Thermopile adalah peranti yang menukar haba kepada elektrik dengan menggunakan kesan termoelektrik.

Ia terdiri daripada beberapa termokopel, yang merupakan pasangan wayar yang dibuat daripada logam yang berbeza dan menghasilkan voltan apabila terdedah kepada perbezaan suhu. Termokopel disambung secara siri atau kadang-kadang selari untuk membentuk thermopile, yang menghasilkan output voltan yang lebih tinggi daripada satu termokopel. Thermopile digunakan untuk pelbagai aplikasi, seperti mengukur suhu, menjana kuasa, dan mendeteksi radiasi inframerah.

Bagaimana Cara Kerja Thermopile?

Thermopile bekerja berdasarkan prinsip kesan termoelektrik, yang merupakan penukaran langsung perbezaan suhu kepada voltan elektrik dan sebaliknya. Kesan ini ditemui oleh Thomas Seebeck pada tahun 1826, yang memperhatikan bahawa litar yang dibuat daripada dua logam yang berbeza menghasilkan voltan apabila satu persimpangan dipanaskan dan yang lain didinginkan.

Thermopile pada dasarnya adalah siri termokopel, setiap satu terdiri daripada dua wayar logam yang berbeza dengan tenaga termoelektrik yang besar dan polariti yang bertentangan.

Tenaga termoelektrik adalah ukuran tentang berapa banyak voltan yang dihasilkan oleh bahan per unit perbezaan suhu. Wayar-wayar tersebut disambungkan pada dua persimpangan, satu panas dan satu sejuk. Persimpangan panas diletakkan di kawasan dengan suhu yang lebih tinggi, manakala persimpangan sejuk diletakkan di kawasan dengan suhu yang lebih rendah. Perbezaan suhu antara persimpangan panas dan sejuk menyebabkan arus elektrik mengalir melalui litar, menghasilkan output voltan.

Output voltan thermopile berkadar dengan perbezaan suhu merentasi peranti dan bilangan pasangan termokopel.

Pemalar perkadaran ini dipanggil pekali Seebeck, yang dinyatakan dalam volt per kelvin (V/K) atau milivolt per kelvin (mV/K). Pekali Seebeck bergantung pada jenis dan gabungan logam yang digunakan dalam termokopel.

Gambaraj berikut menunjukkan thermopile mudah dengan dua set pasangan termokopel yang disambung secara siri.

Dua persimpangan termokopel atas berada pada suhu T1, manakala dua persimpangan termokopel bawah berada pada suhu T2. Output voltan dari thermopile, ΔV, berkadar langsung dengan perbezaan suhu, ΔT atau T1 – T2, merentasi lapisan rintangan termal dan bilangan pasangan termokopel. Lapisan rintangan termal adalah bahan yang mengurangkan pemindahan haba antara kawasan panas dan sejuk.

Rajah thermopile perbezaan suhu

    T1
    |\
    | \
    |  \
    |   \
    |    \
    |     \  ΔV
    |      \
    |       \
    |        \
    |         \
    |          \
    |           \
    |            \
    |             \
    |              \
    |               \
    ------------------
        Rintangan Termal
        Lapisan
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               &......