Qu'est-ce qu'un thermocouple ?

Un thermocouple est un appareil utilisé pour convertir la chaleur en énergie électrique. Il mesure la différence de température entre deux points. Les thermocouples sont parmi les capteurs de température les plus utilisés en raison de leur grande disponibilité et de leur très faible coût. Malheureusement, cependant, ce ne sont pas les lecteurs de température les plus précis.

L'effet Seebeck joue un rôle clé dans le fonctionnement d'un thermocouple. Il indique qu'une différence de température entre deux semi-conducteurs métalliques créera de l'électricité. Lorsque ces semi-conducteurs forment une boucle, un courant électrique est produit. Les thermocouples s'appuient sur cet effet pour mesurer la température. Lorsqu'un thermocouple est placé entre un gradient de température entre deux semi-conducteurs, il fait partie du circuit créé par l'effet Seebeck. Cela lui permet de mesurer une tension et de convertir cette tension en un gradient de température lisible en fonction des types de métaux utilisés.

Lorsqu'un thermocouple mesure un gradient de température, il mesure la différence de température entre deux semi-conducteurs. Cela signifie qu'un thermocouple doit être connecté à un multimètre, ce qui permet à son utilisateur de lire la tension des deux semi-conducteurs impliqués. La différence de température et la tension sont directement liées. Par conséquent, si l'on peut lire la tension qui traverse un circuit, on peut alors calculer la différence de température entre les deux semi-conducteurs. Cette différence de température est obtenue en mesurant la tension; car la tension correspond directement à la différence de température entre les deux jonctions des semi-conducteurs du thermocouple.

Il existe de nombreux types de thermocouples, tous variant selon l'alliage métallique utilisé dans leur sonde. Les plus courants, les thermocouples de type K (chromel-alumel), sont très bon marché et ont une large gamme de températures qu'ils peuvent mesurer. Cependant, le bon marché de ce type se manifeste par le fait qu'il n'est pas très précis et peut subir des changements de sensibilité à des températures supérieures à 354 degrés Celsius, qui est le point de Curie pour le nickel, un constituant de chromel. Les thermocouples de type E (chromel-constantin) ont une sensibilité plus élevée que le type K et sont non magnétiques. Il existe de nombreux autres types de thermocouples, et une liste complète peut être trouvée dans la section Ressources.

Les thermocouples sont utilisés dans la fabrication de l'acier pour mesurer la température de l'acier afin de déterminer la teneur en carbone de l'acier en fonction de sa température de fusion. Ils sont également utilisés dans les veilleuses. Cette application nécessite que la sonde du thermocouple soit dans la flamme pilote afin de dire si la flamme est allumée. Lorsque la flamme est allumée, un courant est généré dans le thermocouple et il lit la chaleur produite par la flamme. Lorsque la flamme est éteinte, les capteurs électroniques peuvent savoir couper le gaz pour éviter d'éventuelles fuites de gaz.

Les thermocouples obéissent à trois lois lorsqu'ils fonctionnent. Premièrement, la loi des matériaux homogènes stipule que les températures non appliquées aux jonctions des le thermocouple n'affectera pas la tension produite, car ils ne créent plus de température pente. Deuxièmement, la loi des matériaux intermédiaires stipule que les nouveaux matériaux injectés dans le circuit ne changer la tension tant que les jonctions formées par le nouveau matériau ne subissent pas de température pente. La loi des températures successives stipule que les tensions entre trois jonctions ou plus peuvent être additionnées.