מהו צמד תרמי ומה השימושים והעקרונות שלו?

עקרונות בסיסיים של מדידת טמפרטורת צמד תרמי

שני מוליכים או מוליכים למחצה, A ו- B, העשויים מחומרים שונים, מרותכים זה לזה ליצירת מעגל סגור. כאשר קיים הפרש טמפרטורה בין שני הצמתים (1 ו -2) של המוליכים A ו- B, נוצר כוח אלקטרומוטיבי ביניהם, וכתוצאה מכך זרם הזורם במעגל. תופעה זו נקראת האפקט התרמו -אלקטרוני. צמד תרמי מנצל אפקט זה להפעלה.

מהו צמד תרמי?

שניהם צמד תרמי וגם RTDs הם איש קשר - התקני מדידת טמפרטורה מסוג. למרות ששניהם מודדים את הטמפרטורה של אובייקט, העקרונות והמאפיינים שלהם שונים זה מזה.

צמד תרמי הוא מכשירי מדידת הטמפרטורה הנפוצים ביותר. המאפיינים העיקריים שלהם כוללים טווח מדידה רחב, ביצועים יציבים יחסית, מבנה פשוט, תגובה דינאמית טובה ויכולת להעביר 4 ​​- 20 MA אותות חשמליים מרחוק, ומאפשרים בקרה אוטומטית ומרכזית. מדידת טמפרטורת הצמד התרמי מבוססת על האפקט התרמו -אלקטרוני. כאשר שני מוליכים או מוליכים למחצה שונים מחוברים במעגל סגור והטמפרטורות בצמתים נבדלות זו מזו, נוצר פוטנציאל תרמו -אלקטרוני במעגל. תופעה זו נקראת האפקט התרמו -אלקטרוני, המכונה גם אפקט Seebeck. פוטנציאל תרמו -אלקטרוני שנוצר במעגל סגור מורכב משני סוגים של פוטנציאלים: פוטנציאל תרמו -אלקטרוני ופוטנציאל מגע. פוטנציאל תרמו -אלקטרי מתייחס לפוטנציאל הנוצר על ידי הבדלי טמפרטורה בין שני קצוות המוליך. למוליכים שונים יש צפיפות אלקטרונים שונה, כך שהפוטנציאל שנוצר גם הוא שונה. פוטנציאל צור קשר, כפי שהשם מרמז, מתייחס לפוטנציאל שנוצר כאשר שני מוליכים שונים נמצאים במגע, וכתוצאה מכך כמות מסוימת של דיפוזיה אלקטרונית בגלל צפיפות האלקטרונים השונה שלהם. גודל פוטנציאל המגע תלוי בתכונות החומר של שני המוליכים ובטמפרטורה בנקודת המגע. נכון לעכשיו, צמד תרמי המשמש בינלאומי מתקנים ומסווגים לשמונה כיתות שונות: B, R, S, K, N, E, J ו- T. הם יכולים למדוד טמפרטורות נמוכות עד -270 מעלות צלזיוס וגבוהות עד 1800 מעלות צלזיוס. B, R ו- S שייכים לסדרת הפלטינה של צמד תרמי. מכיוון שפלטינה היא מתכת יקרה, הם נקראים גם צמד תרמי מתכת יקר, ואילו הציונים הנותרים נקראים צמד תרמי מתכת זול. ישנם שני סוגים של צמד תרמי: סטנדרטי ושריון. צמד תרמי קונבנציונאלי מורכב בדרך כלל מאלקטרודה בצמד תרמי, צינור מבודד, נדן מגן ותיבת צומת. לעומת זאת, צמד תרמי משוריין נבנים על ידי הרכבת חוט הצמד התרמי, חומר הבידוד ונדן מגן מתכת, ואז מותחים אותם למבנה מוצק. עם זאת, האות החשמלי מצמד תרמי דורש מוליך מיוחד, המכונה חוט מפצה. צמד תרמי שונה דורש חוטי פיצוי שונים. תפקידם העיקרי הוא לחבר את הצמד התרמי לצומת ההתייחסות, להרחיק אותו מאספקת החשמל ובכך לייצב את טמפרטורת צומת ההתייחסות. חוטי פיצוי מסווגים כסוגי פיצוי והרחבות. בעוד שההרכב הכימי של חוט ההרחבה זהה לזה של הצמד התרמי שמפצה, בפועל, חוט ההרחבה אינו עשוי מאותה מתכת כמו הצמד התרמי; בדרך כלל הוא עשוי מחוט עם אותה צפיפות אלקטרונים כמו הצמד התרמי. החיבור בין החוט המפצה לצמד התרמי הוא בדרך כלל פשוט: המסוף החיובי של הצמד התרמי מתחבר לחוט האדום של החוט המפצה, ואילו המסוף השלילי מתחבר לחוט הצבעוני שנותר. חוט פיצוי עשוי בדרך כלל מסגסוגת נחושת-ניקל.