Le termocoppie sono sensori di temperatura realizzati con due leghe metalliche. Quando i due metalli vengono uniti per formare una giunzione, viene generata una tensione quando ci sono differenze di temperatura tra di loro. Questo è noto come effetto Seebeck.
L'effetto Seebeck
Il medico tedesco diventato fisico Thomas Johann Seebeck scoprì l'effetto Seebeck. Prese due metalli diversi, con uno a temperatura più alta dell'altro, e fece un circuito in serie unendoli insieme in una giunzione. Ha scoperto che era in grado di generare una tensione. Maggiore è la differenza di temperatura tra loro, maggiore è la tensione generata e ha scoperto che i risultati erano indipendenti dalla forma del metallo.
Significato
Le termocoppie sono preziose nella scienza e nell'ingegneria, grazie a caratteristiche come il loro tempo di reazione rapido e le dimensioni ridotte. Hanno la capacità di misurare con precisione temperature estreme, con intervalli da 270 a 2.500 gradi Celsius ed errori compresi tra 0,5 e 2 gradi Celsius.
Lo svantaggio delle termocoppie è che i segnali prodotti possono essere non lineari e quindi devono essere calibrati con attenzione.
Costruzione
Due leghe metalliche vengono unite per formare una giunzione. Una porzione della giunzione è posta su una sorgente di cui si vuole misurare la temperatura, mentre l'altra estremità è mantenuta ad un riferimento costante tramite una sorgente di temperatura. La sorgente di temperatura è solitamente un sensore di temperatura a stato solido, sebbene quelli più vecchi utilizzino un bagno di acqua ghiacciata.
Un fattore nella sensibilità alla temperatura è il tipo di combinazioni di metalli utilizzate. Una combinazione nichel-nichel ha un intervallo di temperatura da -50 a 1410 gradi Celsius, mentre un renio-renio può misurare da 0 a 2315 gradi Celsius. Cromel-alumel, rame-costantana e ferro-costantana sono i più comuni.
tipi
Ci sono diversi tipi. Sono classificati in base alla temperatura massima che possono misurare, dove possono operare e alla loro robustezza. I più comuni sono J, K, T ed E. Ad esempio, le termocoppie di tipo J possono essere utilizzate senza una copertura chiamata guaina, sebbene ne sia consigliata una per prolungarne la durata. Le termocoppie di tipo J possono funzionare in ambienti in cui non c'è abbastanza ossigeno libero e possono misurare fino a 760 gradi Celsius.
Usi
Le termocoppie sono il tipo più diffuso di sensori di temperatura. Sono utilizzati come termometri ospedalieri e nei test diagnostici per i motori dei veicoli. Alcuni apparecchi a gas come caldaie, scaldabagni e forni li utilizzano come dispositivi di sicurezza; se la spia è spenta, la termocoppia interrompe il funzionamento della valvola gas. Sono anche usati come ausilio nella pastorizzazione del latte e come termometri per alimenti. Nell'industria, sono preziosi come sonde e sensori.