În anul 1821, un fizician și anume „Thomas Seebeck” a dezvăluit că atunci când două fire metalice diferite erau legate la ambele capete ale unei joncțiuni într-un circuit când temperatura aplicată joncțiunii, va exista un flux de curent prin circuitul care este cunoscut sub numele de câmp electromagnetic (EMF). Energia produsă de circuit se numește Efectul Seebeck. Folosind efectul lui Thomas Seebeck drept ghid, ambii fizicieni italieni, și anume Leopoldo Nobili și Macedonio Melloni, au colaborat la proiectarea unei baterii termoelectrice în anul 1826, care se numește multiplicator termic. galvanometru precum și un termopil pentru a calcula radiația. Pentru efortul său, unii oameni l-au identificat pe Nobili ca fiind descoperitorul termocuplului.

Ce este un termocuplu?

Termocuplul poate fi definit ca un fel de temperatură senzor care este folosit pentru a măsura temperatura la un punct specific sub forma EMF sau a unui curent electric. Acest senzor cuprinde două fire metalice diferite care sunt conectate împreună la o singură joncțiune. Temperatura poate fi măsurată la această joncțiune, iar schimbarea temperaturii firului metalic stimulează tensiunile.

Termocuplu

Cantitatea de EMF generată în dispozitiv este foarte mică (milivolți), astfel încât dispozitivele foarte sensibile trebuie utilizate pentru calcularea e.m.f produsă în circuit. Dispozitivele obișnuite utilizate pentru calcularea e.m.f sunt potențiometrul de echilibrare a tensiunii și galvanometrul obișnuit. Din aceste două, un potențiometru de echilibrare este utilizat fizic sau mecanic.

Principiul de lucru al termocuplului

principiul termocuplului depinde în principal de cele trei efecte și anume Seebeck, Peltier și Thompson.

Vezi efectul beck

Acest tip de efect apare între două metale diferite. Când căldura se oferă oricărui fir metalic, atunci fluxul de electroni se alimentează de la sârmă metalică fierbinte la sârmă metalică rece. Prin urmare, curentul continuu stimulează circuitul.

Efect Peltier

“cum funcționează generatoarele de curent continuu ”

Acest efect Peltier este opus efectului Seebeck. Acest efect afirmă că diferența de temperatură se poate forma între oricare doi conductori diferiți prin aplicarea variației potențiale între ei.

Efect Thompson

Acest efect afirmă că pe măsură ce două metale disparate se fixează împreună și dacă formează două îmbinări, atunci tensiunea induce lungimea totală a conductorului datorită gradientului de temperatură. Acesta este un cuvânt fizic care demonstrează schimbarea vitezei și direcției temperaturii într-o poziție exactă.

Construcția termocuplului

Construcția dispozitivului este prezentată mai jos. Acesta cuprinde două fire metalice diferite și care sunt conectate împreună la capătul de joncțiune. Joncțiunea gândește ca fiind capătul de măsurare. Capătul joncțiunii este clasificat în trei tipuri și anume joncțiune neîmpământată, împământată și expusă.

Construcția termocuplului

Ungrounded-Junction

În acest tip de joncțiune, conductorii sunt total separați de capacul de protecție. Aplicațiile acestei joncțiuni includ în principal lucrări de aplicare la presiune înaltă. Principalul beneficiu al utilizării acestei funcții este scăderea efectului câmpului magnetic rătăcit.

Împământare-joncțiune

În acest tip de joncțiune, firele metalice, precum și capacul de protecție, sunt conectate între ele. Această funcție este utilizată pentru a măsura temperatura din atmosfera acidă și oferă rezistență la zgomot.

Expus-Junction

Joncțiunea expusă este aplicabilă în zonele în care este necesar un răspuns rapid. Acest tip de joncțiune este utilizat pentru a măsura temperatura gazului. Metalul utilizat pentru realizarea senzorului de temperatură depinde practic de domeniul de calcul al temperaturii.

În general, un termocuplu este proiectat cu două fire metalice diferite și anume fierul și constantanul care face elementul de detectare prin conectarea la o joncțiune denumită joncțiune fierbinte. Acesta constă din două joncțiuni, o joncțiune este conectată printr-un voltmetru sau emițător unde joncțiunea rece și cea de-a doua joncțiune sunt asociate într-un proces care se numește joncțiune fierbinte.

Cum funcționează un termocuplu?

diagrama termocuplului este afișat în imaginea de mai jos. Acest circuit poate fi construit cu două metale diferite și acestea sunt cuplate împreună prin generarea a două joncțiuni. Cele două metale sunt înconjurate de conexiunea prin sudare.

În diagrama de mai sus, joncțiunile sunt notate cu P & Q, iar temperaturile sunt notate cu T1 și T2. Când temperatura joncțiunii este diferită una de cealaltă, atunci forța electromagnetică se generează în circuit.

Circuit termocuplu

Dacă temperatul de la capătul de joncțiune se transformă în echivalent, atunci echivalentul, precum și forța electromagnetică inversă, se produce în circuit și nu există flux de curent prin el. În mod similar, temperatura de la capătul joncțiunii devine dezechilibrată, apoi variația potențială induce în acest circuit.

Mărimea forței electromagnetice induse în circuit se bazează pe tipurile de material utilizate pentru fabricarea termocuplului. Întregul debit de curent în circuit este calculat de instrumentele de măsurare.

Forța electromagnetică indusă în circuit este calculată prin următoarea ecuație

E = a (∆Ө) + b (∆Ө) 2

În cazul în care ∆Ө este diferența de temperatură între capătul de joncțiune al termocuplului fierbinte, precum și capătul de joncțiune al termocuplului de referință, a & b sunt constante

Tipuri de termocupluri

Înainte de a începe o discuție despre tipurile de termocuplu, trebuie considerat că termocuplul trebuie protejat într-un caz protector pentru a se izola de temperaturile atmosferice. Această acoperire va reduce semnificativ impactul coroziunii asupra dispozitivului.

Deci, există multe tipuri de termocupluri. Să aruncăm o privire detaliată asupra acestora.

Tastați K - Aceasta este denumită și termocuplu de tip nichel-crom / nichel-aluminiu. Este cel mai utilizat tip. Are caracteristici de fiabilitate sporită, precizie și ieftin și poate funcționa pentru intervale extinse de temperatură.

Tip K

Intervalele de temperatură sunt:

Sârmă termocuplă - -454F la 2300F (-270⁰C până la 1260⁰C)

Sârmă prelungitoare (0⁰C la 200⁰C)

Acest tip K are un nivel de precizie de

Standard +/- 2.2C sau +/- 0.75% și limitele speciale sunt +/- 1.1C sau 0.4%

Tastați J - Este un amestec de fier / Constantan. Acesta este și cel mai utilizat tip de termocuplu. Are caracteristici de fiabilitate sporită, precizie și ieftin. Acest dispozitiv poate fi acționat numai pentru intervale de temperatură mai mici și are o durată de viață scurtă atunci când funcționează la un interval ridicat de temperaturi.

Tipul J

Intervalele de temperatură sunt:

Sârmă pentru termocuplu - -346F la 1400F (-210⁰C la 760⁰C)

Sârmă prelungitoare (0⁰C la 200⁰C)

Acest tip J are un nivel de precizie de

Standard +/- 2.2C sau +/- 0.75% și limitele speciale sunt +/- 1.1C sau 0.4%

Tastați T - Este un amestec de cupru / Constantan. Termocuplul de tip T deține o stabilitate crescută și este în general implementat pentru aplicații cu temperatură mai mică, cum ar fi congelatoare cu temperatură foarte scăzută și criogenie.

T tip

“tip n vs tip p ”

Intervalele de temperatură sunt:

Sârmă de tip termocuplu - -454F la 700F (-270⁰C la 370⁰C)

Sârmă prelungitoare (0⁰C la 200⁰C)

Acest tip T are un nivel de precizie de

Standard +/- 1.0C sau +/- 0.75% și limitele speciale sunt +/- 0.5C sau 0.4%

Tastați E - Este un amestec de nichel-crom / Constantan. Are o capacitate de semnal mai mare și o precizie îmbunătățită în comparație cu cea a termocuplurilor de tip K și J atunci când se operează la ≤ 1000F.

Tipul E

Intervalele de temperatură sunt:

Sârmă de calitate termocuplă - -454F la 1600F (-270⁰C la 870⁰C)

Sârmă prelungitoare (0⁰C la 200⁰C)

Acest tip T are un nivel de precizie de

Standard +/- 1,7C sau +/- 0,5% și limitele speciale sunt +/- 1,0C sau 0,4%

Tastați N - Este considerat fie termocuplu Nicrosil, fie Nisil. Nivelurile de temperatură și precizie de tip N sunt similare tipului K. Dar acest tip este mai scump decât tipul K.

Tip N

Intervalele de temperatură sunt:

Sârmă termocuplă - -454F la 2300F (-270⁰C la 392⁰C)

Sârmă prelungitoare (0⁰C la 200⁰C)

Acest tip T are un nivel de precizie de

Standard +/- 2.2C sau +/- 0.75% și limitele speciale sunt +/- 1.1C sau 0.4%

Tipuri - Este considerat fie ca termocuplu de platină / rodiu, fie de 10% / de platină. Tipul de termocuplu S este extrem de implementat pentru aplicații cu temperaturi ridicate, cum ar fi în organizațiile de biotehnologie și farmacii. Este folosit chiar și pentru aplicații cu temperatură mai mică datorită preciziei și stabilității sale crescute.

Tip S

Intervalele de temperatură sunt:

Sârmă de calitate termocuplă - -58F la 2700F (-50⁰C până la 1480⁰C)

Sârmă prelungitoare (0⁰C la 200⁰C)

Acest tip T are un nivel de precizie de

Standard +/- 1,5C sau +/- 0,25% și limitele speciale sunt +/- 0,6C sau 0,1%

Tastați R - Este considerat fie ca termocuplu de platină / rodiu, fie de 13% / de platină. Termocuplul de tip S este extrem de implementat pentru aplicații cu temperaturi ridicate. Acest tip este inclus cu o cantitate mai mare de rodiu decât tipul S, ceea ce face dispozitivul mai costisitor. Caracteristicile și performanțele tipurilor R și S sunt aproape similare. Este folosit chiar și pentru aplicații cu temperatură mai mică datorită preciziei și stabilității sale crescute.

Tipul R

Intervalele de temperatură sunt:

Sârmă de calitate termocuplă - -58F la 2700F (-50⁰C până la 1480⁰C)

Sârmă prelungitoare (0⁰C la 200⁰C)

Acest tip T are un nivel de precizie de

Standard +/- 1,5C sau +/- 0,25% și limitele speciale sunt +/- 0,6C sau 0,1%

Tipul B - Este considerat fie ca 30% din termocuplu Platinum Rhodium, fie ca 60% din Platinum Rhodium. Acest lucru este utilizat pe scară largă în gama mai mare de aplicații de temperatură. Dintre toate tipurile enumerate mai sus, tipul B are cea mai mare limită de temperatură. La niveluri de temperatură crescută, termocuplul de tip B va menține stabilitate și precizie crescute.

