Obsah
Termočlánok je zariadenie používané na premenu tepla na elektrickú energiu. Meria teplotný rozdiel medzi dvoma bodmi. Termočlánky patria medzi najpoužívanejšie snímače teploty vďaka svojej širokej dostupnosti a veľmi nízkym nákladom. Bohužiaľ však nejde o najpresnejšie snímače teploty.
Seebeckov efekt
Seebeckov efekt hrá kľúčovú úlohu vo funkcii termočlánku. Uvádza sa v ňom, že teplotný rozdiel medzi dvoma kovovými polovodičmi vytvorí elektrinu. Keď tieto polovodiče vytvoria slučku, vytvorí sa elektrický prúd. Termočlánky sa spoliehajú na tento účinok pri meraní teploty. Keď sa medzi teplotný gradient medzi dvoma polovodičmi umiestni termočlánok, stane sa súčasťou obvodu vytvoreného Seebeckovým efektom. To mu umožňuje zmerať napätie a previesť ho na čitateľný teplotný gradient v závislosti od typu použitého kovu.
Funkcia termočlánku
Keď termočlánok meria teplotný gradient, meria teplotný rozdiel medzi dvoma polovodičmi. To znamená, že termočlánok musí byť pripojený k multimetru, ktorý umožňuje jeho používateľovi čítať napätie dvoch zapojených polovodičov. Rozdiel teploty a napätia priamo súvisia. Preto, ak je možné odčítať napätie pretekajúce obvodom, potom je možné vypočítať teplotný rozdiel medzi dvoma polovodičmi. Tento teplotný rozdiel sa získa zmeraním napätia; pre napätie priamo zodpovedá teplotnému rozdielu medzi dvoma spojeniami termočlánkových polovodičov.
Druhy termočlánkov
Existuje mnoho typov termočlánkov, z ktorých všetky sa líšia v kovovej zliatine použitej v ich sonde. Najbežnejšie termočlánky typu K (chromel-alumel) sú veľmi lacné a majú široký rozsah teplôt, ktoré môžu merať. Lacnosť tohto typu však ukazuje skutočnosť, že nie je veľmi presná a môže dôjsť k zmenám citlivosti pri teplotách nad 354 stupňov Celzia, čo je Curieov bod pre nikel, ktorý je súčasťou chrómu. Termočlánky typu E (chromel-konštantín) majú vyššiu citlivosť ako typ K a sú nemagnetické. Existuje mnoho ďalších druhov termočlánkov a úplný zoznam nájdete v časti Zdroje.
aplikácia
Pri výrobe ocele sa používajú termočlánky na meranie teploty ocele s cieľom určiť obsah uhlíka v oceli na základe jej teploty topenia. Používajú sa tiež ako kontrolné svetlá. Táto aplikácia vyžaduje, aby sonda termočlánku bola v pilotnom plameni, aby sa zistilo, či je plameň zapnutý. Keď je plameň zapnutý, v termočlánku sa generuje prúd a sníma teplo, ktoré vytvára plameň. Keď je plameň vypnutý, elektronické senzory môžu vedieť, že plyn vypnú, aby sa zabránilo možnému úniku plynu.
Zákony o používaní termočlánkov
Termočlánky dodržiavajú pri prevádzke tri zákony. Po prvé, zákon o homogénnych materiáloch uvádza, že teploty, ktoré sa nepoužívajú na spojoch termočlánku, neovplyvnia produkované napätie, pretože už nevytvárajú teplotný gradient. Po druhé, zákon o medziproduktoch uvádza, že nové materiály vstrekované do obvodu nezmenia napätie, pokiaľ spojenia vytvorené novým materiálom nezažívajú teplotný gradient. Zákon o následných teplotách uvádza, že napätia medzi tromi alebo viacerými spojmi sa môžu spočítať.