Čo je to termočlán a aké sú jeho využitie a princípy?

Základný princíp merania teploty termočlánkov

Zvárajte dva vodiče alebo polovodiče A a B rôznych materiálov spolu, aby vytvorili uzavretú slučku. Ak existuje teplotný rozdiel medzi týmito dvoma bodmi 1 a 2 vodičov A a B, medzi nimi sa vytvorí elektromotívna sila, čím sa vytvára prúd určitej veľkosti v slučke. Tento jav sa nazýva termoelektrický účinok. Termočlánky fungujú pomocou tohto účinku.

Čo je to termočlán?

Termočlánky aj tepelné odpory patria k meraniu kontaktnej teploty pri meraní teploty. Aj keď majú rovnakú funkciu merania teploty objektu, ich princípy a charakteristiky sú rôzne.

Termočlánky sú najpoužívanejšími teplotnými zariadeniami pri meraní teploty. Ich hlavné vlastnosti sú široké meranie rozsahu, relatívne stabilný výkon, jednoduchú štruktúru, dobrú dynamickú reakciu a schopnosť vysielať 4-20 MA elektrické signály na diaľku, čo je vhodné pre automatické ovládanie a centralizované ovládanie. Princíp merania teploty termočlánkov je založený na termoelektrickom účinku. Ak sú dva rôzne vodiče alebo polovodiče pripojené do uzavretej slučky, keď sa teploty na dvoch križovatkách líšia, v slučke sa vytvorí termoelektrický potenciál. Tento jav sa nazýva termoelektrický účinok, známy tiež ako Seebeck Effect. Termoelektrický potenciál generovaný v uzavretej slučke pozostáva z dvoch potenciálov: potenciál teplotného rozdielu a kontaktný potenciál. Termoelektrický potenciál sa vzťahuje na potenciál generovaný dvoma koncami toho istého vodiča v dôsledku rôznych teplôt. Rôzne vodiče majú rôzne hustoty elektrónov, takže potenciál, ktorý generujú, je tiež iný. Ako už názov napovedá, kontaktný potenciál sa vzťahuje na potenciál vytvorený, keď sú v kontakte dva rôzne vodiče kvôli ich rôznym hustotám elektrónov, čo vytvára určité množstvo elektrónovej difúzie. Veľkosť kontaktného potenciálu závisí od materiálových vlastností dvoch rôznych vodičov a teploty ich kontaktných bodov. V súčasnosti majú termočlánky používané medzinárodne štandardnú špecifikáciu. Medzinárodné nariadenia stanovujú, že termočlánky sú rozdelené do ôsmich rôznych divízií, konkrétne B, R, S, K, N, E, J a T. Najnižšia teplota je možné merať, je mínus 270 stupňov Celzia a najvyšší môže dosiahnuť 1800 stupňov Celzia. Medzi nimi B, R a S patria do platinovej série termočlánkov. Pretože platina je drahý kov, nazývajú sa tiež drahé kovové termočlánky a zvyšné sa nazývajú lacné kovové termočlánky. Existujú dve štruktúry termočlánkov, obyčajný typ a obrnený typ. Bežné termočlánky sa všeobecne skladajú z termočlánkov, izolačných skúmaviek, ochranných rukávov a spojovacích skriniek, zatiaľ čo obrnené termočlánky sa zostavujú kombináciou vodičov termočlánkov, izolačných materiálov a kovových ochranných rukávov a potom sa natiahajú tak, aby vytvorili pevnú kombináciu. Elektrický signál termočlánku však vyžaduje prenos špeciálny drôt, ktorý nazývame kompenzačný drôt. Rôzne termočlánky vyžadujú rôzne kompenzačné drôty, ktorých hlavnou funkciou je spojenie s termočlánkom, aby sa udržal referenčný koniec termočlánku mimo zdroja napájania, takže teplota referenčného konca je stabilná. Kompenzačný drôt je rozdelený na typ kompenzácie a typ predĺženia. Chemické zloženie predlžovacieho drôtu je rovnaké ako v prípade kompenzovaného termočlánku, ale v praxi nie je predlžovací drôt vyrobený z rovnakého kovu ako termočlánok. Spravidla sa nahradí drôtom rovnakou hustotou elektrónov ako termočlánok. Spojenie medzi kompenzačným drôtom a termočlánkom je vo všeobecnosti veľmi jasné. Pozitívny pól termočlánku je pripojený k červeným drôtom kompenzačného drôtu a záporný pól je pripojený k zvyšnej farbe. Väčšina vodičov všeobecnej kompenzácie je vyrobená z zliatiny meďnatého a nickel.