Termopaar on seade, mida kasutatakse soojuse muundamiseks elektrienergiaks. See mõõdab temperatuuri erinevust kahe punkti vahel. Termopaarid on nende laialdase kättesaadavuse ja väga madalate kulude tõttu kõige enam kasutatavad temperatuuriandurid. Kahjuks pole need siiski kõige täpsemad temperatuurilugejad.
Seebecki efekt
Seebecki efekt mängib termopaari funktsioonis võtmerolli. Seal on öeldud, et temperatuuri erinevus kahe metalli pooljuhi vahel loob elektrit. Kui need pooljuhid moodustavad silmuse, tekib elektrivool. Termopaarid toetuvad temperatuuri mõõtmisel sellele efektile. Kui termopaar asetatakse temperatuuri gradiendi vahele kahe pooljuhi vahel, saab sellest osa Seebecki efekti tekitatud vooluringist. See võimaldab tal mõõta pinget ja teisendada see pinge loetavaks temperatuuri gradiendiks sõltuvalt kasutatava metalli tüübist.
Termopaari funktsioon
Kui termopaar mõõdab temperatuuri gradienti, mõõdab see temperatuuri erinevust kahe pooljuhi vahel. See tähendab, et termopaar peab olema ühendatud multimeetriga, mis võimaldab selle kasutajal lugeda kahe kaasatud pooljuhi pinget. Temperatuuri erinevus ja pinge on otseselt seotud. Seega, kui on võimalik lugeda vooluahelat läbivat pinget, saab seejärel arvutada kahe pooljuhi temperatuuri erinevuse. See temperatuuri erinevus saadakse pinge mõõtmisega; sest pinge vastab otseselt termopaari pooljuhtide kahe ristmiku temperatuuride erinevusele.
Termopaaride tüübid
Termopaare on mitut tüüpi, kõik erinevad nende sondis kasutatud metallisulamist. Kõige tavalisemad K-tüüpi termopaarid (kromell-alumel) on väga odavad ja nende temperatuuride vahemik on mõõdetav. Seda tüüpi odavus ilmneb aga selles, et see pole eriti täpne ja võib selles muutusi kogeda tundlikkus temperatuuril üle 354 Celsiuse kraadi, mis on Curie punkt nikli jaoks, mis on kroom. E-tüüpi termopaaridel (kromellkonstantiin) on kõrgem tundlikkus kui K-tüüpi ja need on mittemagnetilised. Termopaare on palju muud tüüpi ja täieliku loendi leiate jaotisest Ressursid.
Rakendused
Termopaare kasutatakse terase valmistamisel terase temperatuuri mõõtmiseks, et määrata terase süsinikusisaldus selle sulamistemperatuuri põhjal. Neid kasutatakse ka pilootides. See rakendus nõuab, et termopaari sond oleks pilootleegis, et öelda, kas leek on sisse lülitatud. Kui leek on sisse lülitatud, tekib termopaaris vool ja see loeb leegi tekitatud soojust. Kui leek on välja lülitatud, saavad elektroonilised andurid teada gaasi väljalülitamisest, et vältida võimalikke gaasilekkeid.
Termopaaride kasutamise seadused
Termopaarid järgivad töötades kolme seadust. Esiteks sätestatakse homogeensete materjalide seaduses, et temperatuure ei rakendata termopaar ei mõjuta toodetud pinget, kuna need ei loo enam temperatuuri gradient. Teiseks, vahematerjalide seadus ütleb, et ringlusse süstitud uued materjalid seda ei tee muutke pinget seni, kuni uue materjali moodustunud ristmikel pole temperatuuri gradient. Järjestikuste temperatuuride seadus ütleb, et kolme või enama ristmiku vahelised pinged võib liita.