Termostik: Jednoduchý a univerzální teplotní čidlo

Co je termopár?

Termopár je zařízení, které převádí rozdíly teplot na elektrické napětí na základě principu termoelektrického efektu. Je to typ senzoru, který může měřit teplotu v konkrétním bodě nebo místě. Termopáry jsou široce používány v různých oblastech, jako jsou průmyslové, domácí, komerční a vědecké aplikace, díky své jednoduchosti, trvanlivosti, nízké ceně a širokému rozsahu teplot.

Co je 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 vytvořil magnetické pole kolem uzavřené smyčky dvou různých kovů, když byl jeden spoj zahřát a druhý ochlazen.

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

Jak funguje termopár?

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

Když existuje rozdíl teplot mezi oběma spoji, v obvodu termopáru se vygeneruje elektrické napětí v důsledku termoelektrického efektu. Toto napětí lze změřit pomocí voltmeteru nebo ammeteru připojeného k obvodu. Pomocí kalibrační tabulky nebo vzorce, který uvazuje napětí a teplotu pro daný typ termopáru, lze vypočítat teplotu horkého spoje.

Následující diagram ukazuje základní princip fungování termopáru:

Následující video vysvětluje, jak funguje termopár podrobněji:

Jaké jsou typy termopárů?

Existuje mnoho typů termopárů, každý s různými charakteristikami a aplikacemi. Typ termopáru je určen kombinací kovů nebo slitin kovů použitých pro dráty. Nejčastější typy termopárů jsou označeny písmeny (jako K, J, T, E atd.) podle mezinárodních standardů.

Následující tabulka shrnuje některé hlavní typy termopárů a jejich vlastnosti:

| E | Nickel-chromium (90% Ni, 10% Cr) | Constantan (55% Cu, 45% Ni) | Fialová (+), Červená (-), Fialová (celková) | -200°C až +870°C (-328°F až +1598°F) | 68 µV/°C | ±1.7°C (0.5%) | Vysoká přesnost, střední rozsah, nízká cena | | N | Nicrosil (84.1% Ni, 14.4% Cr, 1.4% Si, 0.1% Mg) | Nisil (95.5% Ni, 4.4% Si, 0.1% Mg) | Oranžová (+), Červená (-), Oranžová (celková) | -200°C až +1300°C (-328°F až +2372°F) | 39 µV/°C | ±2.2°C (0.75%) | Obecné účely, široký rozsah, stabilní | | S | Platinum-rhodium (90% Pt, 10% Rh) | Platina (100% Pt) | Černá (+), Červená (-), Zelená (celková) | 0°C až +1600°C (+32°F až +2912°F) | 10 µV/°C | ±1.5°C (0.25%) | Vysoké teploty, vysoká přesnost, drahé | | R | Platinum-rhodium (87% Pt, 13% Rh) | Platina (100% Pt) | Černá (+), Červená (-), Zelená (celková) | 0°C až +1600°C (+32°F až +2912°F) | 10 µV/°C | ±1.5°C (0.25%) | Vysoké teploty, vysoká přesnost, drahé | | B | Platinum-rhodium (70% Pt, 30% Rh) | Platinum-rhodium (94% Pt, 6% Rh) | Šedá (+), Červená (-), Šedá (celková) | +600°C až +1700°C (+1112°F až +3092°F) | 9 µV/°C | ±0.5% čtení nad +600°C (+1112°F) | Velmi vysoké teploty, nízká citlivost |

Daruji