Ce este termocuplul?

Un termocuplu este un dispozitiv folosit pentru a converti căldura în energie electrică. Măsurează diferența de temperatură între două puncte. Termocuplurile se numără printre senzorii de temperatură cei mai utilizați datorită disponibilității lor largi și a costurilor foarte mici. Din păcate, însă, acestea nu sunt cele mai precise cititoare de temperatură.

Efectul Seebeck joacă un rol cheie în funcția unui termocuplu. Se afirmă că o diferență de temperatură între doi semiconductori metalici va crea electricitate. Când acești semiconductori formează o buclă, se produce un curent electric. Termocuplurile se bazează pe acest efect pentru a măsura temperatura. Când un termocuplu este plasat între un gradient de temperatură între doi semiconductori, acesta devine parte a circuitului creat de efectul Seebeck. Aceasta îi permite să măsoare o tensiune și să o transforme într-un gradient de temperatură lizibil, în funcție de tipurile de metal utilizate.

Când un termocuplu măsoară un gradient de temperatură, acesta măsoară diferența de temperatură dintre doi semiconductori. Aceasta înseamnă că un termocuplu trebuie conectat la un multimetru, ceea ce permite utilizatorului său să citească tensiunea celor doi semiconductori implicați. Diferența de temperatură și tensiune sunt direct legate. Prin urmare, dacă se poate citi tensiunea care trece printr-un circuit, se poate calcula diferența de temperatură dintre cei doi semiconductori. Această diferență de temperatură se obține prin măsurarea tensiunii; deoarece tensiunea corespunde direct diferenței de temperatură dintre cele două joncțiuni ale semiconductoarelor termocuplului.

Există multe tipuri de termocupluri, toate variind în aliajul metalic utilizat în sonda lor. Cele mai frecvente termocupluri de tip K (cromel-alumel) sunt foarte ieftine și au o gamă largă de temperaturi pe care le pot măsura. Cu toate acestea, prețul ieftin de acest tip se arată în faptul că nu este foarte precis și poate experimenta modificări sensibilitate la temperaturi peste 354 grade Celsius, care este punctul Curie pentru nichel, un element constitutiv al chromel. Termocuplurile de tip E (chromel-constantin) au o sensibilitate mai mare decât tipul K și sunt nemagnetice. Există multe alte tipuri de termocupluri, iar o listă completă poate fi găsită în secțiunea Resurse.

Termocuplurile sunt utilizate la fabricarea oțelului pentru a măsura temperatura oțelului pentru a determina conținutul de carbon al oțelului pe baza temperaturii de topire a acestuia. Sunt folosite și în lumini pilot. Această aplicație necesită ca sonda termocuplului să se afle în flacăra pilot pentru a spune dacă flacăra este aprinsă. Când flacăra este aprinsă, se generează un curent în termocuplu și citește căldura produsă de flacără. Când flacăra este oprită, senzorii electronici pot ști să oprească gazul pentru a preveni eventuale scurgeri de gaz.

Termocuplurile respectă trei legi când sunt în funcțiune. În primul rând, legea materialelor omogene afirmă că temperaturile nu se aplică la joncțiunile dintre termocuplul nu va afecta tensiunea produsă, deoarece nu mai creează o temperatură gradient. În al doilea rând, legea materialelor intermediare prevede că materialele noi injectate în circuit nu vor fi modificați tensiunea atâta timp cât joncțiunile formate de noul material nu experimentează o temperatură gradient. Legea temperaturilor succesive prevede că tensiunile între trei sau mai multe joncțiuni pot fi adăugate.