Þermokoppur: Einfaldur og Margnotug Mælingarborðsins

Hva er ein termokoppel

Ein termokoppel er eit døme som konverterer temperaturforskjell til elektrisk spenning, basert på prinsippet om termoelektriske effekt. Det er eit type sensor som kan måle temperaturen ved eit spesifikt punkt eller lokasjon. Termokoppeler er vidt brukte i ulike felt, slik som industri, hushold, kommersielle og vitenskapelige anvendelser, grunnet deres enkelhet, holdbarhet, lav kostnad og bred temperaturspenn.

Hva er termoelektrisk effekt?

Termoelektrisk effekt er fenomenet av å generere elektrisk spenning pga. en temperaturforskjell mellom to ulike metaller eller metalllegemer. Dette effekten blei oppdaga av den tyske fysikaren Thomas Seebeck i 1821, som observera at eit magnetfelt vart skapa rundt eit lukka sirkel av to ulike metaller når eit forbindelsespunkt vart varma, og det andre kjøla ned.

Termoelektrisk effekt kan forklares gjennom bevegelsen av frie elektronar i metalla. Når eit forbindelsespunkt blir varma, får elektronane kinetisk energi og flyttar raskare mot det kalde forbindelsespunktet. Dette skaper eit potensialforskjell mellom dei to forbindelsespunkta, som kan måles med eit spenningmåler eller eit strømmåler. Størrelsen på spenningen avheng av typen metaller som vert brukt og temperaturforskjellen mellom forbindelsespunkta.

Hvordan fungerer ein termokoppel?

Ein termokoppel består av to trådar laga av ulike metaller eller metalllegemer, samanføyde ved begge endar for å danne to forbindelsespunkter. Eitt forbindelsespunkt kalla det varme eller målingsforbindelsespunktet, settes på lokasjonen der temperaturen skal måles. Det andre forbindelsespunktet kalla det kalde eller referanseforbindelsespunktet, vert halda ved en konstant og kjent temperatur, vanlegvis ved romtemperatur eller i isbad.

Når det er en temperaturforskjell mellom de to forbindelsespunktene, dannes en elektrisk spenning over termokoppelkretsen pga. termoelektrisk effekt. Denne spenningen kan måles med et spenningmåler eller strømmåler koblet til kretsen. Ved å bruke en kalibreringstabell eller en formel som relaterer spenningen til temperaturen for en gitt type termokoppel, kan temperaturen på det varme forbindelsespunktet bli beregnet.

Følgjande diagram viser den grunnleggjande arbeidsprinsippet for ein termokoppel:

Følgjande video forklarer korleis ein termokoppel fungerer i meir detalj:

Hva slags termokoppeler finnes?

Det finnes mange typer termokoppeler, hver med forskjellige karakteristika og anvendelser. Typen termokoppel er bestemt av kombinasjonen av metaller eller metalllegemer som er brukt for trådene. De mest vanlige typene termokoppeler er merket med bokstaver (som K, J, T, E, osv.) ifølge internasjonale standarder.

Følgjande tabell summerer noen av dei hovudlege typene termokoppeler og deres eigenskapar:

| E | Nickel-krom (90% Ni, 10% Cr) | Constantan (55% Cu, 45% Ni) | Lilla (+), Raud (-), Lilla (totalt) | -200°C til +870°C (-328°F til +1598°F) | 68 µV/°C | ±1.7°C (0.5%) | Høg nøyaktighet, middels temperaturområde, låg kostnad | | N | Nicrosil (84.1% Ni, 14.4% Cr, 1.4% Si, 0.1% Mg) | Nisil (95.5% Ni, 4.4% Si, 0.1% Mg) | Oransje (+), Raud (-), Oransje (totalt) | -200°C til +1300°C (-328°F til +2372°F) | 39 µV/°C | ±2.2°C (0.75%) | Generell bruks, bredt temperaturområde, stabil | | S | Platin-rhodium (90% Pt, 10% Rh) | Platin (100% Pt) | Svart (+), Raud (-), Grønt (totalt) | 0°C til +1600°C (+32°F til +2912°F) | 10 µV/°C | ±1.5°C (0.25%) | Høg temperatur, høg nøyaktighet, dyrt | | R | Platin-rhodium (87% Pt, 13% Rh) | Platin (100% Pt) | Svart (+), Raud (-), Grønt (totalt) | 0°C til +1600°C (+32°F til +2912°F) | 10 µV/°C | ±1.5°C (0.25%) | Høg temperatur, høg nøyaktighet, dyrt | | B | Platin-rhodium (70% Pt, 30% Rh) | Platin-rhodium (94% Pt, 6% Rh) | Grått (+), Raud (-), Grått (totalt) | +600°C til +1700°C (+1112°F til +3092°F) | 9 µV/°C | ±0.5% av lesing over +600°C (+1112°F) | Veldig høg temperatur, låg sensitivitet |

Hva er fordelene og ulempepunktene med termokoppeler?