Níquel-crom (90% Ni, 10% Cr) | Constantan (55% Cu, 45% Ni) | Lila (+), Vermell (-), Lila (global) | -200°C a +870°C (-328°F a +1598°F) | 68 µV/°C | ±1,7°C (0,5%) | Alta precisió, rang moderat, baix cost | | N | Nicrosil (84,1% Ni, 14,4% Cr, 1,4% Si, 0,1% Mg) | Nisil (95,5% Ni, 4,4% Si, 0,1% Mg) | Taronja (+), Vermell (-), Taronja (global) | -200°C a +1300°C (-328°F a +2372°F) | 39 µV/°C | ±2,2°C (0,75%) | General, ampli rang, estable | | S | Platí-rodi (90% Pt, 10% Rh) | Platí (100% Pt) | Negre (+), Vermell (-), Verd (global) | 0°C a +1600°C (+32°F a +2912°F) | 10 µV/°C | ±1,5°C (0,25%) | Alta temperatura, alta precisió, car | | R | Platí-rodi (87% Pt, 13% Rh) | Platí (100% Pt) | Negre (+), Vermell (-), Verd (global) | 0°C a +1600°C (+32°F a +2912°F) | 10 µV/°C | ±1,5°C (0,25%) | Alta temperatura, alta precisió, car | | B | Platí-rodi (70% Pt, 30% Rh) | Platí-rodi (94% Pt, 6% Rh) | Gris (+), Vermell (-), Gris (global) | +600°C a +1700°C (+1112°F a +3092°F) | 9 µV/°C | ±0,5% de lectura per sobre de +600°C (+1112°F) | Molt alta temperatura, baixa sensibilitat |

Quins són els avantatges i desavantatges dels termopars?

E