Termočlánek je teplotní senzor s mnoha aplikacemi používanými pro kontaktní měření teploty. Je to jeden ze základních prvků termočlánkové teplotní sondy, zařízení pro měření jehož hlavními prvky jsou snímač a zařízení pro čtení dat. Obvykle mají obrazovku z tekutých krystalů. Termočlánek, často označovaný jako termostat,je jedním z nejpoužívanějších senzorů. Vedle infračerveného senzoru a termistoru, jehož odpor závisí na teplotě. Výhodou termočlánku je jeho robustnost, přijatelná cena a reakční rychlost. Ale také jeho schopnost měřit v širokém teplotním rozsahu.
Jak funguje termočlánkový senzor?
Fungování termočlánku je založen na jevu zvaném Seebeckův termoelektrický jev. Tento jev se projevujevznikem elektrického napětí v otevřeném obvodu. Často se skládá ze dvou vodivých materiálů různé povahy během kolísání teploty. Přepočet napětí na teplotu se provádí pomocí Seebeckova koeficientu v závislosti na typu termočlánku. Opatření, která je třeba učinit pro optimální provoz termočlánků, jsou výběr vhodného typu podle aplikace a typu spoje. Důležité je také vzít v úvahu elektromagnetické rušení.
Měření teploty pomocí termočlánku
Senzor termočlánku obsahuje dva vodiče z různých vodivých kovů spojené dohromady spojem nazývaným hot spot. Studený bod připojený k zařízení je druhý konec. Když je horké místo vystaveno teplu nebo chladu, hustota elektronů každého kovového drátu se změní. Elektrický proud, který prochází senzorem, vzniká díky teplotnímu rozdílu, který existuje mezi horkým a studeným bodem. Pro přesně změřte teplotu termočlánkem, musíte buď udržovat studený bod na 0°C. Nebo nastavte to, čemu se říká kompenzace studeného konce.
Termočlánek se dodává v různých typech
Existuje několik typů termočlánků, které nabízejí různé rozsahy měření teploty a jsou vhodné pro několik typů aplikací. Výběr typ termočlánkové sondyvhodný závisí na prostředí a rozpočtu přiděleném na nákup. 8 typů převážně používaných termočlánkových senzorů je pokryto evropskou normou IEC 60584.1. Některé typy obsahují obecné kovy a jsou proto levné. Typy B, R a S jsou vyráběny z drahých kovů jako je platina, což zvyšuje jejich cenu.
Co ovlivňuje dobu odezvy termočlánku?
Časová odezva termočlánků se liší spíše podle jejich konstrukce než podle typu. Charakteristiky, které ovlivňují rychlost reakce těchto senzorů, jsou četné. Existuje ochrana sondy, způsob spojení nebo dokonce propojovací kabel. Čím přímější kontakt s prostředím, jehož teplotu chceme měřit, tím rychlejší je odezva měřicích sond. Termočlánek bez kovového pouzdra nebo ochranného pláště proto poskytuje rychlou odezvu. Holé dráty mohou podléhat korozi v závislosti na jejich materiálu a prostředí, takže každá charakteristika musí být vybrána pečlivě.
Převodní tabulky
Stůl nebo termočlánek s převodním stolem je nástroj pro přeměnu elektromotorické síly (emf) na teplotu ve stupních Celsia nebo Fahrenheita. Umožňuje také kalibraci tepelné sondy porovnáním získaného napětí s očekávanou teplotou. Chcete-li si přečíst převodní tabulky termočlánků, musíte znát typ použitého termočlánku, každý typ má svůj vlastní Seebeckův koeficient. Pro čtení tabulky porovnáme zaznamenaný potenciální rozdíl s teplotou ve stupních Celsia nebo Fahrenheita.
Termočlánkové křivky
Alternativou k prezentaci poměru napětí/teplota ve formě tabulky je graf. Teplota je na vodorovné ose a napětí na svislé ose. Spojení mezi nimi není lineární, tvoří křivku. Každý typ termočlánku má odlišnou křivku, která umožňuje vizuálně posoudit rozdíly mezi těmito dvěma údaji. Křivky termočlánku, jako tabulky jsou založenyna napětí zaznamenaném na snímači, když je studený bod 0°C. Je tedy nutné tento svar udržovat v lázni s rozvířenou ledovou vodou nebo provést kompenzaci. Tato technika zahrnuje ponechání studeného místa při pokojové teplotě. Poté tuto teplotu změříme a převedeme na napětí, abychom do konečného výpočtu přidali korekční koeficient.
Rozsahy měření
Pokud je termočlánek nejběžnějším typem snímače v průmyslu, je to z velké části proto, že umožňuje měřit široký rozsah teplot. V závislosti na typu dokáže měřit teploty od -200°C do 1800°C. Termočlánky schopné měřit velmi nízké teploty jsou typy K, J, T a N. Pro vysoké teploty se používají typy N, S, R a B. Pro výběr termočlánku vhodného pro konkrétní aplikaci teplotní rozsah, který má být měřený a měřicí rozsah typu termočlánku se musí shodovat.
Kalibrace termočlánku
Jak provést testy na termočlánku?
Testování je jedním ze základních kroků kalibrace. Doporučuje se testovat termočlánek když sonda zaznamená změnu přiřazení, pravidelně v závislosti na intenzitě jejího používání nebo v případě podezření na chybu. Postupy obecně používané pro testování termočlánků se řídí doporučeními ASTM (Americká společnost pro testování a materiály) pro kalibraci termočlánků. Jsou možné dvě možnosti, kalibrace porovnáním nebo pevný bod. Pro srovnání provádíme měření teploty s testovanou sondou i s referenčním senzorem, o kterém víme, že je spolehlivý. V pevných bodech je snímač vystaven trojbodové teplotě vody.
Promluvte si s jedním z našich poradců a vyberte si zařízení, které se nejlépe hodí pro váš projekt. Nabízíme široký výběr teplotní sondy a také designový servis na míru.
Jděte dále na termočlánky
Chcete-li jít dále na téma termočlánky, doporučujeme také tyto články:
