Θερμοσυνδέσμιο: Ένα απλό και πολυλειτουργικό αισθητήρας θερμοκρασίας
Τι είναι ένα Thermocouple
Ένα thermocouple είναι ένα συστηματικό όργανο που μετατρέπει τις διαφορές θερμοκρασίας σε ηλεκτρική τάση, βασιζόμενο στην αρχή της θερμοηλεκτρικής επίδρασης. Είναι ένα είδος αισθητήρα που μπορεί να μετρήσει τη θερμοκρασία σε ένα συγκεκριμένο σημείο ή τοποθεσία. Τα thermocouples χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους τομείς, όπως βιομηχανικό, οικιακό, εμπορικό και επιστημονικό, λόγω της απλότητάς τους, της διάρκειάς τους, του χαμηλού κόστους και του ευρούς φάσματος θερμοκρασιών.
Τι είναι η Θερμοηλεκτρική Επίδραση?
Η θερμοηλεκτρική επίδραση είναι το φαινόμενο παραγωγής ηλεκτρικής τάσης λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ δύο διαφορετικών μετάλλων ή συνθέσεων μετάλλων. Αυτή η επίδραση ανακαλύφθηκε από τον γερμανό φυσικό Thomas Seebeck το 1821, ο οποίος παρατήρησε ότι δημιουργήθηκε ένας μαγνητικός πίνακας γύρω από ένα κλειστό κύκλο δύο διαφορετικών μετάλλων όταν ένα σημείο ένωσης έχτιστε και το άλλο κρύωσε.
Η θερμοηλεκτρική επίδραση μπορεί να εξηγηθεί από την κίνηση των ελεύθερων ηλεκτρονίων στα μέταλλα. Όταν ένα σημείο ένωσης ζεσταίνεται, τα ηλεκτρόνια αποκτούν κινητική ενέργεια και κινούνται γρηγορότερα προς το ψυχρό σημείο ένωσης. Αυτό δημιουργεί μια δυναμική διαφορά μεταξύ των δύο σημείων ένωσης, η οποία μπορεί να μετρηθεί με έναν βολτμέτρο ή έναν αμπερμέτρο. Η μέγεθος της τάσης εξαρτάται από το είδος των μετάλλων που χρησιμοποιούνται και τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των σημείων ένωσης.
Πώς λειτουργεί ένα Thermocouple;
Ένα thermocouple αποτελείται από δύο καλώδια που κατασκευάζονται από διαφορετικά μέταλλα ή συνθέσεις μετάλλων, συνδεδεμένα μαζί σε κάθε άκρο για να σχηματίσουν δύο σημεία ένωσης. Ένα σημείο ένωσης, που ονομάζεται ζεστό ή μετρητικό, τοποθετείται στην τοποθεσία όπου θα μετρηθεί η θερμοκρασία. Το άλλο σημείο ένωσης, που ονομάζεται κρύο ή αναφορικό, διατηρείται σε σταθερή και γνωστή θερμοκρασία, συνήθως σε δωματιακή θερμοκρασία ή σε μια μπάνιο πάγου.
Όταν υπάρχει διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των δύο σημείων ένωσης, παράγεται ηλεκτρική τάση στον κύκλο thermocouple λόγω της θερμοηλεκτρικής επίδρασης. Αυτή η τάση μπορεί να μετρηθεί με έναν βολτμέτρο ή έναν αμπερμέτρο που συνδέεται στον κύκλο. Με τη χρήση μιας πίνακας καλίβρωσης ή μιας τύπου που σχετίζει την τάση με τη θερμοκρασία για ένα συγκεκριμένο τύπο thermocouple, μπορεί να υπολογιστεί η θερμοκρασία του ζεστού σημείου ένωσης.
Ο παρακάτω διάγραμμα δείχνει τη βασική λειτουργία ενός thermocouple:
Το εξής βίντεο εξηγεί πώς λειτουργεί ένα thermocouple με περισσότερες λεπτομέρειες:
Τι είδη Thermocouples υπάρχουν;
Υπάρχουν πολλά είδη thermocouples, καθένα με διαφορετικές ιδιότητες και εφαρμογές. Το είδος thermocouple καθορίζεται από τη συνδυασμό μετάλλων ή συνθέσεων μετάλλων που χρησιμοποιούνται για τα καλώδια. Τα πιο συνηθισμένα είδη thermocouples συμβολίζονται με γράμματα (όπως K, J, T, E, κλπ.) σύμφωνα με διεθνή πρότυπα.
Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει κάποια από τα βασικά είδη thermocouples και τις ιδιότητές τους:
