Termoelement: En Simpel og Mångsidig Temperatursensor

Hvad er en termokobling?

En termokobling er en enhed, der konverterer temperaturforskelle til en elektrisk spænding baseret på principperne for termoelektrisk effekt. Det er en type sensor, der kan måle temperaturen ved et bestemt punkt eller sted. Termokoblunger anvendes bredt i forskellige områder som industri, hjemme, kommerciel og videnskabelige applikationer, på grund af deres simplicitet, holdbarhed, lave omkostninger og bred temperaturspænd.

Hvad er termoelektrisk effekt?

Termoelektrisk effekt er fænomenet, hvor en elektrisk spænding genereres på grund af en temperaturforskel mellem to forskellige metaller eller metalleganger. Dette fænomen blev opdaget af den tyske fysiker Thomas Seebeck i 1821, der observerede, at et magnetfelt opstod omkring en lukket kredsløb af to ulignende metaller, når én forbindelse blev opvarmet, og den anden blev kølet ned.

Termoelektrisk effekt kan forklares ved bevægelsen af frie elektroner i metallerne. Når én forbindelse opvarmes, får elektronerne kinetisk energi og bevæger sig hurtigere mod den kolde forbindelse. Dette skaber en potentiaforskel mellem de to forbindelser, som kan måles med en spændingsmåler eller en strømmåler. Størrelsen af spændingen afhænger af typen af metaller, der bruges, og temperaturforskellen mellem forbindelserne.

Hvordan fungerer en termokobling?

En termokobling består af to ledninger lavet af forskellige metaller eller metalleganger, som er forbundet sammen på begge ender for at danne to forbindelser. Den ene forbindelse kaldet den varme eller målende forbindelse, placeres på det sted, hvor temperaturen skal måles. Den anden forbindelse kaldet den kolde eller referencen forbindelse, holdes ved en konstant og kendt temperatur, normalt ved rumtemperatur eller i isbad.

Når der er en temperaturforskel mellem de to forbindelser, dannes en elektrisk spænding over termokoblingskredsløbet på grund af termoelektrisk effekt. Denne spænding kan måles med en spændingsmåler eller en strømmåler forbundet til kredsløbet. Ved hjælp af en kalibreringstabell eller en formel, der relaterer spændingen til temperaturen for en given type termokobling, kan temperaturen af den varme forbindelse beregnes.

Den følgende diagram viser den grundlæggende funktionsmåde af en termokobling:

Den følgende video forklarer hvordan en termokobling fungerer i detaljer:

Hvad er typerne af termokoblunger?

Der findes mange typer af termokoblunger, hver med forskellige egenskaber og anvendelsesområder. Typen af termokobling bestemmes af kombinationen af metaller eller metalleganger, der bruges til ledningerne. De mest almindelige typer af termokoblunger er betegnet med bogstaver (som K, J, T, E osv.) ifølge internationale standarder.

Den følgende tabel summerer nogle af de hovedtyper af termokoblunger og deres egenskaber:

| E | Nikkel-krom (90% Ni, 10% Cr) | Konstantan (55% Cu, 45% Ni) | Lilla (+), Rød (-), Lilla (samlet) | -200°C til +870°C (-328°F til +1598°F) | 68 µV/°C | ±1,7°C (0,5%) | Høj præcision, moderat spænd, lav kost | | 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 (+), Rød (-), Orange (samlet) | -200°C til +1300°C (-328°F til +2372°F) | 39 µV/°C | ±2,2°C (0,75%) | Almene formål, bred spænd, stabil | | S | Platin-rhodium (90% Pt, 10% Rh) | Platin (100% Pt) | Sort (+), Rød (-), Grøn (samlet) | 0°C til +1600°C (+32°F til +2912°F) | 10 µV/°C | ±1,5°C (0,25%) | Høj temperatur, høj præcision, dyrt | | R | Platin-rhodium (87% Pt, 13% Rh) | Platin (100% Pt) | Sort (+), Rød (-), Grøn (samlet) | 0°C til +1600°C (+32°F til +2912°F) | 10 µV/°C | ±1,5°C (0,25%) | Høj temperatur, høj præcision, dyrt | | B | Platin-rhodium (70% Pt, 30% Rh) | Platin-rhodium (94% Pt, 6% Rh) | Grå (+), Rød (-), Grå (samlet) | +600°C til +1700°C (+1112°F til +3092°F) | 9 µV/°C | ±0,5% af læsning over +600°C (+1112°F) | Meget høj temperatur, lav følsomhed |

Hvad er fordele og ulemper ved termokoblunger?