termočlánok - perličková sonda

Termočlánok alebo termočlánková sonda priemieňa rozdiel teploty na napätie vďaka termoelektrickému javu (Seebeckov jav). Napätie vzniká na spoji dvoch rôznych kovov. Velkosť napätia je úmerná rozdielu teplôt a mení sa aj podľa typu termočlánku. Teplomery ktoré merajú teplotu pomocou termočlánku merajú toto napätie a prevádzajú ho na teplotu. Veľkou výhodou termočlánkou je možnosť vytvoriť veľmi malú sondu s rýchlou odozvou prípadne tvarovať snímaciu čdetail perličkovej sondyasť podľa povrchu. Presnosť merania je nižšia ako pri odporových teplomeroch (termistory, platinové sondy, PT100, PTxx). Veľkou prekážkou pri používaní termočlánkov je problematické predlžovanie vedenia. Ako vyplíva z princípu, je nevyhnutné použiť rovnaký materiál ako na termočĺánok aj na predlžovacie vedenie a konektory. To znamená že na každý typ termočlánku potrebujeme iné predlžovacie vedenie aj iné konektory. Spoje nesmú byť spájkované ale skrutkované alebo lisované prípadne zvárané aby nevznikal daľší termočlánok. Pri platine je nezanedbateľná aj cena. Vedenia nad 10 metrov je zväčša potrebné kvalitne tieniť aby sme odstránili rušenie. Aj napriek pozornosti pri predlžovaní je potrebné rátať s chybou merania 1-4°C na každý daľší spoj na trase.

 

Na obrázku je najpoužívanejšia perličková sonda typ K s mini konektorom podľa normy ANSI.



 

Farba kábla je podľa normy IEC 60584-3 (EU) zhodná s farbou konektora. Záporný vodič je biely, kladný vodič je rovnakej farby ako konektor.
ATEX termočlánky majú modrý obal, kladný vodič je podľa farby konektora, záporný je biely.


Typy a vlastnosti termočlánkov

konektor typ materiálkoeficient µV/°Crozsah
ANSIIEC kladnýzáporný°C°Cdočasne
  K chromelalumel39,4 -200+1350−180..+1300
  J železokonštantán50,3 -40+750-180..+800
  N nicrosilnisil25,9 0+1260-270..+1300
  R Pt+13%Rhplatina5,2 0+1600-50..+1700
  S Pt+10%Rhplatina5,4 0+1600-50..+1750
  B Pt+30%RhPt+6%Rh1,9 -200+17000..+1820
  T meďkonštantán38,7 -200+350-250..+400
  E chromelkonštantán58,6 -200+900-40..+900
  U meďmeď (+Ni)prepojovací   
 ?C W+5%ReW+26%Re 1,3 0+2320 
 ?D W+3%ReW+25%Re1,4 0+2320 
 ?G wolfrámW+26%Re1,1 0+2320 
   platinapaládium5,42 0+1500 

Zliatiny používané na výrobu termočlánkov:

alumel: 90%Ni  2%Mg  2%Al  1%Si
chromel: 90%Ni  10%Cr
konštantán (copel): 45%Ni  55%Cu
nicrosil: 84,1%Ni  14,4%Cr  1,4%Si  0,1%Mg
nisil: 95,6%Ni  4,4%Si

Záporný pól termočlánku U niekedy obsahuje malé množstvo niklu.

 

Pri meraní v priemysle sa používa jednoduchá sonda s jedným meracím koncom, spravidla "teplý koniec". Ako druhá strana sa používa elektronická kompenzácia "studeného konca". Pri tomto zapojení je najčastejšie v konektore zabudovaný ešte odporový teplomer. V tomto prípade namerané napätie 0V znamená že "teplý koniec" má rovnakú teplotu ako konektor.

Pre použitie v metrológii sú sondy riešené ako dvojica s paralelným vyvedením merania napätia. Napríklad 5649 R alebo 5650 S.

 

 

Graf zobrazuje závislosť napätia od teploty, farby podľa IEC:
napätie vs. teplota

 

 

Graf zobrazuje ako sa mení termoelektrické napätie termočlánku K na °C, spracované podľa NIST.

termočlánok K - termoelektrické napätie na stupeň celzia

 

Farby konektorv a vodičov termočlánkov

 typ konektorobal+-obal+-obal+- typ 
ANSIIEC ANSIBSIEC EU
K         K
J         J
N       N
R   ??? R
S   ??? S
B   ??????B
T        T
E        E
U   ??????U
C  ??????????C
D  ??????????D
G  ??????????G
   

 


 

 

Sada mini konektorov - farebnosť podľa ANSI:

termočlánkové konektory

 

Odkazy:

 NIST database

 Pt/Pd thermocouple

 NPL Pt/Pd

 Limit Error

 


Porovnať 0