Za kaj se uporabljajo termočleni?

Termočleni so temperaturni senzorji, izdelani iz dveh kovinskih zlitin. Ko se obe kovini združita, da tvorita spoj, nastane napetost, kadar obstajajo temperaturne razlike med njima. To je znano kot Seebeckov učinek.

Nemški zdravnik, ki je postal fizik Thomas Johann Seebeck, je odkril učinek Seebecka. Vzel je dve različni kovini, pri čemer je bila ena pri višji temperaturi od druge, in naredil serijsko vezje, tako da ju je združil v križišču. Ugotovil je, da mu je uspelo ustvariti napetost. Večja kot je temperaturna razlika med njimi, večja je bila ustvarjena napetost in ugotovil je, da so rezultati neodvisni od oblike kovine.

Termoelementi so dragoceni v znanosti in inženirstvu zaradi lastnosti, kot sta hiter reakcijski čas in majhnost. Imajo sposobnost natančnega merjenja ekstremnih temperatur, ki se gibljejo med 270 in 2500 stopinjami Celzija, napake pa med 0,5 in 2 stopinjami Celzija.

Pomanjkljivost termočlenov je, da so lahko proizvedeni signali nelinearni in jih je zato treba skrbno kalibrirati.

Dve kovinski zlitini sta združeni, da tvorita spoj. En del križišča je nameščen na viru, katerega temperaturo je treba izmeriti, drugi konec pa vzdržuje konstantno referenco prek temperaturnega vira. Vir temperature je običajno polprevodniški temperaturni senzor, čeprav starejši uporabljajo ledeno vodno kopel.

Eden od dejavnikov temperaturne občutljivosti je vrsta uporabljenih kombinacij kovin. Kombinacija nikelj-nikelj ima temperaturno območje od -50 do 1.410 stopinj Celzija, medtem ko lahko renij-renij meri od 0 do 2.315 stopinj Celzija. Najpogostejši so kromel-alumel, baker-konstantan in železo-konstantan.

Obstaja več različnih vrst. Razvrščeni so glede na najvišjo temperaturo, ki jo lahko izmerijo, kje lahko delujejo, in njihovo robustnost. Najpogostejši so J, K, T in E. Na primer, termočleni tipa J se lahko uporabljajo brez prevleke, imenovane plašč, čeprav je tak priporočen, da se jim podaljša življenjska doba. Termoelementi tipa J lahko delujejo v okoljih, kjer ni dovolj prostega kisika, in lahko merijo do 760 stopinj Celzija.

Termočleni so najbolj priljubljena vrsta temperaturnih senzorjev. Uporabljajo se kot bolnišnični termometri in pri diagnostičnem preskušanju motorjev vozil. Nekatere plinske naprave, kot so kotli, grelniki vode in pečice, jih uporabljajo kot varnostne elemente; če kontrolna lučka ugasne, termočlen zaustavi delovanje plinskega ventila. Uporabljajo se tudi kot pomoč pri pasterizaciji mleka in kot termometri za hrano. V industriji so dragoceni kot sonde in senzorji.