Sensong Temperatura na Simple at Maramihan ang Gamit na Thermocouple
Ano ang Thermocouple?
Ang thermocouple ay isang aparato na nagbabago ng pagkakaiba-iba ng temperatura sa electric voltage, batay sa prinsipyo ng thermoelectric effect. Ito ay isang uri ng sensor na maaaring sukatin ang temperatura sa isang partikular na punto o lokasyon. Ang mga thermocouples ay malawakang ginagamit sa iba't ibang larangan, tulad ng industriyal, domestiko, komersyal, at siyentipiko, dahil sa kanilang simplisidad, tagal ng buhay, mababang gastos, at malawak na saklaw ng temperatura.
Ano ang Thermoelectric Effect?
Ang thermoelectric effect ay ang pagbuo ng electric voltage dahil sa pagkakaiba-iba ng temperatura sa pagitan ng dalawang iba't ibang metal o metal alloys. Natuklasan ito ng German physicist na si Thomas Seebeck noong 1821, na nakita niyang nag-create ng magnetic field ang isang closed loop ng dalawang dissimilar metals kapag inihain ang isang junction at inihawan ang isa pa.
Maaaring ipaliwanag ang thermoelectric effect sa pamamagitan ng paggalaw ng free electrons sa mga metal. Kapag inihawan ang isang junction, ang mga electron ay nakakakuha ng kinetic energy at lumilipas nang mas mabilis patungo sa mas malamig na junction. Ito ay nag-ugnay ng potential difference sa pagitan ng dalawang junctions, na maaaring sukatin ng voltmeter o ammeter. Ang laki ng voltage ay depende sa uri ng mga metal na ginamit at sa pagkakaiba-iba ng temperatura sa pagitan ng mga junctions.
Paano Gumagana ang Thermocouple?
Ang thermocouple ay binubuo ng dalawang wire na gawa sa iba't ibang metal o metal alloys, na pinagsama sa parehong dulo upang bumuo ng dalawang junctions. Ang isang junction na tinatawag na hot o measuring junction, ay inilalagay sa lokasyon kung saan kukunin ang temperatura. Ang ibang junction na tinatawag na cold o reference junction, ay inaalamin sa isang constant at alam na temperatura, karaniwang sa room temperature o sa isang ice bath.
Kapag may pagkakaiba-iba ng temperatura sa pagitan ng dalawang junctions, ang electric voltage ay nabubuo sa thermocouple circuit dahil sa thermoelectric effect. Ito ay maaaring sukatin ng isang voltmeter o ammeter na konektado sa circuit. Sa pamamagitan ng calibration table o formula na nagsasabi ng relasyon ng voltage sa temperatura para sa isang tiyak na uri ng thermocouple, maaaring makalkula ang temperatura ng hot junction.
Ang sumusunod na diagram ay nagpapakita ng pangunahing pamamaraan ng thermocouple:
Ang sumusunod na video ay nagpapaliwanag kung paano gumagana ang thermocouple nang mas detalyado:
Ano ang Mga Uri ng Thermocouples?
May maraming uri ng thermocouples na available, bawat isa ay may iba't ibang katangian at aplikasyon. Ang uri ng thermocouple ay nagsasalamin sa kombinasyon ng mga metal o metal alloys na ginamit para sa mga wires. Ang pinakakaraniwang mga uri ng thermocouples ay itinalaga ng mga letra (tulad ng K, J, T, E, etc.) ayon sa international standards.
Ang sumusunod na talahanayan ay nagbibigay ng buod ng ilan sa pangunahing uri ng thermocouples at kanilang mga katangian:
| Uri | Positive Wire | Negative Wire | Color Code | Saklaw ng Temperatura | Sensitivity | Accuracy | Aplikasyon |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| K | Nickel-chromium (90% Ni, 10% Cr) | Nickel-aluminum (95% Ni, 2% Al, 2% Mn, 1% Si) | Dilaw (+), Pula (-), Dilaw (overall) | -200°C hanggang +1260°C (-328°F hanggang +2300°F) | 41 µV/°C | ±2.2°C (0.75%) | General purpose, wide range, mababang gastos |
| J | Iron (99.5% Fe) | Constantan (55% Cu, 45% Ni) | Puti (+), Pula (-), Itim (overall) | -210°C hanggang +750°C (-346°F hanggang +1400°F) | 50 µV/°C | ±2.2°C (0.75%) | Oxidizing atmospheres, limited range |
| T | Copper (99.9% Cu) | Constantan (55% Cu, 45% Ni) | Bughaw (+), Pula (-), Kayumanggi (overall) | -200°C hanggang +350°C (-328°F hanggang +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) | Ube (+), Pula (-), Ube |
| E | Nickel-chromium (90% Ni, 10% Cr) | Constantan (55% Cu, 45% Ni) | Ube (+), Pula (-), Ube (overall) | -200°C hanggang +870°C (-328°F hanggang +1598°F) | 68 µV/°C | ±1.7°C (0.5%) | Mataas na accuracy, moderate range, mababang gastos | | N | Nicrosil (84.1% Ni, 14.4% Cr, 1.4% Si, 0.1% Mg) | Nisil (95.5% Ni, 4.4% Si, 0.1% Mg) | Kahel (+), Pula (-), Kahel (overall) | -200°C hanggang +1300°C (-328°F hanggang +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) | Itim (+), Pula (-), Berde (overall) | 0°C hanggang +1600°C (+32°F hanggang +2912°F) | 10 µV/°C | ±1.5°C (0.25%) | High temperature, high accuracy, mahal | | R | Platinum-rhodium (87% Pt, 13% Rh) | Platinum (100% Pt) | Itim (+), Pula (-), Berde (overall) | 0°C hanggang +1600°C (+32°F hanggang +2912°F) | 10 µV/°C | ±1.5°C (0.25%) | High temperature, high accuracy, mahal | | B | Platinum-rhodium (70% Pt, 30% Rh) | Platinum-rhodium (94% Pt, 6% Rh) | Grayscale (+), Pula (-), Grayscale (overall) | +600°C hanggang +1700°C (+1112°F hanggang +3092°F) | 9 µV/°C | ±0.5% of reading above +600°C (+1112°F) | Very high temperature, low sensitivity |
Ano ang Mga Advantages at Disadvantages ng Thermocouples?
