Vad är termoelement?

Ett termoelement är en anordning som används för att omvandla värme till elektrisk kraft. Den mäter temperaturskillnaden mellan två punkter. Termoelement är bland de mest använda temperaturgivarna på grund av deras breda tillgänglighet och mycket låga kostnader. Tyvärr är de dock inte de mest exakta temperaturläsarna.

Seebeck-effekten spelar en nyckelroll i termoelementets funktion. Den säger att en temperaturskillnad mellan två metallhalvledare skapar elektricitet. När dessa halvledare bildar en slinga skapas en elektrisk ström. Termoelement är beroende av denna effekt för att mäta temperaturen. När ett termoelement placeras mellan en temperaturgradient mellan två halvledare blir det en del av kretsen som skapas av Seebeck-effekten. Detta gör det möjligt att mäta en spänning och konvertera den spänningen till en läsbar temperaturgradient beroende på vilka metalltyper som används.

När ett termoelement mäter en temperaturgradient mäter det temperaturskillnaden mellan två halvledare. Detta innebär att ett termoelement måste anslutas till en multimeter, vilket gör det möjligt för användaren att läsa spänningen hos de två inblandade halvledarna. Skillnaden i temperatur och spänning är direkt relaterad. Därför, om man kan läsa spänningen som går genom en krets, kan man sedan beräkna temperaturskillnaden mellan de två halvledarna. Denna temperaturskillnad erhålls genom att mäta spänningen; för spänningen motsvarar direkt temperaturskillnaden mellan de två korsningarna av termoelementets halvledare.

Det finns många typer av termoelement, alla varierar i metalllegeringen som används i sin sond. De vanligaste termoelementen av typ K (krom-aluminium) är mycket billiga och har ett brett temperaturintervall de kan mäta. Men billigheten av denna typ visar sig i det faktum att det inte är mycket exakt och kan uppleva förändringar i känslighet vid temperaturer över 354 grader Celsius, vilket är Curie-punkten för nickel, en beståndsdel av kromel. Termoelement av typ E (krom-konstantin) har en högre känslighet än typ K och är icke-magnetiska. Det finns många andra typer av termoelement, och en fullständig lista finns i avsnittet Resurser.

Termoelement används vid tillverkning av stål för att mäta stålets temperatur för att bestämma kolhalten i stålet baserat på dess smälttemperatur. De används också i pilotljus. Denna applikation kräver att termoelementets sond befinner sig i pilotlågan för att avgöra om lågan är på. När lågan är på, genereras en ström i termoelementet och den avläser värmen som produceras av lågan. När lågan är släckt kan elektroniska sensorer veta att stänga av gasen för att förhindra eventuella gasläckor.

Termoelement följer tre lagar när de är i drift. För det första säger lagen om homogena material att temperaturer som inte tillämpas vid korsningarna av termoelement påverkar inte den producerade spänningen, eftersom de inte skapar mer temperatur lutning. För det andra säger lagen om mellanliggande material att nya material som injiceras i kretsen inte kommer att göra det ändra spänningen så länge korsningarna som bildas av det nya materialet inte har någon temperatur lutning. Lagen om successiva temperaturer anger att spänningarna mellan tre eller flera korsningar kan läggas ihop.