Termoduple: Isang Simple ug Versatile nga Temperature Sensor
Ano ang Thermocouple?
Ang thermocouple ay isang aparato na nagsasalin ng pagkakaiba-iba ng temperatura sa electric voltage, batay sa prinsipyong thermoelectric. Ito ay isang uri ng sensor na maaaring sukatin ang temperatura sa isang tiyak na punto o lokasyon. Malawakang ginagamit ang mga thermocouple sa iba't ibang larangan, tulad ng industriyal, domestiko, komersyal, at siyentipikong aplikasyon, dahil sa kanilang simplisidad, tagal, mababang gastos, at malawak na saklaw ng temperatura.
Ano ang Thermoelectric Effect?
Ang thermoelectric effect ay ang phenomina ng pagbuo ng electric voltage dahil sa pagkakaiba-iba ng temperatura sa dalawang iba't ibang metal o metal alloys. Natuklasan ito ng German physicist na si Thomas Seebeck noong 1821, na napansin na isang magnetic field ang nabuo sa paligid ng saradong loop ng dalawang dissimilar metals kapag ininit ang isa at pinainit ang isa pa.
Maaaring ipaliwanag ang thermoelectric effect sa pamamagitan ng paggalaw ng libreng elektron sa mga metal. Kapag ininit ang isang junction, ang mga elektron ay nakakakuha ng kinetic energy at mas mabilis na lumilipat patungo sa mas malamig na junction. Ito ay nagbuo ng potential difference sa pagitan ng dalawang junctions, na maaaring sukatin gamit ang voltmeter o ammeter. Ang laki ng voltage ay depende sa tipo ng metal na ginamit at sa pagkakaiba-iba ng temperatura sa pagitan ng junctions.
Paano Gumagana ang Thermocouple?
Ang thermocouple ay binubuo ng dalawang wire na gawa sa iba't ibang metal o metal alloys, na pinagsama-sama sa parehong dulo upang bumuo ng dalawang junctions. Ang isa na tinatawag na hot o measuring junction, ay inilalagay sa lokasyon kung saan dapat sukatin ang temperatura. Ang iba pang junction na tinatawag na cold o reference junction, ay inaalamin sa isang constant at alam na temperatura, karaniwang sa room temperature o sa isang ice bath.
Kapag may pagkakaiba-iba ng temperatura sa pagitan ng dalawang junctions, isang electric voltage ang nabubuo sa thermocouple circuit dahil sa thermoelectric effect. Ito ay maaaring sukatin gamit ang voltmeter o ammeter na konektado sa circuit. Sa pamamagitan ng calibration table o formula na nag-uugnay ng voltage sa temperatura para sa isang tiyak na tipo ng thermocouple, maaaring makalkula ang temperatura ng hot junction.
Ang sumusunod na diagram ay nagpapakita ng basic working principle ng thermocouple:
Ang sumusunod na video ay nagpapaliwanag kung paano gumagana ang thermocouple nang mas detalyado:
Ano-ano ang Mga Uri ng Thermocouples?
May maraming uri ng thermocouples na magagamit, bawat isa ay may iba't ibang katangian at aplikasyon. Ang uri ng thermocouple ay matutukoy sa pamamagitan ng kombinasyon ng metal o metal alloys na ginamit para sa wires. Ang pinakakaraniwang uri ng thermocouples ay itinalaga sa pamamagitan ng mga letra (tulad ng K, J, T, E, etc.) ayon sa international standards.
Ang sumusunod na talahanayan ay nagbibigay ng buod ng ilang pangunahing uri ng thermocouples at ang kanilang mga katangian:
| Uri | Positive Wire | Negative Wire | Color Code | Temperature Range | Sensitivity | Accuracy | Applications |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| K | Nickel-chromium (90% Ni, 10% Cr) | Nickel-aluminum (95% Ni, 2% Al, 2% Mn, 1% Si) | Yellow (+), Red (-), Yellow (overall) | -200°C to +1260°C (-328°F to +2300°F) | 41 µV/°C | ±2.2°C (0.75%) | General purpose, wide range, low cost |
| J | Iron (99.5% Fe) | Constantan (55% Cu, 45% Ni) | White (+), Red (-), Black (overall) | -210°C to +750°C (-346°F to +1400°F) | 50 µV/°C | ±2.2°C (0.75%) | Oxidizing atmospheres, limited range |
| T | Copper (99.9% Cu) | Constantan (55% Cu, 45% Ni) | Blue (+), Red (-), Brown (overall) | -200°C to +350°C (-328°F to +662°F) | 43 µV/°C | ±1°C (0.75%) | Low temperatures, oxidizing atmospheres |
| E | Nickel-chromium (90% Ni, 10% Cr) | Constantan (55% Cu, 45% Ni) | Purple (+), Red (-), Purple |
| E | Nickel-chromium (90% Ni, 10% Cr) | Constantan (55% Cu, 45% Ni) | Purple (+), Red (-), Purple (overall) | -200°C to +870°C (-328°F to +1598°F) | 68 µV/°C | ±1.7°C (0.5%) | High accuracy, moderate range, low 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) | Orange (+), Red (-), Orange (overall) | -200°C to +1300°C (-328°F to +2372°F) | 39 µV/°C | ±2.2°C (0.75%) | General purpose, wide range, stable | | S | Platinum-rhodium (90% Pt, 10% Rh) | Platinum (100% Pt) | Black (+), Red (-), Green (overall) | 0°C to +1600°C (+32°F to +2912°F) | 10 µV/°C | ±1.5°C (0.25%) | High temperature, high accuracy, expensive | | R | Platinum-rhodium (87% Pt, 13% Rh) | Platinum (100% Pt) | Black (+), Red (-), Green (overall) | 0°C to +1600°C (+32°F to +2912°F) | 10 µV/°C | ±1.5°C (0.25%) | High temperature, high accuracy, expensive | | B | Platinum-rhodium (70% Pt, 30% Rh) | Platinum-rhodium (94% Pt, 6% Rh) | Gray (+), Red (-), Gray (overall) | +600°C to +1700°C (+1112°F to +3092°F) | 9 µV/°C | ±0.5% of reading above +600°C (+1112°F) | Very high temperature, low sensitivity |
Ano-ano ang Mga Advantages at Disadvantages ng Thermocouples?
Ang mga thermocouples ay may maraming advantages at disadvantages kumpara sa iba pang temperature sensors, tulad ng RTDs (Resistance Temperature Detectors),
