Čo je to termočlánok?

Termočlánok je zariadenie, ktoré sa používa na premenu tepla na elektrickú energiu. Meria teplotný rozdiel medzi dvoma bodmi. Termočlánky patria medzi najbežnejšie používané snímače teploty vďaka svojej širokej dostupnosti a veľmi nízkym nákladom. Bohužiaľ však nejde o najpresnejšie snímače teploty.

Seebeckov efekt hrá kľúčovú úlohu vo funkcii termočlánku. Uvádza sa v ňom, že teplotný rozdiel medzi dvoma kovovými polovodičmi vytvorí elektrinu. Keď tieto polovodiče tvoria slučku, vytvorí sa elektrický prúd. Termočlánky sa pri meraní teploty spoliehajú na tento efekt. Keď je termočlánok umiestnený medzi teplotným gradientom medzi dvoma polovodičmi, stane sa súčasťou obvodu vytvoreného Seebeckovým efektom. To mu umožňuje merať napätie a prevádzať ho na čitateľný teplotný gradient v závislosti od použitých druhov kovu.

Keď termočlánok meria teplotný gradient, meria teplotný rozdiel medzi dvoma polovodičmi. To znamená, že termočlánok musí byť pripojený k multimetru, ktorý umožňuje jeho používateľovi čítať napätie dvoch zapojených polovodičov. Rozdiel teplôt a napätia priamo súvisí. Preto, ak je možné čítať napätie prechádzajúce obvodom, je možné vypočítať teplotný rozdiel medzi týmito dvoma polovodičmi. Tento teplotný rozdiel sa získa meraním napätia; pretože napätie priamo zodpovedá teplotnému rozdielu medzi dvoma spojmi polovodičov termočlánku.

Existuje mnoho druhov termočlánkov, všetky sa líšia v kovovej zliatine použitej v ich sonde. Najbežnejšie termočlánky typu K (chromel-alumel) sú veľmi lacné a majú široký rozsah teplôt, ktoré môžu merať. Lacnosť tohto typu sa však prejavuje v tom, že nie je príliš presná a môže v nej dôjsť k zmenám citlivosť pri teplotách nad 354 stupňov Celzia, čo je bod Curie pre nikel, zložku chromel. Termočlánky typu E (chromel-konštantín) majú vyššiu citlivosť ako typ K a sú nemagnetické. Existuje mnoho ďalších typov termočlánkov a kompletný zoznam nájdete v sekcii Zdroje.

Termočlánky sa používajú pri výrobe ocele na meranie teploty ocele s cieľom určiť obsah uhlíka v oceli na základe jej teploty topenia. Používajú sa tiež v pilotných svetlách. Táto aplikácia vyžaduje, aby sonda termočlánku bola v pilotnom plameni, aby bolo možné zistiť, či je plameň zapnutý. Keď je plameň zapnutý, v termočlánku sa vytvára prúd, ktorý sníma teplo produkované plameňom. Keď je plameň vypnutý, elektronické snímače môžu vedieť, že uzatvárajú plyn, aby zabránili možnému úniku plynu.

Termočlánky, keď sú v prevádzke, dodržiavajú tri zákony. Po prvé, zákon o homogénnych materiáloch stanovuje, že teploty, ktoré sa neuplatňujú na križovatkách termočlánok neovplyvní vyrobené napätie, pretože už nevytvára teplotu sklon. Po druhé, zákon o medziproduktoch uvádza, že nové materiály vstrekované do okruhu nebudú zmeňte napätie, pokiaľ spoje tvorené novým materiálom nedosahujú teplotu sklon. Zákon postupných teplôt hovorí, že napätia medzi tromi alebo viacerými križovatkami je možné sčítať.