Termočlánkové snímače jsou součástí teplotních sond používaných v mnoha profesionálních odvětvích. Je to technologie, která se snadno používá a je ekonomická. Nabízí také krátkou dobu odezvy na tepelné změny. Různé typy termočlánků pokrývají více či méně rozšířené teplotní rozsahy s různou přesností. Výběr jejich spoje a systém kompenzace studených spojů je činí použitelnými v různých prostředích.
Chcete-li identifikovat termočlánek, lépe vyhovuje vaší oblasti použití a vašemu rozpočtu, je nezbytné porozumět tomu, jak funguje, a rozlišit jeho typologie.
Co je termočlánek?
Termočlánek je jedním ze dvou nejběžnějších typů teplotních senzorů.
- Termočlánek umožňuje měřit teplotu výpočtem rozdílu napětí mezi dvěma body. Jedná se o systém založený na termoelektrickém principu.
- Druhá kategorie, termistorový teplotní senzor , využívá termorezistentní princip. Je to změna odporu materiálů, která se používá k výpočtu rozdílu teplot. Zmíněné materiály jsou oxidy kovů, lisované a zapouzdřené.
Jak funguje termočlánek
Termočlánek nebo termoelektrický pár se skládá ze dvou drátů vyrobených z různých vodivých kovů. Vodiče jsou spojeny dvěma druhy pájky,hot spot a cold spot. Nazývá se také referenční křižovatka. Elektrické napětí se vytvoří, když dojde ke změně teploty horkého spoje. Poté změříme rozdíl elektrického potenciálu mezi horkým a studeným spojem, abychom změřili teplotu. To je to, co nazýváme Seebeckovým termoelektrickým jevem, pojmenovaným po německém fyzikovi Thomasi Johannu Seebeckovi, který tento jev teoretizoval v roce 1821.
Voltmetr umožňuje měření Napětí generované ve vodivých kovových drátech jako funkce kolísání teploty. Vypočítáme potenciální rozdíl (elektromotorickou sílu) mezi horkým a studeným spojem. Poté vysílač teplota převedena tento údaj ve stupních Celsia. Převod napětí na teplotu se provádí pomocí referenční tabulka a závisí na typech kovů, které tvoří termočlánek. Termoelektrická citlivost každého kovu je skutečně odlišná. A Seebeckův koeficient byla přiřazena každému materiálu na základě této citlivosti.
Udržování teploty referenčního spoje
Aby termočlánková sonda poskytovala vysoce přesné informace, studený spoj musí mít stabilní nebo měřitelnou teplotu. Měli byste vědět, že tento referenční spoj je ve skutečnosti obecně složen ze dvou různých svarů. Existuje několik metod kompenzace studených konců, které se používají zejména tehdy, když se okolní teplota může měnit. Ledová vodní lázeň je jednoduchá metoda, která udržuje svar na 0°C. V praxi je široce užitečný v laboratoři, ale jeho implementace v průmyslovém prostředí může být složitá. Je také možné použít druhý měřicí přístroj který hlídá teplotu referenčního bodu. Protože tabulky měření jsou obecně sestaveny na základě teploty studeného konce 0°C, musí být následně proveden výpočet s přihlédnutím k naměřené teplotě.
Když je vzdálenost mezi měřicím bodem a měřicím zařízením velká, může být nutné přidat prodloužení. Materiál tohoto kabelu musí být kalibrovaný s typem termočlánku, aby se zabránilo chybným měřením. Jedním z řešení je použít stejný materiál přímo, což může být drahé, pak je to prodlužovací kabel. Je také možné použít kompenzační kabel vyrobený z kovů odlišných od kovů termočlánku.
Typy normalizovaných termočlánků
Konstrukce termočlánkových snímačů je vyrobena ze všech druhů kovů. Ale hlavně se používá 8 typů termočlánků. Jedná se o typy termočlánků, na které se vztahujeevropská norma IEC 60584.1. Tato norma uvádí termočlánky tak, že je označuje písmenem a názvem, ve kterém je kladný prvek první.
Nejpoužívanější typy termočlánků
- Typ K (Chromel (slitina niklu a chrómu) / Alumel (slitina niklu a hliníku)) je nejrozšířenější termočlánek v průmyslu. Pokrývá široký rozsah měření teploty od -200 do 1200 °C. Jeho cena je nízká a jeho citlivost se pohybuje kolem 41uV/°C.
- Termočlánek typu J (železo / Constantan (slitina mědi a niklu)) je užitečný v redukčním prostředí. Měří teplotu v rozsahu -40 až 750 °C. Neměl by být používán nad 760°C, protože by to mohlo způsobit magnetickou transformaci vedoucí k trvalé dekalibraci. Přítomnost železa jej činí citlivým na oxidaci, často se nabízí s nerezovým pláštěm.
- Le typ T (měď / Constantan (slitina mědi a niklu)) se používá hlavně v laboratoři v rozsahu -185 na 300 °C. Je velmi stabilní při nízkoteplotních měřeních a kryogenice.
- Typ E (Chromel (slitina nikl-chrom) / Constantan (slitina mědi a niklu)) je vhodný pro měření teploty mezi -40 a 800 °C. Doporučuje se pro použití ve vakuu, inertním plynu, mírně oxidačním nebo redukčním prostředí.
Typy termočlánků vyhrazené pro vysoké teploty
- Typ N (Nicrosil (slitina nikl-chrom-křemík) / Nisil (slitina nikl-křemík)) těží z vysoké stability a odolnosti vůči oxidaci. Používá se k měření vysokých teplot, až přes 1280 °C během krátké doby. Má tu výhodu, že je dostupný za levnější cenu než jiné typy termočlánků pro vysoké teploty B, R nebo S, které obsahují platinu.
- Typy S (platina pokovená rhodiem 10 % / platina) a R (pokovená platinou rhodiem 13 % / platina)mají podobné vlastnosti. Používají se pro měření vysokých teplot, tj. nad 1000°C a do 1600°C. Typ S se kvůli vysoké stabilitě používá jako standard pro bod tání zlata (1064,43°C).
- Termočlánek typu B (Platina rhodium 30% / Platina Rhodium 6%) je určen pro měření teploty až do 1600 °C kontinuálně a 1800 °C špičkově.
Výběr teplotní sondy není omezen k typu termočlánku, ostatní prvky, které jej tvoří, musí také nejlépe vyhovovat vašim potřebám. Poradci Thermometre.fr jsou k dispozici, aby vám poradili s typem sondy, kterou potřebujete. Navrhnou s vámi také na míru šitou sondu, která nejlépe vyhovuje vaší aplikaci.
Jděte dále na termočlánky
Chcete-li jít dále na téma termočlánky, doporučujeme také tyto články:
