Termočlánek typu K: vlastnosti, popis, typy a princip činnosti termoelektrických senzorů

Termočlánek je termoelektrický převodník. Jinými slovy, jde o zařízení používané k měření teplot v různých oblastech: v medicíně, v průmyslu, vědě, v automatizačních systémech i v běžném životě. V dnešní době jsou termočlánky rozšířené a používají se téměř všude. V praxi se nejčastěji používají termočlánky typu K a také J a T. Používají se k měření teploty vody, vzduchu, plynů, maziv a tak dále.

Klasifikace podle typu

Na přání je možné takové zařízení vytvořit i samostatně. Měli byste však stále znát některé vlastnosti takových měničů, jejich rozdíl v typu použitých materiálů. A typy termočlánků jsou klasifikovány takto:

1. Typ E. Použitá slitina chromel - konstantan. Tyto senzory jsou vysoce citlivé - až 68 µV / ° C. Vhodné pro kryogenní použití. Aplikační teploty se pohybují od -50 °C do +740 °C.
2. Typ J. Zde je složení železo – konstantan. Používá se pro podmínky v rozsahu teplot od -40 °C do +750 °C. Má zvýšenou produktivitu –50 µV / ° С.
instagram viewer
3. Termočlánky typu K jsou vyrobeny ze slitiny chromel-hliník. Jedná se bezesporu o nejoblíbenější senzory pro všeobecné použití. Mají výkon až 41 μV / ° C. Používají se v rozsahu teplot od -200 °C do +1350 °C. V neoxidačních a inertních podmínkách se senzory typu K používají do 1260 °C.
4. Typ M. Tyto termočlánky se používají hlavně ve vakuových pecích. Vhodné pro teploty do +1400°C.
5. Regulátory typu N - nikrosil-nisil. Jsou stabilní a odolné vůči oxidaci a mají výkon 39 μV / ° C. Proto se používají při teplotách od -270 °C do +1300 °C.
6. Typy B, R a S jsou dostupné ve slitině rhodium-platina. Senzory třídy B, R a S jsou poměrně drahé a mají nízký výkon: pouze 10 μV / ° C. Pro svou vysokou spolehlivost se používají výhradně pro měření vysokých teplot.
7. Senzory na bázi slitin rhenia a wolframu. Pracují především v automatizaci průmyslových procesů, při výrobě vodíku a tak dále. Nedoporučuje se používat v kyselém prostředí.

Specifikace přístroje

Je pozoruhodné, že termočlánky nepotřebují žádné další napájecí zdroje. Používají se k měření teplot v poměrně širokém rozsahu: od -200 ° C do +2000 ° C. Navíc mají měnící se parametry. To je také problematické je třeba vzít v úvahu vliv teploty volných konců na konečných výsledcích měření. Nízké výstupní napětí navíc vyžaduje přiměřeně přesné zesilovače.

Kompaktní digitální teploměry jsou nápadným příkladem použití zařízení na principu termočlánků. V současnosti je hlavním a snad nejrozšířenějším přístrojem pro provádění statických a dynamických měření.

Výstupní signál termočlánku je konstantní napětí. Lze jej snadno převést na digitální kód. A pak to lze měřit pomocí nejjednodušších přístrojů. Pro tyto účely si můžete vzít například malý digitální multimetr.

Funkce termočlánkových měřicích přístrojů vysoká přesnost a citlivost, stejně jako správnost převodních charakteristik. Typicky se výstupní napětí pohybuje od 0 do 50 mV a typický výkon se pohybuje od 10 do 50 μV / ° C. Vše závisí na materiálech použitých v senzoru.

Základní princip práce

Princip činnosti termočlánku je založen na termoelektrickém jevu, jinak nazývaném Seebeckův jev. Uvádí, že když je vodič odkrytý, jeho odpor a napětí se odpovídajícím způsobem změní.

Princip činnosti termočlánku spočívá v tom, že pokud jsou dva různé kovové vodiče zapojeny do série, vytvoří se uzavřený elektrický obvod. Pokud pak toto spojení zahřejete, pak v obvodu vznikne elektromotorická síla (termo-EMF). Pod jeho vlivem vzniká v uzavřeném okruhu elektrický proud.

Místo ohřevu se zpravidla nazývá horký spoj, proto se studený spoj nezahřívá. Hodnota termo-EMF se měří připojením galvanometru nebo mikrovoltmetru k přerušení elektrického obvodu. To znamená, že přímo závisí na teplotním rozdílu mezi studeným a horkým spojem.

Vlivem zahřívání přechodu vodičů termočlánku vzniká mezi volnými konci potenciálový rozdíl. Lze jej snadno převést na digitální kód. Je možné určit teplotu ohřevu na křižovatce vodičů.

Pro přesná měření musí mít studený spoj vždy konstantní teplotu. Protože toho je dosti obtížné dosáhnout, používají se kompenzační schémata.

Výhody a nevýhody

Termočlánky nabízejí mnoho výhod oproti srovnatelným termoelektrickým teplotním senzorům. Mezi plusy patří například:

• jednoduchá konstrukce;
• síla;
• spolehlivost;
• všestrannost;
• nízké náklady;
• může být použit v různých podmínkách;
• lze měřit širokou škálu teplot;
• přesnost měření.

Jako každé jiné zařízení však Tyto senzory mají své nevýhody:

• poměrně nízké výstupní napětí;
• nelinearita.

V moderní výrobě je široce používáno měření teploty pomocí termočlánků, vynalezených v 19. století. Kromě toho existují oblasti činnosti, kde je použití těchto senzorů někdy jediným možným způsobem, jak získat potřebná měření.