Thermokoppel: verschil tussen versies
Verwijderde inhoud Toegevoegde inhoud
Label: Misbruikfilter: Leeghalen |
k Wijzigingen door 94.213.141.60 (Overleg) hersteld tot de laatste versie door Wiki13 |
||
Regel 1:
{{wrapper}}
| [[Bestand:Thermokoppel in Oxypilot.jpg|thumb|240px|Een universeel thermokoppel (midden)]]
|-
| [[Bestand:Thermokoppelstekers.jpg|thumb|240px|Enkele thermokoppelstekers]]
|-
| [[Bestand:Thermokoppel.jpg|thumb|240px|Principe van een thermokoppel]]
|}
Een '''thermokoppel''' is een temperatuursensor die gebruik maakt van het [[Seebeck-effect]], genoemd naar de [[Estland]]se [[natuurkundige]] [[Thomas Seebeck]], die het in [[1822]] bij toeval ontdekte.
== Principe ==
Een thermokoppel bestaat uit twee draden van verschillende [[metaal|metalen]] of [[legering|metaallegeringen]] die aan elkaar zijn verbonden, bij voorkeur door ineensmelting.
Als er tussen beide contactpunten een temperatuurverschil heerst zal een [[Elektrische spanning|potentiaalverschil]] ontstaan, waarvan de grootte afhankelijk is van het temperatuurverschil en de gebruikte metalen. De spanning U<sub>Th</sub> die wordt opgewekt is:
:<math>U_{Th} = \alpha \cdot (T_w - T_k) </math>.
Hierin is
α: de Seebeckconstante;
T<sub>w</sub>: de temperatuur van de warme aansluiting;
T<sub>k</sub>: de temperatuur van de koude aansluiting
Het potentiaalverschil is in de orde van 6 tot 60 [[Volt (eenheid)|microvolt]] per °C (µV/°C). Door gebruik te maken van dit verschijnsel kan het thermokoppel uitstekend gebruikt worden als sensor voor een temperatuurmeting. Een thermokoppel meet een temperatuurverschil tussen twee punten (T1 en T2 in de illustratie), dit in tegenstelling tot een [[thermometer]], waarmee de temperatuur ten opzichte van een bepaalde standaard wordt gemeten.
[[Temperatuur#Meting van de temperatuur|Meettechnisch]] is het gebruik van een thermokoppel niet eenvoudig vanwege het uiterst kleine signaal, verouderingsverschijnselen, verstoring van het warmteveld en de [[Thermische impedantie|tijdsconstante]] van het gemaakte meetpunt. Hoewel in principe met elke combinatie van metalen een thermokoppel gemaakt kan worden, worden combinaties die bij benadering een lineair verband hebben tussen temperatuurverschil en potentiaalverschil het meest gebruikt. Voorbeelden hiervan zijn:
<br style="clear:both;">
{| border="1" style="border-collapse:collapse;border:1px solid white;background:#e0e0ff;" align="left"
|- style="background:#f0f0ff;text-align:left;"
| colspan="9" | '''Thermokoppels''' ''enkele veel toegepaste soorten''
|- style="background:#abcdef;text-align:center;"
| colspan="2" |'''Pluspool'''
| colspan="2" |'''Minpool'''
| style="width:5em;" |'''Type'''
| style="width:12em;" |'''Temperatuurbereik'''
| style="width:12em;" |'''Uitgangsspanning'''
| colspan="2" |'''Kleur steker'''
|-
|- style="background:#f0f0aa;text-align:center;"
| style="width:12em;" |'''Legering'''
| style="width:5em;" |'''SI'''
| style="width:12em;" |'''Legering'''
| style="width:5em;" |'''SI'''
| style="width:5em;" |
| style="width:5em;" |
| style="width:5em;" |
| style="width:5em;" |IEC
| style="width:5em;" |ANSI
|-
| style="text-align:center;" | [[Chromel]]
| style="text-align:center;" | Ni-Cr
| style="text-align:center;" | [[Constantaan]]
| style="text-align:center;" | Cu-Ni
| style="text-align:center;" | E
| style="text-align:center;" | -270 .. 1000 °C
| style="text-align:center;" | -9,835 .. 76,373 mV
| style="text-align:center;background:#ff77ff;" | Lila
| style="text-align:center;background:#ff77ff;" | Lila
|-
| style="text-align:center;" | [[IJzer (element)|IJzer]]
| style="text-align:center;" | Fe
| style="text-align:center;" | Constantaan
| style="text-align:center;" | Cu-Ni
| style="text-align:center;" | J
| style="text-align:center;" | -210 .. 1200 °C
| style="text-align:center;" | -8,095 .. 69,553 mV
| style="text-align:center;background:black;color:white" | Zwart
