Hva er termoelement?

Et termoelement er en enhet som brukes til å konvertere varme til elektrisk kraft. Den måler temperaturforskjellen mellom to punkter. Termoelementer er blant de mest brukte temperatursensorene på grunn av deres brede tilgjengelighet og svært lave kostnader. Dessverre er de imidlertid ikke de mest nøyaktige temperaturleserne.

Seebeck-effekten spiller en nøkkelrolle i funksjonen til et termoelement. Den sier at en temperaturforskjell mellom to metallhalvledere vil skape strøm. Når disse halvledere danner en sløyfe, lages en elektrisk strøm. Termoelementer er avhengige av denne effekten for å måle temperaturen. Når et termoelement plasseres mellom en temperaturgradient mellom to halvledere, blir det en del av kretsen opprettet av Seebeck-effekten. Dette gjør det mulig å måle en spenning og konvertere den spenningen til en lesbar temperaturgradient avhengig av hvilke metalltyper som brukes.

Når et termoelement måler en temperaturgradient, måler det temperaturforskjellen mellom to halvledere. Dette betyr at et termoelement må kobles til et multimeter, som lar brukeren lese spenningen til de to involverte halvledere. Forskjellen mellom temperatur og spenning er direkte relatert. Derfor, hvis man kan lese spenningen som går gjennom en krets, kan man da beregne temperaturforskjellen mellom de to halvledere. Denne temperaturforskjellen oppnås ved å måle spenningen; for spenningen tilsvarer direkte temperaturforskjellen mellom de to kryssene til termoelementets halvledere.

Det er mange typer termoelementer, alle varierer i metalllegeringen som brukes i sonden. De vanligste termoelementene (krom-aluminium) av type K er veldig billige og har et bredt spekter av temperaturer de kan måle. Imidlertid viser billigheten av denne typen at det ikke er veldig nøyaktig og kan oppleve endringer i følsomhet ved temperaturer over 354 grader Celsius, som er Curie-punktet for nikkel, en bestanddel av kromel. Type E termoelementer (krom-konstantin) har høyere følsomhet enn type K og er ikke-magnetiske. Det finnes mange andre typer termoelementer, og en komplett liste finner du i Ressurser-delen.

Termoelementer brukes til fremstilling av stål for å måle temperaturen på stålet for å bestemme karboninnholdet i stålet basert på smeltetemperaturen. De brukes også i pilotlys. Denne applikasjonen krever at termoelementets sonde er i pilotflammen for å fortelle om flammen er på. Når flammen er på, genereres en strøm i termoelementet og den leser varmen som produseres av flammen. Når flammen er av, kan elektroniske sensorer vite å stenge gassen for å forhindre mulig gasslekkasje.

Termoelementer følger tre lover når de er i drift. For det første sier loven om homogene materialer at temperaturer som ikke brukes i kryssene mellom termoelement vil ikke påvirke den produserte spenningen, fordi de ikke skaper mer temperatur gradient. For det andre sier loven om mellomliggende materialer at nye materialer som er injisert i kretsen ikke vil gjøre det endre spenningen så lenge kryssene som dannes av det nye materialet ikke opplever temperatur gradient. Loven om suksessive temperaturer sier at spenningene mellom tre eller flere kryss kan legges sammen.