Što je termoelement?

Termoelement je uređaj koji se koristi za pretvaranje topline u električnu snagu. Mjeri temperaturnu razliku između dvije točke. Termoparovi su među najčešće korištenim temperaturnim senzorima zbog svoje široke dostupnosti i vrlo niske cijene. Nažalost, oni ipak nisu najtočniji čitači temperature.

Seebeckov efekt igra ključnu ulogu u funkciji termoelementa. U njemu se navodi da će temperaturna razlika između dva metalna poluvodiča stvoriti električnu energiju. Kad ti poluvodiči čine petlju, stvara se električna struja. Termoparovi se oslanjaju na ovaj učinak za mjerenje temperature. Kada se termoelement postavi između gradijenta temperature između dva poluvodiča, on postaje dio kruga stvorenog Seebeckovim efektom. To mu omogućuje mjerenje napona i pretvaranje tog napona u čitljiv temperaturni gradijent, ovisno o vrstama metala koji se koriste.

Kada termoelement mjeri temperaturni gradijent, on mjeri temperaturnu razliku između dva poluvodiča. To znači da termoelement mora biti spojen na multimetar, što korisniku omogućuje očitavanje napona dva uključena poluvodiča. Razlika temperature i napona izravno su povezane. Stoga, ako netko može očitati napon koji prolazi kroz krug, može izračunati temperaturnu razliku između dva poluvodiča. Ova temperaturna razlika dobiva se mjerenjem napona; jer napon izravno odgovara temperaturnoj razlici između dva spoja poluvodiča termoelementa.

Postoje mnoge vrste termoparova, a sve se razlikuju u leguri metala koja se koristi u njihovoj sondi. Najčešći termoparovi tipa K (chromel-alumel) vrlo su jeftini i imaju širok raspon temperatura koje mogu izmjeriti. Međutim, jeftinost ove vrste pokazuje se u činjenici da nije baš točna i može doživjeti promjene u osjetljivosti na temperaturama iznad 354 Celzijevih stupnjeva, što je Curiejeva točka za nikal, sastavni dio kromel. Termoparovi tipa E (chromel-constantin) imaju veću osjetljivost od tipa K i nemagnetski su. Postoje mnoge druge vrste termoparova, a cjelovit popis možete pronaći u odjeljku Resursi.

Termoparovi se koriste u proizvodnji čelika za mjerenje temperature čelika kako bi se odredio sadržaj ugljika u čeliku na temelju njegove temperature topljenja. Također se koriste u pilot svjetlima. Ova aplikacija zahtijeva da se sonda termoelementa nalazi u pilot plamenu kako bi se utvrdilo je li plamen uključen. Kada je plamen uključen, u termoelementu se stvara struja koja očitava toplinu koju stvara plamen. Kad je plamen isključen, elektronički senzori mogu znati isključiti plin kako bi spriječili moguće curenje plina.

Termoparovi poštuju tri zakona dok rade. Prvo, zakon homogenih materijala kaže da temperature koje se ne primjenjuju na spojevima termoelementi neće utjecati na proizvedeni napon, jer više ne stvaraju temperaturu gradijent. Drugo, zakon srednjih materijala kaže da novi materijali ubrizgani u krug neće promijenite napon sve dok spojevi formirani od novog materijala ne doživljavaju temperaturu gradijent. Zakon uzastopnih temperatura kaže da se naponi između tri ili više spojeva mogu zbrajati.