עיקרון עבודה של צמד תרמי וחיישן טמפרטורת נגד תרמי!

צמד תרמי ונגדים תרמיים הם אלמנטים לחישת טמפרטורה ומכשירים ראשוניים. הם מודדים ישירות טמפרטורה וממירו אותות טמפרטורה לאותות פוטנציאליים תרמו -אלקטרוניים, אשר לאחר מכן מומרים לטמפרטורה של המדיום שנמדד באמצעות מכשירים חשמליים (מכשירים משניים). העיקרון הבסיסי של מדידת טמפרטורת הצמד התרמי הוא ששני מוליכים בעלי קומפוזיציות שונות יוצרים לולאה סגורה. כאשר יש שיפוע טמפרטורה בשני הקצוות, הזרם יזרום דרך הלולאה. נכון לעכשיו, יש כוח אלקטרומוטיבי בין שני הקצוות - פוטנציאל תרמו -אלקטרוני, שהוא מה שמכונה אפקט Seebeck. שני מוליכים הומוגניים של קומפוזיציות שונות הם צמד תרמי. הסוף עם טמפרטורה גבוהה יותר הוא סוף העבודה, והסוף עם טמפרטורה נמוכה הוא הקצה החופשי. הסוף החופשי הוא בדרך כלל בטמפרטורה קבועה. על פי הקשר התפקודי בין פוטנציאל תרמו -אלקטרוני לטמפרטורה, נעשה סולם צמד תרמי; הסולם מתקבל כאשר טמפרטורת הקצה החופשית היא 0, ולצמדות תרמיים שונים יש קשקשים שונים.
כאשר חומר מתכת שלישי מחובר ללולאת הצמד התרמי, כל עוד הטמפרטורה של שני המגעים של החומר זהה, הפוטנציאל התרמו -אלקטרוני שנוצר על ידי הצמד התרמי יישאר ללא שינוי, כלומר, הוא לא יושפע מהמתכת השלישית המחוברת ללולאה. לכן, בעת מדידת הטמפרטורה עם צמד תרמי, ניתן לחבר מכשיר מדידה. לאחר מדידת הפוטנציאל התרמו -אלקטרוני ניתן לדעת את הטמפרטורה של המדיום שנמדד.
עיקרון עבודה של חיישן טמפרטורת הצמד התרמי
שני מוליכים בעלי רכיבים שונים (הנקראים חוט צמד תרמי או אלקטרודה חמה) מחוברים בשני הקצוות ליצירת לולאה. כאשר הטמפרטורה של הצומת שונה, נוצר כוח אלקטרומוטיבי בלולאה. תופעה זו נקראת האפקט התרמו -אלקטרי, וכוח אלקטרומוטיבי זה נקרא הפוטנציאל התרמו -אלקטרי. צמד תרמי משתמש בעקרון זה למדידת הטמפרטורה. ביניהם, הסוף המשמש ישירות למדידת טמפרטורת המדיום נקרא סוף העבודה (נקרא גם סוף המדידה), והקצה השני נקרא הקצה הקור (נקרא גם סוף הפיצוי); הקצה הקור מחובר למכשיר התצוגה או למכשיר ההתאמה, ומכשיר התצוגה יציין את הפוטנציאל התרמו -אלקטרוני שנוצר על ידי הצמד התרמי.
צמד תרמי הוא למעשה ממיר אנרגיה, הממירה אנרגיית חום לאנרגיה חשמלית ומשתמשת בפוטנציאל התרמו -אלקטרי שנוצר למדידת הטמפרטורה. עבור הפוטנציאל התרמו -אלקטרוני של צמד התרמי, יש לציין את הנושאים הבאים:
1: הפוטנציאל התרמו -אלקטרי של צמד תרמי הוא ההבדל בפונקציית הטמפרטורה של שני הקצוות של צמד התרמי, לא פונקציה של הפרש הטמפרטורה בין הקצה הקור לקצה העבודה של הצמד התרמי;
2: גודל הפוטנציאל התרמו -אלקטרי שנוצר על ידי הצמד התרמי, כאשר החומר של הצמד התרמי אחיד, לא קשור לאורך ולקוטר של הצמד התרמי, אלא רק עם ההרכב של חומר הצמד התרמי והפרש הטמפרטורה בין שני הקצוות;
3: כאשר נקבע הרכב החומר של שני חוטי הצמד התרמי של הצמד התרמי, גודל הפוטנציאל התרמו -אלקטרי של הצמד התרמי קשור רק להבדל הטמפרטורה של הצמד התרמי; אם הטמפרטורה של הקצה הקור של הצמד התרמי נשמרת קבועה, הפוטנציאל התרמו-אלקטרי של הצמד התרמי הוא רק פונקציה בעלת ערך יחיד של טמפרטורת הקצה. ריתוך שני מוליכים או מוליכים למחצה A ו- B של חומרים שונים יחד ליצירת לולאה סגורה, כפי שמוצג באיור. כאשר יש הבדל טמפרטורה בין שתי נקודות ההתקשרות 1 ו -2 של מוליכים A ו- B, נוצר כוח אלקטרומוטיבי בין השניים, ובכך נוצר זרם בעוצמה מסוימת במעגל. תופעה זו נקראת האפקט התרמו -אלקטרוני. צמד תרמי עובד על ידי שימוש באפקט זה.