Термопарови су једноставни температурни сензори који се користе у науци и индустрији. Састоје се од две жице различитих метала спојене у једној тачки или споју, које су обично заварене ради неравнине и поузданости.
На крајевима отворених кругова ових жица, термоелемент генерише напон као одговор на спој температура, резултат феномена названог Сеебецков ефекат, који је 1821. открио немачки физичар Тхомас Сеебецк.
Врсте термопарова
Било које две жице различитих метала у контакту ће произвести напон када се загревају; међутим, одређене комбинације легура су стандардне због њиховог излазног нивоа, стабилности и хемијских карактеристика.
Најчешћи су термопарови „основног метала“, направљени од гвожђа или легура никла и других елемената, а познати су као типови Ј, К, Т, Е и Н, у зависности од састава.
Термопарови „племенитог метала“, направљени од жица од платине-родијума и платине за употребу на вишим температурама, познати су као типови Р, С и Б. У зависности од типа, термопарови могу мерити температуре од око -270 степени Целзијуса до 1.700 Ц или више (око -454 степени Фахренхеита до 3.100 Ф или више).
Ограничења термопарова
Предности и недостаци термопарова зависе од ситуације и важно је прво разумети њихова ограничења. Излаз термоелемента је врло мали, обично само око 0,001 волта на собној температури, повећавајући се како температура расте. Свака врста има своју једначину за претварање напона у температуру. Веза није равна линија, тако да су ове једначине донекле сложене, са много израза. Упркос томе, термопарови су ограничени на тачност од око 1 Ц, или у најбољем случају око 2 Ф.
Да би се добио калибрисани резултат, напон термоелемента мора се упоредити са референтном вредношћу, која је некада била други термоелемент уроњен у купатило са леденом водом. Овај уређај ствара „хладни спој“ на 0 Ц или 32 Ф, али је очигледно незгодан и незгодан. Савремени електронски референтни кругови тачке леда универзално су заменили ледену воду и омогућили употребу термопарова у преносним апликацијама.
Будући да термопарови захтевају контакт два различита метала, подложни су корозији, што може утицати на њихову калибрацију и тачност. У тешким условима, спој је обично заштићен челичним плаштом, који спречава влагу или хемикалије да оштете жице. Ипак, брига и одржавање термопарова су неопходни за добре дугорочне перформансе.
Предности и недостаци термопарова
Термопарови су једноставни, робусни, једноставни за производњу и релативно јефтини. Могу се направити изузетно фином жицом за мерење температуре ситних предмета попут инсеката. Термопарови су корисни у веома широком температурном опсегу и могу се уметати на тешка места попут телесних шупљина или насилних средина попут нуклеарних реактора.
За све ове предности, недостаци термопарова морају се узети у обзир пре њихове примене. Излаз на нивоу миливолта захтева додатну сложеност пажљиво дизајниране електронике, како за референтну тачку леда, тако и за појачање сићушног сигнала.
Поред тога, одзив ниског напона подложан је буци и сметњама од околних електричних уређаја. Термопаровима ће можда требати уземљена заштита за добре резултате. Тачност је ограничена на око 1 Ц (око 2 Ф) и може се даље смањити корозијом споја или жица.
Примене термопарова
Предности термопарова довеле су до њихове уградње у широк спектар ситуација, од управљања кућним пећницама до праћења температуре авиона, свемирских летелица и сателита. Пећи и аутоклави користе термопарове, као и пресе и калупи за производњу.
Многи термопарови могу се повезати у серију да би се створила термопила која производи већи напон као одговор на температуру од једне термоелементе. Термопиле се користе за израду осетљивих уређаја за откривање инфрацрвеног зрачења. Термопилови такође могу да генеришу енергију за свемирске сонде од топлоте радиоактивног распада у радиоизотопном термоелектричном генератору.