Hur fungerar ett termoelement?

5 min läsning
image 'MAG
Dela med sig
Comment fonctionne un thermocouple ?

Termoelementets temperatursensor har sin framgång tack vare sin stora mångsidighet. Det låter dig skapa termiska prober som är lämpliga för många användningsområden. Termoelementets funktion är baserad på ett fenomen som kallas Seebecks termoelektriska effekt, teoretiserat av fysikern med samma namn. Temperaturen härleds från den elektriska spänningsnivån som genereras av temperaturförändringen i termoelementet. Men vad är egentligen driftsmekanismen? termoelement ? Här är några nycklar för att bättre förstå temperatursondens hemligheter och hjälpa dig att välja den som passar dina behov.

Termoelementens funktion är baserad på termoelektrisk spänning

Ett termoelement är en sensor för olika områden (industri, kemi, livsmedelsförädling, etc.) och i olika miljöer för att mäta temperatur. Det innehåller två trådar av ledande metaller eller metallegeringar av olika karaktär.

Funktionsprincipen för termoelement

Dessa trådar är sammankopplade med två typer av svetsar, den heta platsen och den kalla platsen. Den heta punkten är i riktning mot den miljö vars temperatur vi vill mäta. Varmsvetsning har ofta skydd av en metallmantel. För att förhindra att den förstörs av miljön där den befinner sig. Kylpunkten måste förbli vid en känd temperatur. Under temperaturmätning, den kalla korsningen kan hållas vid en temperatur exakt via en kylmekanism. Det är också möjligt att mäta dess temperatur och sedan utföra en differentialberäkning.

När termoelementets heta ställe utsätts för värme eller kyla, elektrontätheten för varje metalltråd modifieras. Temperaturvariationer inducerar en dynamik av elektronerna, de kommer då att röra sig mot den kallare sidan av de ledande trådarna. Mätutrustning är van vid utvärdera denna elektromotoriska kraft. Den mäter strömmen som kommer in i brännarboxen i ändarna av var och en av de två ledningarna. Vissa enheter visar spänningen, andra visar temperaturen beräknad enligt termoelementets specifikationer.

Försiktighetsåtgärder att vidta för optimal funktion av termoelement

Om de två metalltrådarna är svetsade och inte sammanflätade till exempel, är det för att garantera att kontakten bibehålls trots yttre förhållanden såsom vibrationer. Det finns flera sammanfogningstekniker: tennlödning, silverlödning, elektrisk lödning, etc. Lödning bör inte utföras vid för hög temperatur för att inte ändra legeringstrådarna, vilket skulle modifiera termoelementets funktion.

Att vara väldigt svag kan det hända elektriska störningar är störande termoelementets signal. En bullrig motor placerad nära temperatursonden kan också störa termoelementets funktion och därmed förvränga resultaten. Det kan då bli nödvändigt att kalibrera den igen.

Det är viktigt att använda rätt typ av termoelement och lämplig mantel i mitten för att mäta. Ett fenomen med dekalibrering kan uppstå när yttre element såsom för hög temperatur orsakar diffusion av metallpartiklar in i termoelementets metaller. Felkalibreringen kan också komma från slitage på den isolerande manteln, vilket orsakar kontakt mellan de två ledningarna.

Hur väljer man termoelement?

Valet av termoelement beror på temperaturmätningsområde i grader Celsius för mediet som ska mätas och förväntad svarstid. 

Måltemperaturintervall och svarstid

I teorin, alla typer av metallegeringar kan kombineras för att bilda ett termoelement. Dock 8 typer av termoelement används huvudsakligen. De är föremål för en europeisk standard och förekommer i en klassificering enligt metallkombinationer som komponerar dem. Typerna J, K, T och E är de vanligaste tack vare deras måttliga pris och flera applikationer. De tillåter mätning av höga temperaturer. Typ R, S och B termoelement är vana vid mäta mycket höga temperaturer. De innehåller ädelmetaller, därav ett högre inköpspris.

För att undvika felaktiga resultat är det viktigt att använda rätt typ av termoelement för din applikation. Verkligen, var och en av dessa typer har sina egna egenskaper, som den mätområde temperatur som ger optimal termoelementdrift. För att få fram så exakta uppgifter som möjligt gör vi därför matcha temperaturområdet som ska mätas med det optimala området för typen termoelement. Vissa metaller som ger speciell motståndskraft ska användas för specifika miljöer (sura, basiska, högtrycks etc.).

Svarstiden varierar beroende på korsningstyp i slutet av termoelementet. När det gäller den exponerade korsningen är korsningen inte i skyddsmanteln. Kontakten med omgivningen är direkt, svarstiden är därför snabb.

Kompatibilitet med applikationsdomänen

När du väljer en sensor till en mätsond måste du allt definiera först de variabler du vill mäta. Du har till exempel möjlighet att välja en fukt- och temperatursensor. Du kan välja en programmerbar sändare för att konfigurera önskade parametrar.

För att välja en elektronisk sond är det bäst att välja en mätanordning lätt att hantera av användarna och anpassad till miljön. Till exempel är det en rekommendation att stänga av sensorernas LCD-skärmar över en utomhustemperatur på 70°C. För att övervaka temperaturen med kontakt och på distans kan du välja en enhet som kombinerar infraröd termometer och termoelement.

Bland de mest använda sensorerna finns det också termistorer. Dessa sensorer fungerar enligt en princip som ligger nära termoelementets eftersom de reagerar på temperaturvariationer genom att modifiera deras motstånd. Termistorer är antingen NTC (negativ temperaturkoefficient) eller PTC (positiv temperaturkoefficient). Dessa två typer av termistorer beror på de material de är gjorda av.

Gå vidare på termoelement

För att gå vidare på ämnet termoelement rekommenderar vi även dessa artiklar:

Lämna en kommentar

Observera att kommentarer måste godkännas innan de publiceras.