Tipul B

Intervalele de temperatură sunt:

Sârmă de calitate termocuplă - 32F la 3100F (0⁰C până la 1700⁰C)

Sârmă prelungitoare (0⁰C la 100⁰C)

Acest tip T are un nivel de precizie de

Standard +/- 0,5%

Tipurile S, R și B sunt considerate termocupluri din metal nobil. Acestea sunt alese deoarece pot funcționa chiar și la temperaturi ridicate, oferind o precizie ridicată și o durată lungă de viață. Dar, în comparație cu tipurile de metale comune, acestea sunt mai scumpe.

În timp ce alegeți un termocuplu, trebuie să luați în considerare mulți factori care se potrivesc aplicațiilor lor.

Verificați care sunt intervalele de temperatură scăzută și înaltă necesare pentru aplicația dvs.?
Ce buget al termocuplului va fi utilizat?
Ce procent de precizie trebuie utilizat?
În ce condiții atmosferice funcționează termocuplul, cum ar fi gazul inert sau oxidant
Care este nivelul de răspuns la care se așteaptă, ceea ce înseamnă că cât de repede are nevoie dispozitivul pentru a răspunde la schimbările de temperatură?
Care este perioada de viață necesară?
Verificați înainte de operație dacă dispozitivul este sau nu scufundat în apă și la ce nivel de adâncime?
Utilizarea termocuplului va fi fie intermitentă, fie continuă?
Termocuplul va fi supus răsucirii sau flexării pe toată durata de viață a dispozitivului?

De unde știi dacă ai un termocuplu rău?

Pentru a ști dacă un termocuplu funcționează perfect, trebuie să efectuați testarea dispozitivului. Înainte de a merge cu înlocuirea dispozitivului, trebuie să verificați dacă funcționează efectiv sau nu. Pentru a face acest lucru, un multimetru și cunoștințele de bază despre electronică sunt complet suficiente. Există în principal trei abordări pentru testarea termocuplului folosind un multimetru și acestea sunt explicate după cum urmează:

Test de rezistență

Pentru a efectua acest test, dispozitivul trebuie plasat într-o linie de aparate cu gaz, iar echipamentul necesar este multimetru digital și cleme de crocodil.

Procedură - Conectați clemele de crocodil la secțiunile din multimetru. Atașați clemele de la ambele capete ale termocuplului, unde un capăt va fi pliat în supapa de gaz. Acum, porniți multimetrul și notați opțiunile de citire. Dacă multimetrul afișează ohmi în ordine mică, atunci termocuplul este în stare perfectă de funcționare. Sau atunci când citirea este de 40 ohmi sau mai mult, atunci nu este în stare bună.

Test de circuit deschis

Aici, echipamentele utilizate sunt cleme de crocodil, o brichetă și un multimetru digital. Aici, în loc să măsoare rezistența, se calculează tensiunea. Acum, cu bricheta încălziți un capăt al termocuplului. Când multimetrul afișează o tensiune cuprinsă între 25-30 mV, atunci funcționează corect. Sau altfel, când tensiunea este aproape de 20mV, atunci dispozitivul trebuie înlocuit.

Test de circuit închis

Aici, echipamentele utilizate sunt cleme de crocodil, adaptor pentru termocuplu și multimetru digital. Aici, adaptorul este plasat în interiorul supapei de gaz și apoi termocuplul este plasat pe o margine a adaptorului. Acum, porniți multimetrul. Când citirea este în intervalul 12-15 mV, dispozitivul este în stare adecvată. Sau atunci când citirea tensiunii scade sub 12mV, indică un dispozitiv defect.

Deci, folosind metodele de testare de mai sus, se poate afla dacă un termocuplu funcționează corect sau nu.

Care este diferența dintre termostat și termocuplu?

Diferențele dintre termostat și termocuplu sunt:

Caracteristică	Termocuplu	Termostat
Gama de temperatură	-454 la 3272⁰F	-112 la 302⁰F
Gama de prețuri	Mai puțin	Înalt
Stabilitate	Oferă o stabilitate mai mică	Oferă stabilitate medie
Sensibilitate	Termocuplul are o sensibilitate mai mică	Termostatul oferă cea mai bună stabilitate
Liniaritatea	Moderat	Sarac
Costul sistemului	Înalt	Mediu

Avantaje dezavantaje

Avantajele termocuplurilor includ următoarele.

