열전대는 과학 및 산업 전반에 걸쳐 사용되는 간단한 온도 센서입니다. 단일 지점 또는 접합부에서 서로 결합 된 두 개의 서로 다른 금속 와이어로 구성되며, 일반적으로 견고 함과 신뢰성을 위해 용접됩니다.
이 전선의 개방 회로 끝에서 열전쌍은 접합부에 응답하여 전압을 생성합니다. 1821 년 독일 물리학 자 Thomas가 발견 한 Seebeck 효과라는 현상의 결과 인 온도 Seebeck.
열전대의 유형
서로 다른 금속의 두 전선이 접촉하면 가열되면 전압이 생성됩니다. 그러나 특정 합금 조합은 출력 수준, 안정성 및 화학적 특성 때문에 표준입니다.
가장 일반적인 것은 철 또는 니켈 및 기타 원소의 합금으로 만든 "비금속"열전대이며 구성에 따라 유형 J, K, T, E 및 N으로 알려져 있습니다.
고온 사용을 위해 백금-로듐 및 백금 와이어로 만든 "귀금속"열전대는 유형 R, S 및 B로 알려져 있습니다. 유형에 따라 열전대는 섭씨 -270도에서 1,700도 이상 (화씨 약 -454도에서 화씨 3,100도 이상)까지 온도를 측정 할 수 있습니다.
열전대의 한계
열전대의 장점과 단점은 상황에 따라 다르며 먼저 그 한계를 이해하는 것이 중요합니다. 열전대의 출력은 매우 작으며 일반적으로 실온에서 약 0.001V에 불과하며 온도가 상승하면 증가합니다. 각 유형에는 전압을 온도로 변환하는 자체 방정식이 있습니다. 관계는 직선이 아니므로 이러한 방정식은 여러 항으로 다소 복잡합니다. 그럼에도 불구하고 열전대는 기껏해야 약 1 ° C 또는 약 2 ° F의 정확도로 제한됩니다.
보정 된 결과를 얻으려면 열전대의 전압을 한때 얼음 수조에 담근 다른 열전쌍이었던 기준 값과 비교해야합니다. 이 장치는 0C 또는 32F에서 "냉 접점"을 생성하지만 분명히 어색하고 불편합니다. 현대의 전자 어는점 기준 회로는 일반적으로 얼음물을 대체하고 휴대용 애플리케이션에서 열전대를 사용할 수있게했습니다.
열전대는 서로 다른 두 금속의 접촉이 필요하기 때문에 부식이 발생하여 교정 및 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다. 열악한 환경에서 접합부는 일반적으로 강철 피복으로 보호되어 습기 나 화학 물질이 전선을 손상시키는 것을 방지합니다. 그럼에도 불구하고 우수한 장기 성능을 위해서는 열전대를 관리하고 유지 보수해야합니다.
열전대의 장점과 단점
열전대는 간단하고 견고하며 제조가 쉬우 며 비교적 저렴합니다. 곤충과 같은 작은 물체의 온도를 측정하기 위해 극도로가는 와이어로 만들 수 있습니다. 열전대는 매우 넓은 온도 범위에서 유용하며 체강과 같은 어려운 위치 나 원자로와 같은 혹독한 환경에 삽입 할 수 있습니다.
이러한 모든 장점에 대해 열전대의 단점을 적용하기 전에 고려해야합니다. 밀리 볼트 레벨 출력은 어는점 참조와 작은 신호의 증폭 모두를 위해 신중하게 설계된 전자 장치의 추가 복잡성을 필요로합니다.
또한 저전압 응답은 주변 전기 장치의 잡음 및 간섭에 취약합니다. 써모 커플은 좋은 결과를 위해 접지 된 차폐가 필요할 수 있습니다. 정확도는 약 1C (약 2F)로 제한되며 접합부 또는 전선의 부식으로 인해 더욱 감소 될 수 있습니다.
열전대의 응용
열전대의 장점은 가정용 오븐 제어에서 비행기, 우주선 및 위성의 온도 모니터링에 이르기까지 다양한 상황에서 통합되었습니다. 가마와 오토 클레이브는 제조를위한 프레스와 몰드처럼 열전대를 사용합니다.
많은 열전대를 직렬로 연결하여 열전대를 만들 수 있으며, 이는 단일 열전대보다 온도에 반응하여 더 큰 전압을 생성합니다. 열전 퇴는 적외선을 감지하는 민감한 장치를 만드는 데 사용됩니다. 열전 퇴는 방사성 동위 원소 열전 발전기의 방사성 붕괴 열로부터 우주 탐사선을위한 전력을 생성 할 수도 있습니다.