Thermocouple: Sensor ya Joto Simple na Inapatikana
Nini ni Thermocouple?
Thermocouple ni kifaa kinachobadilisha tofauti za joto katika umbo la mshumuli wa umeme, kulingana na sifa ya athari ya thermoelectric. Ni aina ya sensor ambayo inaweza kupimia joto kwenye nukta au eneo maalum. Thermocouples zinatumika sana katika vipengele mbalimbali, kama vile kiuchumi, kijamii, biashara, na utafiti, kutokana na urahisi, uzalishaji, gharama ndogo, na uwakati mkubwa wa joto.
Nini ni Athari ya Thermoelectric?
Athari ya thermoelectric ni athari ya kutengeneza umbo la mshumuli wa umeme kutokana na tofauti ya joto kati ya viwango vya dhahabu vya aina mbalimbali. Athari hii ilihitajika na mwanzilishi wa hisabati Thomas Seebeck mwaka 1821, ambaye aligundua kuwa magnetic field ilikuwa imetengenezwa kujirika la viwango vya dhahabu mbalimbali wakati moja tu ya jirika iliyotibiwa na moja iliyopunguziwa.
Athari ya thermoelectric inaweza kutafsiriwa kwa mzunguko wa electrons wazima katika viwango. Wakati moja ya jirika iliyotibiwa, electrons huongeza uwezo wake wa kusonga na kusonga kwa haraka kuelekea jirika la chache. Hii hutoa tofauti ya umbo kati ya jirika mbili, ambayo inaweza kupimwa na voltmeter au ammeter. Umbo lilo lilikuwa kulingana na aina ya viwango vilivyotumika na tofauti ya joto kati ya jirika.
Jinsi Thermocouple Inafanya Kazi?
Thermocouple unatengenezwa kwa kutumia viwango vya dhahabu vya aina mbalimbali vilivyowekwa pamoja kwenye pande zote za mwisho ili kukabiliana na jirika viwili. Moja ya jirika, inatafsiriwa kama jirika la moto au jirika la upimaji, inaweza kuwekwa kwenye eneo ambapo joto linatakikana lipimwe. Jirika lingine, inatafsiriwa kama jirika la baridi au jirika la rujula, inaweza kutunika kwenye joto cha kutosha na kilichojulikana, mara nyingi kwenye joto cha nyumba au katika chakula cha barafu.
Wakati kuna tofauti ya joto kati ya jirika viwili, umbo la mshumuli wa umeme hutengenezwa kwenye circuit ya thermocouple kutokana na athari ya thermoelectric. Umbo hili linaweza kupimwa na voltmeter au ammeter uliyowekwa kwenye circuit. Kutumia meza ya calibration au formula inayohusiana na umbo na joto kwa aina fulani ya thermocouple, joto la jirika la moto linaweza kupimwa.
Chaguo hiki chonjo chenye mfano wa msingi wa jinsi thermocouple inafanya kazi:
Video ifuatayo inaelezea jinsi thermocouple inafanya kazi kwa undani zaidi:
Aina Zanguku Zanguku za Thermocouples?
Kuna aina nyingi za thermocouples zinazopo, kila moja ina sifa na matumizi yake. Aina ya thermocouple inahusishwa na mzunguko wa viwango vya dhahabu vya aina mbalimbali vilivyotumika. Aina zinazofanikiwa za thermocouples zinatafsiriwa kwa herufi (kama K, J, T, E, na kadhalika) kulingana na masharti ya kimataifa.
Chaguo hiki chonjo chenye mizizi ya aina nyingi za thermocouples na sifa zao:
| Aina | Wire Chanya | Wire Hasira | Maelezo ya Rangi | Urefu wa Joto | Sensitivity | Uaminifu | Matumizi |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| K | Nickel-chromium (90% Ni, 10% Cr) | Nickel-aluminum (95% Ni, 2% Al, 2% Mn, 1% Si) | Yellow (+), Red (-), Yellow (overall) | -200°C hadi +1260°C (-328°F hadi +2300°F) | 41 µV/°C | ±2.2°C (0.75%) | General purpose, wide range, low cost |
| J | Iron (99.5% Fe) | Constantan (55% Cu, 45% Ni) | White (+), Red (-), Black (overall) | -210°C hadi +750°C (-346°F hadi +1400°F) | 50 µV/°C | ±2.2°C (0.75%) | Oxidizing atmospheres, limited range |
| T | Copper (99.9% Cu) | Constantan (55% Cu, 45% Ni) | Blue (+), Red (-), Brown (overall) | -200°C hadi +350°C (-328°F hadi +662°F) | 43 µV/°C | ±1°C (0.75%) | Low temperatures, oxidizing atmospheres |
| E | Nickel-chromium (90% Ni, 10% Cr) | Constantan (55% Cu, 45% Ni) | Purple (+), Red (-), Purple |
| E | Nickel-chromium (90% Ni, 10% Cr) | Constantan (55% Cu, 45% Ni) | Purple (+), Red (-), Purple (overall) | -200°C hadi +870°C (-328°F hadi +1598°F) | 68 µV/°C | ±1.7°C (0.5%) | High accuracy, moderate range, low cost | | N | Nicrosil (84.1% Ni, 14.4% Cr, 1.4% Si, 0.1% Mg) | Nisil (95.5% Ni, 4.4% Si, 0.1% Mg) | Orange (+), Red (-), Orange (overall) | -200°C hadi +1300°C (-328°F hadi +2372°F) | 39 µV/°C | ±2.2°C (0.75%) | General purpose, wide range, stable | | S | Platinum-rhodium (90% Pt, 10% Rh) | Platinum (100% Pt) | Black (+), Red (-), Green (overall) | 0°C hadi +1600°C (+32°F hadi +2912°F) | 10 µV/°C | ±1.5°C (0.25%) | High temperature, high accuracy, expensive | | R | Platinum-rhodium (87% Pt, 13% Rh) | Platinum (100% Pt) | Black (+), Red (-), Green (overall) | 0°C hadi +1600°C (+32°F hadi +2912°F) | 10 µV/°C | ±1.5°C (0.25%) | High temperature, high accuracy, expensive | | B | Platinum-rhodium (70% Pt, 30% Rh) | Platinum-rhodium (94% Pt, 6% Rh) | Gray (+), Red (-), Gray (overall) | +600°C hadi +1700°C (+1112°F hadi +3092°F) | 9 µV/°C | ±0.5% of reading above +600°C (+1112°F) | Very high temperature, low sensitivity |
Ni Nini Faidesi na Matatizo ya Thermocouples?
Thermocouples yanayotumika sana na wengine wa sensors wa joto, kama RTDs (Resistance Temperature Detectors), thermistors, au infrared sensors.
Baadhi ya faidesi za thermocouples ni:
