Ένα θερμοστοιχείο είναι μια σύνδεση μεταξύ δύο διαφορετικών μετάλλων που παράγει μια τάση που σχετίζεται με μια διαφορά θερμοκρασίας. Όταν δύο καλώδια αποτελούμενα από ανόμοια μέταλλα ενώνονται και στα δύο άκρα και ένα από τα άκρα θερμαίνεται, υπάρχει ένα συνεχές ρεύμα που ρέει στο θερμοηλεκτρικό κύκλωμα (το θερμοηλεκτρικό αποτέλεσμα ή το φαινόμενο Seebeck).
Στα θερμοστοιχεία, η τάση αναπτύσσεται λόγω ροής ηλεκτρικού ρεύματος. Αυτή η ροή ρεύματος εξαρτάται από τη διαφορά θερμοκρασίας στα δύο άκρα του αγώγιμου σύρματος. Αυτό είναι ότι τα θερμοστοιχεία μετρούν πάντα τη διαφορά στις θερμοκρασίες και όχι στην απόλυτη θερμοκρασία.
Για τη μέτρηση της θερμοκρασίας μιας διασταύρωσης, η άλλη διασταύρωση διατηρείται σε κάποια θερμοκρασία αναφοράς. Καθώς αυτό γίνεται με τη χρήση λουτρού πάγου, συνήθως ονομάζεται ψυχρή διασταύρωση.
Η χρήση λουτρού πάγου για σταθερή θερμοκρασία είναι χρήσιμη για βαθμονόμηση εργαστηρίου, αλλά δεν είναι βολική για τις περισσότερες εφαρμογές μέτρησης και ελέγχου. Αντί για λουτρό πάγου, προστίθεται ένα αποτέλεσμα ψυχρής διασταύρωσης χρησιμοποιώντας μια θερμικά ευαίσθητη συσκευή όπως ένα θερμίστορ ή μια δίοδος. Αυτό ονομάζεται επίσης ως ισοθερμικό μπλοκ. Ιδιαίτερη προσοχή λαμβάνεται για την ελαχιστοποίηση οποιασδήποτε διαβάθμισης θερμοκρασίας μεταξύ των ακροδεκτών. Ως εκ τούτου, η τάση από μια γνωστή ψυχρή διασταύρωση μπορεί να προσομοιωθεί και εφαρμόζεται η κατάλληλη διόρθωση. Αυτό είναι γνωστό ως αποζημίωση ψυχρής διασταύρωσης.
Η αντιστάθμιση λογισμικού είναι η πιο ευέλικτη τεχνική που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση θερμοστοιχείων. Πολλά θερμοζεύγη μπορούν να συνδεθούν στο ίδιο μπλοκ. Η τεχνική είναι ανεξάρτητη από τους τύπους θερμοστοιχείων. Όλες οι μετατροπές πραγματοποιούνται από τον υπολογιστή. Το μειονέκτημα είναι ότι ο υπολογιστής απαιτεί επιπλέον χρόνο για τον υπολογισμό της θερμοκρασίας διασταύρωσης αναφοράς. Για μέγιστη ταχύτητα μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αντιστάθμιση υλικού.
Η αντιστάθμιση υλικού μπορεί να θεωρηθεί ως εισαγωγή μπαταρίας που ακυρώνει την τάση μετατόπισης που παράγεται από τη σύνδεση. Αυτά τα εμπορικά διαθέσιμα κυκλώματα παρέχουν ηλεκτρονική αναφορά σημείου πάγου. Το κύριο πλεονέκτημά τους είναι η ταχύτητα, ενώ το μειονέκτημα είναι ότι είναι κατάλληλο για αντιστάθμιση μόνο ενός συγκεκριμένου τύπου θερμοστοιχείου.
Τα κριτήρια επιλογής για υλικά θερμοστοιχείων:
1. Εύρος θερμοκρασίας
2. Σημείο τήξεως
3. Αντίδραση σε διάφορες ατμοσφαιρικές συνθήκες
4. Θερμοηλεκτρική έξοδος σε συνδυασμό
5. Ηλεκτρική αγωγιμότητα
6. Σταθερότητα
7. Εναλλαξιμότητα
8. Επαναληψιμότητα
9. ακρίβεια
10. ψήφισμα
11. Κόστος
12. Διαθεσιμότητα
13. Χημικές ιδιότητες
14. Αντοχή στην τριβή και τους κραδασμούς
15. Απαιτήσεις εγκατάστασης
16. Μαγνητικές ιδιότητες
17. Ευκολία χειρισμού και κατασκευής
Μέγεθος καλωδίου θερμοστοιχείου: Η επιλογή του μεγέθους καλωδίου που χρησιμοποιείται στον αισθητήρα θερμοστοιχείου εξαρτάται από την εφαρμογή. Γενικά, όταν απαιτείται μεγαλύτερη διάρκεια ζωής για τις υψηλότερες θερμοκρασίες, πρέπει να επιλέγονται τα καλώδια μεγαλύτερου μεγέθους. Όταν η ευαισθησία είναι το κύριο μέλημα, πρέπει να χρησιμοποιούνται τα μικρότερα μεγέθη.
