Conţinut
Un termocuplu este un dispozitiv folosit pentru a transforma căldura în energie electrică. Măsoară diferența de temperatură între două puncte. Termoparele sunt printre cei mai folosiți senzori de temperatură datorită disponibilității lor largi și a costurilor foarte mici. Din păcate, însă, nu sunt cei mai exacti cititori de temperatură.
Efectul Seebeck
Efectul Seebeck joacă un rol cheie în funcția unui termopar. Aceasta afirmă că o diferență de temperatură între doi semiconductori metalici va crea energie electrică. Când acești semiconductori formează o buclă, se face un curent electric. Termoparele se bazează pe acest efect pentru a măsura temperatura. Când un termocuplu este plasat între un gradient de temperatură între doi semiconductori, acesta devine parte a circuitului creat de efectul Seebeck. Acest lucru îi permite să măsoare o tensiune și să transforme acea tensiune într-un gradient de temperatură lizibil în funcție de tipurile de metal utilizate.
Funcția unui termopar
Când un termocuplu măsoară un gradient de temperatură, acesta măsoară diferența de temperatură între doi semiconductori. Aceasta înseamnă că un termocuplu trebuie conectat la un multimetru, ceea ce permite utilizatorului său să citească tensiunea celor două semiconductoare implicate. Diferența de temperatură și tensiune sunt direct legate. Prin urmare, dacă se poate citi tensiunea care circulă printr-un circuit, atunci se poate calcula diferența de temperatură dintre cele două semiconductoare. Această diferență de temperatură se obține prin măsurarea tensiunii; căci tensiunea corespunde direct diferenței de temperatură dintre cele două joncțiuni ale semiconductorilor cu termocuple.
Tipuri de termocuple
Există multe tipuri de termocuple, toate variază în aliajul metalic utilizat în sonda lor. Cele mai frecvente termocuple de tip K (crom-alumel) sunt foarte ieftine și au o gamă largă de temperaturi pe care le pot măsura. Cu toate acestea, ieftinitatea acestui tip arată în faptul că nu este foarte precisă și poate experimenta modificări ale sensibilității la temperaturi peste 354 grade Celsius, care este punctul Curie pentru nichel, un component al cromelei. Termoparele de tip E (crom-constantină) au o sensibilitate mai mare decât cea de tip K și sunt nemagnetice. Există multe alte tipuri de termocuple și o listă completă poate fi găsită în secțiunea Resurse.
Aplicații
Termoparele sunt utilizate la fabricarea oțelului pentru a măsura temperatura oțelului pentru a determina conținutul de carbon al oțelului pe baza temperaturii sale de topire. De asemenea, sunt utilizate la luminile pilot. Această aplicație necesită ca sonda termocuplei să se afle în flacăra pilot pentru a spune dacă flacăra este aprinsă. Când flacăra este aprinsă, este generat un curent în termocuplu și citește căldura produsă de flacără. Când flacăra este stinsă, senzorii electronici pot ști să oprească gazul pentru a preveni eventualele scurgeri de gaz.
Legile utilizării termocuplei
Termoparele respectă trei legi atunci când sunt în funcțiune. În primul rând, legea materialelor omogene prevede că temperaturile care nu sunt aplicate la joncțiunile termocuplei nu vor afecta tensiunea produsă, deoarece nu creează mai mult un gradient de temperatură. În al doilea rând, legea materialelor intermediare prevede că noile materiale injectate în circuit nu vor modifica tensiunea atât timp cât joncțiunile formate de materialul nou nu se confruntă cu un gradient de temperatură. Legea temperaturilor succesive prevede că tensiunile între trei sau mai multe joncțiuni pot fi adăugate împreună.