Co je termočlánek?

Termočlánek je zařízení používané k přeměně tepla na elektrickou energii. Měří teplotní rozdíl mezi dvěma body. Termočlánky patří mezi nejpoužívanější snímače teploty díky své široké dostupnosti a velmi nízkým nákladům. Bohužel však nejde o nejpřesnější snímače teploty.

Seebeckův efekt hraje klíčovou roli ve funkci termočlánku. Uvádí, že teplotní rozdíl mezi dvěma kovovými polovodiči vytvoří elektřinu. Když tyto polovodiče tvoří smyčku, vytvoří se elektrický proud. Termočlánky se při měření teploty spoléhají na tento efekt. Když je termočlánek umístěn mezi teplotní gradient mezi dvěma polovodiči, stává se součástí obvodu vytvořeného Seebeckovým efektem. To mu umožňuje měřit napětí a převádět toto napětí na čitelný teplotní gradient v závislosti na použitých druzích kovu.

Když termočlánek měří teplotní gradient, měří teplotní rozdíl mezi dvěma polovodiči. To znamená, že termočlánek musí být připojen k multimetru, který uživateli umožňuje odečíst napětí dvou zapojených polovodičů. Rozdíl teploty a napětí přímo souvisí. Proto, pokud lze číst napětí protékající obvodem, lze vypočítat teplotní rozdíl mezi dvěma polovodiči. Tento teplotní rozdíl se získá měřením napětí; protože napětí přímo odpovídá teplotnímu rozdílu mezi dvěma spoji polovodičů termočlánku.

Existuje mnoho typů termočlánků, všechny se liší v kovové slitině použité v jejich sondě. Nejběžnější termočlánky typu K (chromel-alumel) jsou velmi levné a mají široký rozsah teplot, které mohou měřit. Levnost tohoto typu se však projevuje ve skutečnosti, že není příliš přesná a může v ní dojít ke změnám citlivost při teplotách nad 354 stupňů Celsia, což je Curieův bod pro nikl, složka chromel. Termočlánky typu E (chromelstantin) mají vyšší citlivost než typ K a jsou nemagnetické. Existuje mnoho dalších typů termočlánků a úplný seznam najdete v části Zdroje.

Termočlánky se používají při výrobě oceli k měření teploty oceli za účelem stanovení obsahu uhlíku v oceli na základě její teploty tání. Používají se také v pilotních světlech. Tato aplikace vyžaduje, aby sonda termočlánku byla v řídicím plameni, aby bylo možné zjistit, zda je plamen zapnutý. Když je plamen zapnutý, generuje se v termočlánku proud a ten čte teplo produkované plamenem. Když je plamen vypnutý, elektronické senzory mohou vědět, že uzavírají plyn, aby se zabránilo možným únikům plynu.

Termočlánky se při provozu řídí třemi zákony. Zaprvé, zákon o homogenních materiálech stanoví, že teploty, které se nepoužívají na křižovatkách termočlánek neovlivní vyrobené napětí, protože již nevytváří teplotu spád. Zadruhé, zákon meziproduktů stanoví, že nové materiály vstřikované do okruhu nebudou měňte napětí, dokud spoje vytvořené novým materiálem nemají teplotu spád. Zákon postupných teplot stanoví, že napětí mezi třemi nebo více křižovatkami lze sčítat.