Μήκος ανιχνευτή θερμοστοιχείου: Δεδομένου ότι το αποτέλεσμα της αγωγής θερμότητας από το θερμό άκρο του θερμοστοιχείου πρέπει να ελαχιστοποιηθεί, ο ανιχνευτής θερμοστοιχείου πρέπει να έχει επαρκές μήκος. Εάν δεν υπάρχει επαρκής εμβάπτιση, οι μετρήσεις θα είναι χαμηλές. Προτείνεται το θερμοστοιχείο να βυθιστεί για μια ελάχιστη απόσταση που ισοδυναμεί με τέσσερις φορές την εξωτερική διάμετρο ενός σωλήνα προστασίας ή ενός φρεατίου.
Θέση Θερμοστοιχείου: Τα Θερμοστοιχεία πρέπει πάντα να είναι σε θέση να έχουν μια καθορισμένη σχέση θερμοκρασίας με το φορτίο εργασίας. Συνήθως, το θερμοστοιχείο πρέπει να βρίσκεται μεταξύ του φορτίου εργασίας και της πηγής θερμότητας και να βρίσκεται περίπου το 1/3 της απόστασης από το φορτίο εργασίας έως την πηγή θερμότητας.
Τύποι θερμοστοιχείων που βασίζονται σε συνδυασμό μετάλλων:
Διαφορετικοί τύποι ταιριάζουν καλύτερα για διαφορετικές εφαρμογές. Επιλέγονται συνήθως με βάση το εύρος θερμοκρασίας και την απαιτούμενη ευαισθησία. Τα θερμοζεύγη με χαμηλές ευαισθησίες (τύποι B, R και S) έχουν αντίστοιχα χαμηλότερες αναλύσεις.
Τα Thermowells χρησιμοποιούνται στη βιομηχανική μέτρηση θερμοκρασίας για την απομόνωση μεταξύ ενός αισθητήρα θερμοκρασίας (συχνά ενός θερμοστοιχείου) και του περιβάλλοντος του οποίου η θερμοκρασία πρόκειται να μετρηθεί.
Είναι παρεμβατικά εξαρτήματα και υπόκεινται σε στατικές και δυναμικές δυνάμεις ρευστού. Αυτές οι δυνάμεις διέπουν το σχεδιασμό τους. Η απόρριψη στροβιλισμού είναι η κυρίαρχη ανησυχία, καθώς είναι ικανή να αναγκάσει το θερμοκύτταρο σε συντονισμό που προκαλείται από τη ροή και κατά συνέπεια αποτυχία κόπωσης. Το τελευταίο είναι ιδιαίτερα σημαντικό σε υψηλές ταχύτητες ρευστού.
Τα Thermowells χρησιμοποιούνται για τη διευκόλυνση της επισκευής των συσκευών ανίχνευσης θερμοκρασίας χωρίς διακοπή της διαδικασίας παρακολούθησης.
Τα Thermowells διατίθενται σε τρεις κύριους τύπους σχεδιασμού βαρελιού ή στελέχους. Το βαρέλι, ή το στέλεχος, είναι η συσκευή τύπου δοχείου, η οποία εισάγεται στη ροή διεργασίας. Δεδομένου ότι τα θερμοδοχεία εισάγονται απευθείας στη ροή διεργασίας, ο στόχος είναι να επιτρέπεται η μέτρηση ενώ προκαλείται όσο το δυνατόν λιγότερος περιορισμός ροής.
Κατά την επιλογή μεταξύ των διαθέσιμων τύπων θερμοπηκτών, τα σημεία που λαμβάνονται υπόψη είναι:
Μήκος μίσχου (μήκος από διάτρηση έως άκρο του φρεατίου) και διάμετρος διάτρησης του θερμοβελιού.
Η θερμοκρασία και το ιξώδες των μέσων μέσα στο οποίο θα τοποθετηθεί το θερμοδοχείο.
Καθυστέρηση επεκτάσεων μέσω των οποίων ο αισθητήρας θα πρέπει να περάσει.