“ce face un ohmmetru ”

Precizia este mare
Este robust și poate fi utilizat în medii precum vibrațiile dure și ridicate.
Reacția termică este rapidă
Gama de funcționare a temperaturii este largă.
Domeniu larg de temperatură de funcționare
Costul este redus și extrem de consistent

Dezavantajele termocuplurilor includ următoarele.

Neliniaritatea
Minima stabilitate
Voltaj scazut
Este necesară referință
sensibilitate minimă
Recalibrarea termocuplului este grea

Aplicații

Unele dintre aplicații de termocupluri include următoarele.

Acestea sunt utilizate ca senzori de temperatură în termostate în birouri, case, birouri și afaceri.
Acestea sunt utilizate în industrii pentru monitorizarea temperaturilor metalelor din fier, aluminiu și metal.
Acestea sunt utilizate în industria alimentară pentru aplicații criogenice și la temperaturi scăzute. Termocuplurile sunt utilizate ca pompă de căldură pentru efectuarea răcirii termoelectrice.
Acestea sunt folosite pentru a testa temperatura în uzinele chimice, în instalațiile petroliere.
Acestea sunt utilizate în mașinile cu gaz pentru detectarea flăcării pilot.

Care este diferența dintre RTD și termocuplu?

Celălalt lucru cel mai important care trebuie luat în considerare în cazul termocuplului este modul în care este diferit de dispozitivul RTD. Deci, tabelul explică diferențele dintre RTD și termocuplu.

RTD	Termocuplu
RTD este adecvat pe scară largă pentru măsurarea unui interval mai redus de temperatură care este între (-200⁰C la 500⁰C)	Termocuplul este potrivit pentru măsurarea unui interval mai mare de temperatură, care este între (-180⁰C la 2320⁰C)
Pentru o gamă minimă de comutatoare, prezintă o stabilitate sporită	Acestea au stabilitate minimă și, de asemenea, rezultatele nu sunt precise atunci când sunt testate de mai multe ori
Are mai multă precizie decât un termocuplu	Termocuplul are o precizie mai mică
Gama de sensibilitate este mai mare și poate chiar calcula modificări minime de temperatură	Gama de sensibilitate este mai mică și acestea nu pot calcula modificări minime de temperatură
Dispozitivele RTD au un timp de răspuns bun	Termocuplurile oferă un răspuns rapid decât cel al RTD
Ieșirea are o formă liniară	Ieșirea are o formă neliniară
Acestea sunt mai scumpe decât termocuplul	Acestea sunt economice decât RTD-urile

Ce este durata de viață?

durata de viață a termocuplului se bazează pe aplicație atunci când este utilizată. Deci, nu se poate prezice în mod specific perioada de viață a termocuplului. Când dispozitivul este întreținut corect, dispozitivul va avea o durată de viață lungă. În timp ce, după utilizarea continuă, acestea se pot deteriora din cauza efectului de îmbătrânire.

Și, de asemenea, din această cauză, performanța de ieșire va fi redusă, iar semnalele vor avea o eficiență slabă. De asemenea, prețul termocuplului nu este ridicat. Deci, este mai sugerat să modificați termocuplul pentru fiecare 2-3 ani. Acesta este răspunsul la care este durata de viață a unui termocuplu ?

Astfel, este vorba despre o privire de ansamblu asupra termocuplului. Din informațiile de mai sus, în cele din urmă, putem concluziona că măsurarea ieșire termocuplu poate fi calculată utilizând metode precum un multimetru, un potențiometru și un amplificator de către dispozitivele de ieșire. Scopul principal al termocuplului este de a construi măsurători de temperatură consistente și directe în mai multe aplicații diferite.