מהו צמד תרמי ומה השימושים והעקרונות שלו?

עיקרון בסיסי של מדידת טמפרטורת הצמד התרמי

ריתוך שני מוליכים או מוליכים למחצה A ו- B של חומרים שונים יחד ליצירת לולאה סגורה. כאשר יש הבדל טמפרטורה בין שתי הנקודות 1 ו -2 של המוליכים A ו- B, נוצר כוח אלקטרומוטיבי בין השניים, ובכך נוצר זרם בגודל מסוים בלולאה. תופעה זו נקראת האפקט התרמו -אלקטרוני. צמד תרמי פועל באמצעות אפקט זה.

מהו צמד תרמי?

גם צמד תרמי וגם נגדים תרמיים שייכים למדידת טמפרטורת המגע במדידת הטמפרטורה. למרות שיש להם את אותה פונקציה של מדידת הטמפרטורה של אובייקט, עקרונותיהם ומאפייניהם שונים.

צמד תרמי הוא מכשירי הטמפרטורה הנפוצים ביותר במדידת טמפרטורה. המאפיינים העיקריים שלהם הם טווח מדידה רחב, ביצועים יציבים יחסית, מבנה פשוט, תגובה דינאמית טובה ויכולת להעביר אותות חשמליים 4-20 MA מרחוק, הנוח לשליטה אוטומטית ובקרה ריכוזית. עקרון מדידת הטמפרטורה של צמד תרמי מבוסס על האפקט התרמו -אלקטרוני. כאשר שני מוליכים או מוליכים למחצה שונים מחוברים לולאה סגורה, כאשר הטמפרטורות בשני הצמתים שונות, ייווצר פוטנציאל תרמו -אלקטרוני בלולאה. תופעה זו נקראת האפקט התרמו -אלקטרוני, המכונה גם אפקט Seebeck. הפוטנציאל התרמו -אלקטרוני שנוצר בלולאה סגורה מורכב משני פוטנציאלים: פוטנציאל הפרש טמפרטורה ופוטנציאל מגע. פוטנציאל תרמו -אלקטרוני מתייחס לפוטנציאל הנוצר על ידי שני הקצוות של אותו מוליך בגלל טמפרטורות שונות. למוליכים שונים יש צפיפות אלקטרונים שונה, כך שהפוטנציאל שהם מייצרים שונה גם הוא. כפי שהשם מרמז, פוטנציאל מגע מתייחס לפוטנציאל שנוצר כאשר שני מוליכים שונים נמצאים במגע בגלל צפיפות האלקטרונים השונה שלהם, המייצרת כמות מסוימת של דיפוזיה אלקטרונית. גודל פוטנציאל המגע תלוי בתכונות החומר של שני המוליכים השונים ובטמפרטורת נקודות המגע שלהם. נכון לעכשיו, לצמד התרמי המשמש בינלאומי יש מפרט סטנדרטי. התקנות הבינלאומיות קובעות כי צמד תרמי מחולק לשמונה חטיבות שונות, כלומר B, R, S, K, N, E, J ו- T. ניתן למדוד את הטמפרטורה הנמוכה ביותר הוא מינוס 270 מעלות צלזיוס והגבוה ביותר יכול להגיע ל 1800 מעלות צלזיוס. ביניהם, B, R ו- S שייכים לסדרת הפלטינה של צמד תרמי. מכיוון שפלטינה היא מתכת יקרה, הם נקראים גם צמד תרמי מתכת יקר, והנותרים נקראים צמד תרמי מתכת זול. ישנם שני מבנים של צמד תרמי, סוג רגיל וסוג משוריין. צמד תרמי רגיל מורכב בדרך כלל מצמד תרמי, צינורות מבודדים, שרוולי מגן ותיבות צומת, ואילו צמד תרמי משוריין מורכב על ידי שילוב חוטי צמד תרמי, חומרי בידוד ושרוולי מגן מתכת ואז נמתחים ליצירת שילוב מוצק. עם זאת, האות החשמלי של הצמד התרמי דורש חוט מיוחד להעברה, אותו אנו מכנים חוט פיצוי. צמד תרמי שונים דורשים חוטי פיצויים שונים, שתפקידם העיקרי הוא להתחבר לצמד התרמי כדי להרחיק את קצה ההתייחסות של הצמד התרמי מאספקת החשמל, כך שהטמפרטורה של קצה ההתייחסות יציבה. חוט הפיצוי מחולק לסוג הפיצויים וסוג ההרחבה. ההרכב הכימי של חוט ההרחבה זהה לזה של הצמד התרמי המפוצה, אך בפועל, חוט ההרחבה אינו עשוי מאותה מתכת כמו הצמד התרמי. בדרך כלל הוא מוחלף על ידי חוט באותה צפיפות אלקטרונים כמו הצמד התרמי. הקשר בין חוט הפיצוי לצמד התרמי בדרך כלל ברור מאוד. הקוטב החיובי של הצמד התרמי מחובר לחוט האדום של חוט הפיצוי, והעמוד השלילי מחובר לצבע שנותר. מרבית חוטי הפיצויים הכלליים עשויים מסגסוגת נחושת-ניקל.