Termopile - Thermopile

Schema unui termopil de temperatură diferențială cu două seturi de perechi de termocupluri conectate în serie. Cele două joncțiuni de termocuplu superioare sunt la temperatura T _{1, în} timp ce cele două joncțiuni de termocuplu inferioare sunt la temperatura T ₂ . Tensiunea de ieșire de la termopil, ΔV , este direct proporțională cu diferențialul de temperatură, ΔT sau T ₁ - T ₂ , pe stratul de rezistență termică și numărul de perechi de joncțiuni ale termocuplului. Tensiunea de ieșire a termopilului este, de asemenea, direct proporțională cu fluxul de căldură, q " , prin stratul de rezistență termică.

Imagine a unui senzor de flux de căldură care utilizează o construcție termopilă pentru a măsura direct fluxul de căldură. Modelul prezentat este senzorul de flux de căldură FluxTeq PHFS-01. Ieșirea de tensiune este indusă pasiv de la termopil proporțional cu fluxul de căldură prin senzor sau în mod similar, diferența de temperatură pe substratul cu film subțire și numărul de perechi de joncțiuni ale termocuplului. Această tensiune de ieșire din termopilul senzorului este inițial calibrată pentru a o raporta la fluxul de căldură.

Un termopil este un dispozitiv electronic care convertește energia termică în energie electrică . Este compus din mai multe termocupluri conectate de obicei în serie sau, mai rar, în paralel . Un astfel de dispozitiv funcționează pe principiul efectului termoelectric, adică generează o tensiune atunci când metalele sale diferite (termocupluri) sunt expuse la o diferență de temperatură.

Termocuplurile funcționează prin măsurarea diferenței de temperatură de la punctul de joncțiune până la punctul în care este măsurată tensiunea de ieșire a termocuplului. Odată ce un circuit închis este format din mai mult de un metal și există o diferență de temperatură între joncțiuni și punctele de tranziție de la un metal la altul, un curent este produs ca și cum ar fi generat de o diferență de potențial între joncțiunea caldă și cea rece.

Termocuplurile pot fi conectate în serie ca perechi de termocupluri cu o joncțiune situată de ambele părți ale unui strat de rezistență termică. Ieșirea din perechea de termocupluri va fi o tensiune care este direct proporțională cu diferența de temperatură pe stratul de rezistență termică și, de asemenea, cu fluxul de căldură prin stratul de rezistență termică. Adăugarea mai multor perechi de termocupluri în serie mărește magnitudinea tensiunii de ieșire. Termopilele pot fi construite cu o singură pereche de termocupluri, compusă din două joncțiuni de termocupluri sau mai multe perechi de termocupluri.

Termopilele nu răspund la temperatura absolută , ci generează o tensiune de ieșire proporțională cu o diferență de temperatură locală sau un gradient de temperatură. Cantitatea de tensiune și putere sunt foarte mici și sunt măsurate în mili-wați și mili-volți utilizând dispozitive controlate special concepute în acest scop.

Termopilele sunt utilizate pentru a furniza o ieșire ca răspuns la temperatură ca parte a unui dispozitiv de măsurare a temperaturii, cum ar fi termometrele cu infraroșu utilizate pe scară largă de profesioniștii din domeniul medical pentru a măsura temperatura corpului sau în accelerometrele termice pentru a măsura profilul de temperatură din interiorul cavității sigilate a senzorului. . Ele sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în senzorii de flux de căldură și pireliometre și în controalele de siguranță ale arzătorului de gaz. Ieșirea unui termopil este de obicei în intervalul de zeci sau sute de milivolți. Pe lângă creșterea nivelului semnalului, dispozitivul poate fi folosit și pentru a asigura media temperaturii spațiale.

Termopil, compus din mai multe termocupluri în serie. Dacă ambele joncțiuni din dreapta și din stânga au aceeași temperatură, tensiunile se anulează la zero. Totuși, dacă există o diferență de temperatură între laturi, tensiunea totală de ieșire rezultată este egală cu suma diferențelor de tensiune de joncțiune.

Efect termoelectric
Principii Efect termoelectric Efect Seebeck Efect Peltier Efectul Thomson Coeficientul Seebeck Efectul Ettingshausen Efectul Nernst
Aplicații Materiale termoelectrice Termocuplu Termopile Răcire termoelectrică Generator termoelectric Generator termoelectric de radioizotopi Generator termoelectric auto
v t e

Termopilele sunt, de asemenea, utilizate pentru a genera energie electrică din, de exemplu, căldură din componente electrice, vânt solar, materiale radioactive, radiații laser sau combustie. Procesul este, de asemenea, un exemplu al efectului Peltier (curent electric care transferă energia termică), deoarece procesul transferă căldura de la joncțiunile calde la cele reci.

Există, de asemenea, așa-numiții senzori termopile, care sunt contoare de putere bazate pe principiul că puterea optică sau laserul este transformată în căldură și creșterea rezultată a temperaturii este măsurată de un termopil.

Vezi si

• Efectul Seebeck , efectul fizic responsabil pentru generarea de tensiune într-un termopil
• Materiale termoelectrice , materiale performante care pot fi utilizate pentru a construi un termopil compact care oferă o putere mare

Referințe

linkuri externe

• TPA81 Detector termopile Array Specificații tehnice