Termopar: Preprost in prilagodljiv senzor temperature

Kaj je termopar

Termopar je naprava, ki pretvarja temperaturne razlike v električno napetost, temelj na principu termoelektričnega učinka. To je vrsta senzorja, ki lahko meri temperaturo na določeni točki ali lokaciji. Termopari so široko uporabljani v različnih področjih, kot so industrija, gospodinjstva, komercialne in znanstvene aplikacije, zaradi svoje enostavnosti, trdnosti, nizke cene in širokega temperaturnega obsega.

Kaj je termoelektrični učinek?

Termoelektrični učinek je pojav, pri katerem se generira električna napetost zaradi temperaturne razlike med dvema različnima kovinama ali legirami. Ta učinek je odkril nemški fizik Thomas Seebeck leta 1821, ki je opazil, da se okoli zaprtega zanke iz dveh različnih kovin ustvari magnetno polje, ko je eden od stikalih segrevan, drug pa ohlajan.

Termoelektrični učinek se lahko razloži s premikanjem prostih elektronov v kovinah. Ko je eden od stikalih segrevan, elektroni pridobijo kinetično energijo in hitreje tečejo proti hladnejšemu stikalju. To ustvari potencialno razliko med dvema stikalji, ki jo lahko zmjerimo z voltmeterjem ali ampermetrom. Velikost napetosti je odvisna od vrste kovin, ki so uporabljenih, in temperaturne razlike med stikalji.

Kako deluje termopar?

Termopar sestavlja dve žici, izdelani iz različnih kovin ali legir, ki sta povezani na obeh koncih, da oblikujeta dva stikala. Eno stikalo, imenovano toplo ali meritveno stikalo, je postavljeno na lokacijo, kjer je treba meriti temperaturo. Drugo stikalo, imenovano hladno ali referenčno stikalo, je ohranjeno pri konstantni in znani temperaturi, običajno pri sobni temperaturi ali v ledenem kozarčku.

Ko je med dvema stikaloma temperaturna razlika, se zaradi termoelektričnega učinka generira električna napetost skozi krog termopara. To napetost lahko zmjerimo z voltmeterjem ali ampermetrom, povezanim na krog. Z uporabo kalibracijske tabele ali formule, ki povezuje napetost z temperaturo za dani tip termopara, lahko izračunamo temperaturo toplega stikalca.

Sledišči diagram pokazuje osnovni delovni način termopara:

Sledi video, ki podrobneje razloži, kako deluje termopar:

Kaj so vrste termoparov?

Na voljo je veliko vrst termoparov, vsaka z različnimi značilnostmi in aplikacijami. Vrsta termopara je določena z kombinacijo kovin ali legir, ki so uporabljeni za žice. Najpogostejše vrste termoparov so označene z črkami (kot K, J, T, E itd.) glede na mednarodne standarde.

Sledišči preglednic predstavlja nekatere glavne vrste termoparov in njihove lastnosti:

| E | Nikel-krom (90% Ni, 10% Cr) | Konstantan (55% Cu, 45% Ni) | Vijolična (+), Rdeča (-), Vijolična (skupaj) | -200°C do +870°C (-328°F do +1598°F) | 68 µV/°C | ±1,7°C (0,5%) | Visoka natančnost, srednji obseg, nizka cena | | N | Nicrosil (84,1% Ni, 14,4% Cr, 1,4% Si, 0,1% Mg) | Nisil (95,5% Ni, 4,4% Si, 0,1% Mg) | Oranžna (+), Rdeča (-), Oranžna (skupaj) | -200°C do +1300°C (-328°F do +2372°F) | 39 µV/°C | ±2,2°C (0,75%) | Splošne namene, širok obseg, stabilnost | | S | Platina-rhodium (90% Pt, 10% Rh) | Platina (100% Pt) | Črna (+), Rdeča (-), Zelena (skupaj) | 0°C do +1600°C (+32°F do +2912°F) | 10 µV/°C | ±1,5°C (0,25%) | Visoke temperature, visoka natančnost, draga | | R | Platina-rhodium (87% Pt, 13% Rh) | Platina (100% Pt) | Črna (+), Rdeča (-), Zelena (skupaj) | 0°C do +1600°C (+32°F do +2912°F) | 10 µV/°C | ±1,5°C (0,25%) | Visoke temperature, visoka natančnost, draga | | B | Platina-rhodium (70% Pt, 30% Rh) | Platina-rhodium (94% Pt, 6% Rh) | Siva (+), Rdeča (-), Siva (skupaj) | +600°C do +1700°C (+1112°F do +3092°F) | 9 µV/°C | ±0,5% meritve nad +600°C (+1112°F) | Zelo visoke temperature, nizka občutljivost |

Kaj so prednosti in slabosti termoparov?

Doniraj