Termokupllar bilim ve endüstride kullanılan basit sıcaklık sensörleridir. Genellikle sağlamlık ve güvenilirlik için kaynaklanmış, tek bir noktada veya bağlantıda birleştirilmiş iki farklı metal telinden oluşurlar.
Bu tellerin açık devre uçlarında, bir termokupl, bağlantıya yanıt olarak bir voltaj üretir. Alman fizikçi Thomas tarafından 1821'de keşfedilen Seebeck etkisi adı verilen bir fenomenin sonucu olan sıcaklık Seebeck.
Termokupl Çeşitleri
Temas halindeki farklı metallerden herhangi iki tel, ısıtıldığında bir voltaj üretecektir; bununla birlikte, çıktı seviyeleri, kararlılıkları ve kimyasal özellikleri nedeniyle bazı alaşım kombinasyonları standarttır.
En yaygın olanları, demir veya nikel ve diğer elementlerin alaşımlarından yapılan ve bileşime bağlı olarak Tip J, K, T, E ve N olarak bilinen “baz metal” termokupllardır.
Daha yüksek sıcaklıkta kullanım için platin-rodyum ve platin tellerden yapılmış “soy metal” termokupllar Tip R, S ve B olarak bilinir. Tipe bağlı olarak, termokupllar yaklaşık -270 santigrat derece ile 1.700 C veya daha yüksek (yaklaşık -454 derece Fahrenhayt ila 3.100 F veya daha yüksek) sıcaklıkları ölçebilir.
Termokuplların Sınırlamaları
Termokuplların avantajları ve dezavantajları duruma bağlıdır ve öncelikle sınırlamalarını anlamak önemlidir. Bir termokuplun çıkışı çok küçüktür, tipik olarak oda sıcaklığında sadece 0,001 volt civarındadır ve sıcaklık arttıkça artar. Her türün voltajı sıcaklığa dönüştürmek için kendi denklemi vardır. İlişki düz bir çizgi değildir, bu nedenle bu denklemler birçok terimle biraz karmaşıktır. Buna rağmen, termokupllar en iyi ihtimalle yaklaşık 1 C veya yaklaşık 2 F doğrulukla sınırlıdır.
Kalibre edilmiş bir sonuç elde etmek için, termokuplun voltajı, bir zamanlar bir buzlu su banyosuna daldırılmış başka bir termokupl olan bir referans değerle karşılaştırılmalıdır. Bu aparat 0 C veya 32 F'de bir "soğuk bağlantı" oluşturur, ancak açıkçası garip ve elverişsizdir. Modern elektronik buz noktası referans devreleri, evrensel olarak buzlu suyun yerini almış ve taşınabilir uygulamalarda termokuplların kullanımına olanak sağlamıştır.
Termokupllar iki farklı metalin temasını gerektirdiğinden, kalibrasyonlarını ve doğruluklarını etkileyebilecek korozyona maruz kalırlar. Zorlu ortamlarda, bağlantı genellikle nemin veya kimyasalların tellere zarar vermesini önleyen çelik bir kılıfla korunur. Bununla birlikte, uzun süreli iyi performans için termokuplların bakımı ve bakımı gereklidir.
Termokuplların Avantaj ve Dezavantajları
Termokupllar basit, sağlam, üretimi kolay ve nispeten ucuzdur. Böcekler gibi küçük nesnelerin sıcaklığını ölçmek için son derece ince tel ile yapılabilirler. Termokupllar çok geniş bir sıcaklık aralığında kullanışlıdır ve vücut boşlukları gibi zor yerlere veya nükleer reaktörler gibi kötü niyetli ortamlara yerleştirilebilir.
Tüm bu avantajlar için termokuplların dezavantajları, uygulanmadan önce göz önünde bulundurulmalıdır. Milivolt düzeyinde çıkış, hem buz noktası referansı hem de küçük sinyalin amplifikasyonu için dikkatle tasarlanmış elektroniklerin ek karmaşıklığını gerektirir.
Ek olarak, düşük voltaj yanıtı, çevredeki elektrikli cihazlardan gelen gürültüye ve parazite karşı hassastır. İyi sonuçlar için termokuplların topraklı korumaya ihtiyacı olabilir. Doğruluk yaklaşık 1 C (yaklaşık 2 F) ile sınırlıdır ve bağlantı veya tellerin korozyonu ile daha da düşebilir.
Termokupl Uygulamaları
Termokuplların avantajları, ev tipi fırınların kontrolünden uçakların, uzay araçlarının ve uyduların sıcaklıklarının izlenmesine kadar çok çeşitli durumlarda kullanılmalarına yol açmıştır. Fırınlar ve otoklavlar, üretim için presler ve kalıplar gibi termokupl kullanır.
Birçok termokupl, sıcaklığa yanıt olarak tek bir termokupldan daha fazla voltaj üreten bir termopil oluşturmak için seri olarak birbirine bağlanabilir. Termopiller, kızılötesi radyasyonu tespit etmek için hassas cihazlar yapmak için kullanılır. Termopiller ayrıca bir radyoizotop termoelektrik jeneratöründeki radyoaktif bozunmanın ısısından uzay sondaları için güç üretebilir.