Termokuplo: Simplaj kaj Versatila Temperaturo-Sensilo
Kio estas termoparo?
Termoparo estas aparato, kiu konvertas temperaturan diferencon en elektran voltageon, bazitan sur la principo de la termoelektra efekto. Ĝi estas tipo de detektilo, kiuj povas mezuri temperaturon je specifa punkto aŭ loko. Termoparajn vaste uzas en diversaj kampoj, kiel ekzemple industria, hejma, komerca, kaj scienciga aplikado, pro sia simpla, daŭreca, malalta kostprezo, kaj larĝa temperaturintervalo.
Kio estas la termoelektra efekto?
La termoelektra efekto estas fenomeno de generado de elektra voltageo pro temperaturdiferenco inter du malsamaj metaloj aŭ metalaligoj. Tiu efekto estis malkovrita de germana fizikisto Thomas Seebeck en 1821, kiu observis, ke magnetkampo formiĝis ĉirkaŭ fermita cirklo de du malsamaj metaloj, kiam unu kunmeto estis varmeta, kaj la alia estis malvarmeta.
La termoelektra efekto povas esti klarigita per la moviĝo de liberaj elektronoj en la metaloj. Kiam unu kunmeto estas varmeta, la elektronoj akiras kinetan energion kaj pli rapide moviĝas al la malpli varmeta kunmeto. Tio kreas potencialan diferencon inter la du kunmetoj, kiu povas esti mezurata per voltmetro aŭ ampermetro. La grandeco de la voltageo dependas de la tipo de metaloj uzitaj kaj la temperaturdiferenco inter la kunmetoj.
Kiel funkcias termoparo?
Termoparo konsistas el du dratoj faritaj el malsamaj metaloj aŭ metalaligoj, kunigitaj ĉe ambaŭ fino por formi du kunmetojn. Unu kunmeto, nomata kiel varmeta aŭ mezura kunmeto, estas pozicionita je la loko, kie la temperaturo devas esti mezurata. La alia kunmeto, nomata kiel malvarmeta aŭ referenca kunmeto, estas tenata je konstanta kaj konata temperaturo, kutime ĉe ĉambrotemperaturo aŭ en glacia bano.
Kiam estas temperaturdiferenco inter la du kunmetoj, elektra voltageo generiĝas trans la termopara cirkvo pro la termoelektra efekto. Tiu voltageo povas esti mezurata per voltmetro aŭ ampermetro konektita al la cirkvo. Per uzo de kalibradotablo aŭ formulo, kiu rilatas la voltageon al la temperaturo por donita tipo de termoparo, la temperaturo de la varmeta kunmeto povas esti kalkulata.
La jena diagramo montras la bazan funkciadon de termoparo:
La jena video klarigas kiel funkcias termoparo pli detalinde:
Kiaj estas la tipoj de termoparoj?
Estas multaj tipoj de termoparoj disponeblaj, ĉiu kun malsamaj karakterizoj kaj aplikaĵoj. La tipo de termoparo estas determinata per la kombinaĵo de metaloj aŭ metalaligoj uzitaj por la dratoj. La plej komunaj tipoj de termoparoj estas desegnitaj per literoj (kiel K, J, T, E, etc.) laŭ internaciaj normoj.
La jena tabelo rezumas kelkajn el la ĉefajn tipojn de termoparoj kaj iliajn ecojn:
| Tipo | Positiva drato | Negativa drato | Kolorkodo | Temperaturintervalo | Sensibileco | Akurateco | Aplikaĵoj |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| K | Nikelo-kromio (90% Ni, 10% Cr) | Nikelo-aluminio (95% Ni, 2% Al, 2% Mn, 1% Si) | Flava (+), Ruĝa (-), Flava (ĉefa) | -200°C ĝis +1260°C (-328°F ĝis +2300°F) | 41 µV/°C | ±2.2°C (0.75%) | Ĝenerala celo, larĝa intervalo, malalta kostprezo |
| J | Fero (99.5% Fe) | Konstantano (55% Cu, 45% Ni) | Blanka (+), Ruĝa (-), Nigra (ĉefa) | -210°C ĝis +750°C (-346°F ĝis +1400°F) | 50 µV/°C | ±2.2°C (0.75%) | Oksidigaj atmosferoj, limigita intervalo |
| T | Kupro (99.9% Cu) | Konstantano (55% Cu, 45% Ni) | Blua (+), Ruĝa (-), Bruna (ĉefa) | -200°C ĝis +350°C (-328°F ĝis +662°F) | 43 µV/°C | ±1°C (0.75%) | Malaltaj temperaturoj, oksidigaj atmosferoj |
| E | Nikelo-kromio (90% Ni, 10% Cr) | Konstantano (55% Cu, 45% Ni) | Viola (+), Ruĝa (-), Viola (ĉefa) |
| E | Nikelo-kromio (90% Ni, 10% Cr) | Konstantano (55% Cu, 45% Ni) | Viola (+), Ruĝa (-), Viola (ĉefa) | -200°C ĝis +870°C (-328°F ĝis +1598°F) | 68 µV/°C | ±1.7°C (0.5%) | Alta akurateco, moderata intervalo, malalta kostprezo | | N | Nikrosilo (84.1% Ni, 14.4% Cr, 1.4% Si, 0.1% Mg) | Nisilo (95.5% Ni, 4.4% Si, 0.1% Mg) | Oranĝa (+), Ruĝa (-), Oranĝa (ĉefa) | -200°C ĝis +1300°C (-328°F ĝis +2372°F) | 39 µV/°C | ±2.2°C (0.75%) | Ĝenerala celo, larĝa intervalo, stabila | | S | Plateno-rhodiumo (90% Pt, 10% Rh) | Plateno (100% Pt) | Nigra (+), Ruĝa (-), Verda (ĉefa) | 0°C ĝis +1600°C (+32°F ĝis +2912°F) | 10 µV/°C | ±1.5°C (0.25%) | Alta temperaturo, alta akurateco, kosta | | R | Plateno-rhodiumo (87% Pt, 13% Rh) | Plateno (100% Pt) | Nigra (+), Ruĝa (-), Verda (ĉefa) | 0°C ĝis +1600°C (+32°F ĝis +2912°F) | 10 µV/°C | ±1.5°C (0.25%) | Alta temperaturo, alta akurateco, kosta | | B | Plateno-rhodiumo (70% Pt, 30% Rh) | Plateno-rhodiumo (94% Pt, 6% Rh) | Griza (+), Ruĝa (-), Griza (ĉefa) | +600°C ĝis +1700°C (+1112°F ĝis +3092°F) | 9 µV/°C | ±0.5% de lego super +600°C (+1112°F) | Tre alta temperaturo, malalta sensibileco |
Kiaj estas la avantaĝoj kaj malavantaĝoj de termoparoj?
