Thermocouple: Sensor Temperaturae Simplicis et Versatilis
Quid est thermocouplum?
Thermocouplum est instrumentum quod differentias temperaturarum in voltantia electrica convertit, secundum principium effectus thermoelectrici. Est genus sensoris quod temperaturam in loco specifico mensurare potest. Thermocouples latissime in variis campis, sicut industrialibus, domesticis, commercialibus et scientificis, propter simplicitatem, durabilitatem, parvum costum et amplam rangam temperaturarum, utuntur.
Quid est effectus thermoelectricus?
Effectus thermoelectricus est phenomenon generandi voltantiam electricam ex differentia temperaturarum inter duos metalla vel alloyes metallicas. Hunc effectum physicus Germanus Thomas Seebeck anno 1821 repperit, qui observavit campum magneticum creari circa circuitum clausum duorum dissimilium metallorum, cum una iunctura calefacta esset, alia vero refrixeretur.
Effectus thermoelectricus per motum electronorum liberiorum in metallis explicari potest. Cum una iunctura calefacta sit, electroni vim kineticam adipiscuntur et citius ad iuncturam frigidam moventur. Hoc potentialiter differentiam inter duas iuncturas creat, quae per voltmetrum vel ammeter mensurari potest. Magnitudo voltantis dependet a genere metallorum usitorum et differentia temperaturarum inter iuncturas.
Quomodo thermocouplum operatur?
Thermocouplum constat duobus filis ex diversis metallis vel alloyibus metallicis, iunctis ad utramque extremum ut formen duo iuncturas. Una iunctura, quae dicitur calida vel mensuralis, collocatur in loco ubi temperatura mensuranda est. Altera iunctura, quae dicitur frigida vel referens, tenetur ad constantem et notam temperaturam, saepe ad temperaturam ambientem vel in balneum glaciei.
Cum sit differentia temperaturarum inter duas iuncturas, voltantia electrica generatur per circuitum thermocoupli ex effectu thermoelectrico. Hanc voltantiam per voltmetrum vel ammeter ad circuitum connectum mensurare potest. Per tabulam calibrationis vel formulam quae relata sit voltanti ad temperaturam pro dato genere thermocoupli, temperaturam iuncturae calidae calculare potest.
Sequens diagramma monstrat principium basicum modi operandi thermocoupli:
Sequens video explicat modum operandi thermocoupli in maiore detexitate:
Quae sunt genera thermocouplorum?
Sunt multa genera thermocouplorum disponibilia, singula cum diversis characteribus et applicationibus. Genus thermocoupli determinatur ex combinatione metallorum vel alloyorum metallicorum ad fils usitorum. Genera thermocouplorum communissima litteris (sicut K, J, T, E, etc.) designantur secundum standards internationales.
Sequens tabula summarizat quaedam principia genera thermocouplorum et earum proprietates:
| Genus | Fili positivi | Fili negativi | Codex colorum | Rangus temperaturarum | Sensibilitas | Accuratia | Applicationes |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| K | Niccolum-chromium (90% Ni, 10% Cr) | Niccolum-aluminum (95% Ni, 2% Al, 2% Mn, 1% Si) | Flavus (+), Ruber (-), Flavus (overall) | -200°C ad +1260°C (-328°F ad +2300°F) | 41 µV/°C | ±2.2°C (0.75%) | Propositum commune, rangus latus, parvum costum |
| J | Ferrum (99.5% Fe) | Constantan (55% Cu, 45% Ni) | Albus (+), Ruber (-), Niger (overall) | -210°C ad +750°C (-346°F ad +1400°F) | 50 µV/°C | ±2.2°C (0.75%) | Atmosphaerae oxidantes, rangus limitatus |
| T | Cuprum (99.9% Cu) | Constantan (55% Cu, 45% Ni) | Caeruleus (+), Ruber (-), Brunneus (overall) | -200°C ad +350°C (-328°F ad +662°F) | 43 µV/°C | ±1°C (0.75%) | Temperaturae bassae, atmosphaerae oxidantes |
| E | Niccolum-chromium (90% Ni, 10% Cr) | Constantan (55% Cu, 45% Ni) | Purpureus (+), Ruber (-), Purpureus |
| E | Niccolum-chromium (90% Ni, 10% Cr) | Constantan (55% Cu, 45% Ni) | Purpureus (+), Ruber (-), Purpureus (overall) | -200°C ad +870°C (-328°F ad +1598°F) | 68 µV/°C | ±1.7°C (0.5%) | Alta accuratia, moderatus rangus, parvum costum | | N | Nicrosil (84.1% Ni, 14.4% Cr, 1.4% Si, 0.1% Mg) | Nisil (95.5% Ni, 4.4% Si, 0.1% Mg) | Aurantium (+), Ruber (-), Aurantium (overall) | -200°C ad +1300°C (-328°F ad +2372°F) | 39 µV/°C | ±2.2°C (0.75%) | Propositum commune, rangus latus, stabilis | | S | Platinum-rhodium (90% Pt, 10% Rh) | Platinum (100% Pt) | Niger (+), Ruber (-), Viridis (overall) | 0°C ad +1600°C (+32°F ad +2912°F) | 10 µV/°C | ±1.5°C (0.25%) | Alta temperaturae, alta accuratia, carum | | R | Platinum-rhodium (87% Pt, 13% Rh) | Platinum (100% Pt) | Niger (+), Ruber (-), Viridis (overall) | 0°C ad +1600°C (+32°F ad +2912°F) | 10 µV/°C | ±1.5°C (0.25%) | Alta temperaturae, alta accuratia, carum | | B | Platinum-rhodium (70% Pt, 30% Rh) | Platinum-rhodium (94% Pt, 6% Rh) | Griseus (+), Ruber (-), Griseus (overall) | +600°C ad +1700°C (+1112°F ad +3092°F) | 9 µV/°C | ±0.5% lectionis supra +600°C (+1112°F) | Altissima temperaturae, bassa sensitivitas |
Quae sunt commoditates et incommoditates thermocouplorum?
Thermocoupli multas commoditates et incommoditates comparantur ad alios sensores temperaturarum, sicut RTDs (Detector Temperaturarum
