Termočlánkový snímač teploty vděčí za svůj úspěch své velké univerzálnosti. Umožňuje vytvářet tepelné sondy vhodné pro mnoho oblastí použití. Fungování termočlánku je založeno na jevu zvaném Seebeckův termoelektrický jev, o kterém teoretizoval stejnojmenný fyzik. Teplota je odvozena z úrovně elektrického napětí generovaného změnou teploty uvnitř termočlánku. Ale jaký přesně je provozní mechanismus termočlánky? Zde je několik klíčů, které vám pomohou lépe pochopit tajemství teplotní sondy a pomohou vám vybrat tu, která vyhovuje vašim potřebám.
Činnost termočlánků je založena na termoelektrickém napětí
Termočlánek je senzor pro různé oblasti (průmysl, chemie, potravinářský průmysl atd.) a v různých prostředích k měření teploty. Obsahuje dva vodivé dráty z kovu nebo kovové slitiny různých typů.
Princip činnosti termočlánků
Tyto vodiče jsou propojeny dvěma typy pájky, horkým místem a studeným místem. Horký bod je ve směru prostředí, jehož teplotu chceme měřit. Horké svařování má často ochranu kovovým pláštěm. Aby se zabránilo znehodnocení prostředím, ve kterém se nachází. Chladný bod musí zůstat na známé teplotě. Během měření teploty může být studený spoj udržován na přesné teplotě pomocí chladicího mechanismu. Je také možné změřit jeho teplotu a následně provést diferenciální výpočet.
Když je horké místo termočlánku vystaveno teplu nebo chladu, hustota elektronů každého kovového drátu se změní. Změny teploty vyvolávají dynamizaci elektronů, ty se pak budou pohybovat směrem k chladnější straně vodivých drátů. K vyhodnocení této elektromotorické síly se používá měřicí zařízení. Měří proud vstupující do skříně záznamníku na koncích každého ze dvou vodičů. Některá zařízení zobrazují napětí, jiná zobrazují teplotu vypočtenou podle specifik termočlánku.
Opatření pro optimální provoz termočlánků
Pokud jsou dva kovové dráty svařeny a nejsou například propleteny, je zaručeno, že kontakt zůstane zachován navzdory vnějším podmínkám jako jsou vibrace. Existuje několik spojovacích technik: pájení cínem, stříbrné pájení, elektrické pájení atd. Svařování nesmí být prováděno při příliš vysoké teplotě, aby nedošlo ke změně slitinových drátů, které by změnily funkci termočlánku.
Protože je velmi slabý, může se stát, žeelektrické rušení může rušitsignál termočlánku. Hlučný motor umístěný v blízkosti teplotní sondy může také rušit činnost termočlánku a tím zkreslit výsledky. Pak může být nutné jej znovu zkalibrovat.
Pro měřené médium je nezbytné použít správný typ termočlánku a vhodné opláštění. Jev nesprávné kalibrace může nastat, když vnější prvky, jako je příliš vysoká teplota, způsobí difúzi kovových částic do kovů termočlánku. Špatná kalibrace může také pocházet z opotřebení izolačního pláště, což způsobuje kontakt mezi dvěma dráty.
Jak vybrat termočlánek?
Výběr termočlánků závisí na rozsahu měření teploty ve stupních Celsia měřeného média a očekávaná doba odezvy.
Rozsah cílové teploty a doba odezvy
Teoreticky lze kombinovat všechny druhy kovových slitin a vytvořit termočlánek. Nicméně 8 typy termočlánků. Jsou předmětem evropské normy a objevují se v klasifikacipodle kombinací kovů, ze kterých se skládají. Typy J, K, T a E jsou nejrozšířenější díky nízké ceně a mnohostrannému použití. Umožňují měření vysokých teplot. Termočlánky typu R, S a B se používají k měření velmi vysokých teplot. Obsahují ušlechtilé kovy, tudíž vyšší pořizovací cena.
Abyste se vyhnuli chybným výsledkům, je nezbytné použít správný typ termočlánku pro vaši aplikaci. Každý z těchto typů má své vlastní charakteristiky, jako je rozsah měření teplota nabízející optimální provoz termočlánku. Abychom získali co nejpřesnější údaje, přizpůsobili jsme měřený rozsah teplot s optimálním rozsahem typu termočlánku. Určité kovy nabízející zvláštní odolnost mají být použity pro specifická prostředí (kyselé, zásadité, vysokotlaké atd.).
Doba odezvy se liší v závislosti na typu spoje na konci termočlánku. V případě exponovaného spoje není spoj v ochranném plášti. Kontakt s okolím je přímý, doba odezvy je proto rychlá.
Kompatibilita s doménou aplikace
Při výběru senzoru pro měřicí sondu musíte nejprve definovat proměnné, které chcete měřit. Můžete se například rozhodnout pro senzor vlhkosti a teploty. Pro konfiguraci požadovaných parametrů si můžete vybrat programovatelný vysílač.
Pro výběr elektronické sondy je vhodnější zvolit měřící zařízení snadno ovladatelné pro uživatele a přizpůsobené prostředí. Doporučuje se například vypnutí LCD obrazovek senzorů při venkovní teplotě 70 °C. Pro sledování teploty dotykově a na dálku si můžete vybrat zařízení, které kombinuje infračervený teploměr a termočlánek.
Mezi nejpoužívanější senzory patří také termistory. Tyto senzory fungují na principu blízkém principu termočlánku protože reagují na změny teploty změnou svého odporu. Termistory jsou buď NTC (záporný teplotní koeficient) nebo PTC (kladný teplotní koeficient). Tyto dva typy termistorů závisí na materiálech, ze kterých jsou vyrobeny.
Jděte dále na termočlánky
Chcete-li jít dále na téma termočlánky, doporučujeme také tyto články:
