Termočlánok je nástroj na meranie teploty, ktorý sa pripája k zariadeniu na interpretáciu údajov a vytvára vysoko presnú sondu. Za svoj úspech vďačí vysokej rýchlosti reakcie v porovnaní s inými modelmi snímačov. Avšak, všetky termočlánkové teplotné sondy neponúkajú rovnaký čas odozvy. Termočlánky sú rozdelené do typov (K, J, T, E, R, S, B) v závislosti od materiálov použitých na ich konštrukciu. Líši sa doba odozvy termočlánkov v závislosti od typu? Mali by sme sa pozrieť aj na ďalšie charakteristiky termočlánkov? Ak sa chcete vybaviť čo najcitlivejšou teplotnou sondou, tu sú kľúče k pochopeniu toho, čo určuje čas odozvy termočlánku.
Aké sú rôzne vlastnosti termočlánkov?
Ak rozsahy termočlánkov navrhované sú široké, je to preto, že ich dizajn zahŕňa mnoho parametrov. Tieto vlastnosti ovplyvňujú na presnosť merania teploty, ako aj čas odozvy termočlánku.
Materiály vodičov
Dva drôty, ktoré tvoria srdce termočlánkového systému, obsahujú rôzne vodivé kovy alebo kovové zliatiny. Typ určuje povaha týchto kovových drôtov termočlánok podľa európskej normy, ktorá ich klasifikuje.
Typy K, J, T a E sú najbežnejšie. R, S a B obsahujú drahé kovy, čím je ich cena vyššia. Veľký rozdiel medzi týmito dvoma kategóriami je rozsah teplôt v stupňoch Celzia, ktorý je pokrytý. Typy K, J, T a E dokážu merať teplotu od absolútnej nuly až po vysoké teploty (až 1200°C). Pre R, S a B môže tepelné meranie ísť až do veľmi vysokých teplôt (až 1800°C). Drahé kovy sú tiež menej náchylné na koróziu, ktoré sa môžu vyskytnúť v určitých prostrediach. Každý z týchto typov ponúka optimálny merací rozsah. Zabezpečením, že teplotný rozsah termočlánku zodpovedá meraným teplotám, sa vytvoria najlepšie podmienky pre presnú reguláciu teploty.
Termočlánková ochrana
Najekonomickejšie je termočlánok s holým drôtom ktorý sa dodáva bez ochranného puzdra. Obsahuje dva kovové drôty spojené na jednom konci. Tento typ snímača teploty je odolný v priebehu času. Na druhej strane, absencia ochrany spôsobuje, že je citlivý na určité vonkajšie faktory, ako je oxidačné alebo redukčné prostredie. Termočlánky môžu byť aj s minerálna izolácia v kovovom plášti, je to potom opláštená sonda. Najpoužívanejšími materiálmi na navrhovanie minerálnych izolácií sú oxid hlinitý, horčík, oxid thoritý a oxid zirkoničitý. Hlavným kritériom pre výber týchto materiálov je teplotná odolnosť. Pre kovové puzdro je výber materiálov obrovský. Pri výbere musíte opäť brať do úvahy teplotu, ako aj prostredie, kde bude senzor. Vďaka plášťu je sonda robustná a elektricky izolovaná.
Spôsob spájania
Ďalšou charakteristikou termočlánkovej sondy je spôsob jej spájania, t.j ako sú dva vodiče spojené v bode detekcie teploty, ktorý sa má merať. V spájkovanom spoji sú vodivé drôty prispájkované k plášťu. Keď je prechod izolovaný, drôty a ich spojenie sú umiestnené vo vnútri plášťa. Potom sú izolované z puzdra. Odkrytý spoj je umiestnený mimo plášťa. Plášť je utesnený okolo výstupného bodu kovových drôtov, aby sa zaručilo najlepšie možné utesnenie.
Prepojovací kábel
Druhý koniec vodivých drôtov je pripojený k zariadeniu, ktoré prepisuje potenciálny rozdiel (alebo elektromotorickú silu) generovanú v senzore na volty alebo teplotu čitateľnú na displeji. Keď je to potrebné na pridanie vzdialenosti medzi sondou a meracím zariadením, používame prepojovacie káble. Potom sú k dispozícii dve riešenia, termočlánkový kábel alebo kompenzačný kábel. Termočlánkový kábel je vyrobený z rovnakých materiálov ako termočlánok, čo môže byť príliš drahé, keď sa skladá z drahých kovov. Kompenzačný kábel je vyrobený z vodivých drôtov s termoelektrickými vlastnosťami zodpovedajúcimi termočlánkovým vodivým drôtom.
Aké vlastnosti ovplyvňujú čas odozvy termočlánku?
Typ termočlánku určuje presnosť merania teploty a jej životnosť. Na druhej strane nebude hrať podstatnú rolu v rýchlosti odozvy. Iné prvky meracej sondy, ktoré sme videli predtým, na druhej strane ovplyvňujú reakčný čas.
Čím je priamejší kontakt s prostredím, ktorého teplotu chceme merať (teplota okolia, plyn, kvapalina), tým vyššia je emisivita. Čo znamená prenos tepla prebieha rýchlo. Termočlánky z holých drôtov s vonkajším prepojením tak ponúkajú rýchlu odozvu. To platí aj pre sondy so zváraným spojom. Keďže drôty sú v priamom kontakte s plášťom, teplo rýchlo cirkuluje.
Čas odozvy je tiež funkciou veľkosť puzdra. Plášť s malým priemerom (napríklad 0,25 mm, 0,5 mm alebo 1 mm) ponúka lepší reakčný čas. Pri výbere tohto plášťa buďte opatrní, jeho odolnosť voči určitému prostrediu a vysokým teplotám môže byť nižšia ako odolnosť termočlánku. V prípade poškodenia plášťa, kalibrácia termočlánku (nazývaná aj kalibrácia) vykonaná pred použitím sondy sa môže zmeniť.