| style="text-align:center;background:black;color:white;" | Zwart
|-
| style="text-align:center;" | Chromel
| style="text-align:center;" | Ni-Cr
| style="text-align:center;" | [[Alumel]]
| style="text-align:center;" | Ni-Al
| style="text-align:center;" | K
| style="text-align:center;" | -270 .. 1372 °C
| style="text-align:center;" | -6,458 .. 54,886 mV
| style="text-align:center;background:green;color:white;" | Groen
| style="text-align:center;background:yellow;" | Geel
|-
| style="text-align:center;" | [[Koper (element)|Koper]]
| style="text-align:center;" | Cu
| style="text-align:center;" | Constantaan
| style="text-align:center;" | Cu-Ni
| style="text-align:center;" | T
| style="text-align:center;" | -270 .. 400 °C
| style="text-align:center;" | -6,258 .. 20,872 mV
| style="text-align:center;background:brown;color:white;" | Bruin
| style="text-align:center;background:blue;color:white;" | Blauw
|-
| style="text-align:center;" | Platina [[rhodium]] (10%)
| style="text-align:center;" | Pt-10%Rh
| style="text-align:center;" | [[Platina]]
| style="text-align:center;" | Pt
| style="text-align:center;" | S
| style="text-align:center;" | -50 .. 1768 °C
| style="text-align:center;" | -0,236 .. 18,693 mV
| style="text-align:center;background:orange;" | Oranje
| style="text-align:center;background:green;color:white;" | Groen
|-
| style="text-align:center;" | Platina rhodium (13%)
| style="text-align:center;" | Pt-13%Rh
| style="text-align:center;" | Platina
| style="text-align:center;" | Pt
| style="text-align:center;" | R
| style="text-align:center;" | -50 .. 1768 °C
| style="text-align:center;" | 0,226 .. 21,101 mV
| style="text-align:center;background:orange;" | Oranje
| style="text-align:center;background:green;color:white;" | Groen
|-
| style="text-align:center;" | Platina rhodium (30%)
| style="text-align:center;" | Pt-30%Rh
| style="text-align:center;" | Platina rhodium (6%)
| style="text-align:center;" | Pt-6%Rh
| style="text-align:center;" | B
| style="text-align:center;" | 0 .. 1820 °C
| style="text-align:center;" | 0,000 .. 13,820 mV
| style="text-align:center;background:lightgrey;" | Grijs
| style="text-align:center;background:lightgrey;" | Grijs
|-
| style="text-align:center;" | [[Wolfraam|Wolfram]]
| style="text-align:center;" | W
| style="text-align:center;" | Wolfram [[rhenium]] (26%)
| style="text-align:center;" | W-26%Re
| style="text-align:center;" | G
| style="text-align:center;" | 0 .. 2320 °C
| style="text-align:center;" | 0,000 .. 38,564 mV
| style="text-align:center;background:white;" | Wit
| style="text-align:center;background:red;" | Rood
|- style="background:#f0f0ff;text-align:right;"
| colspan="9" | ''(Bron: The Temperature Handbook, [http://www.omega.com Omega])''
|}<br />
<br style="clear:both;"><br style="clear:both;">
Welke combinatie wordt gebruikt voor een bepaalde temperatuurmeting is afhankelijk van het meetgebied en de gewenste nauwkeurigheid. Het koper-constantaan thermokoppel heeft een meetbereik van "slechts" ongeveer 380 [[Celsius|°C]], maar is in dat gebied wel zeer nauwkeurig.
Meerdere thermokoppels in serie geplaatst noemt men een [[thermozuil]], hiermee bereikt men hogere uitgangsspanningen.
== Referentietemperatuur ==
De meting van de temperatuur met behulp van een thermokoppel is een differentiaalmeting. Zij meet het verschil in temperatuur tussen de warme las en de koude las. Als de koude las varieert in temperatuur is de meting foutief. Voor dit veel voorkomend probleem zijn er 2 oplossingen:
# De koude las wordt gemaakt in een speciale omhulling die op een bepaalde referentietemperatuur (b.v. 25 °C) gehouden wordt. Een veel gebruikte eenvoudige methode is het gebruik van smeltend ijs als referentietemperatuur (0 °C).
# De temperatuur van de koude las wordt elektronisch gemeten en wordt in speciale elektronica verrekend.
== Compensatiekabel ==
Omdat de thermokoppeldraden duur zijn wordt in het algemeen zodra de draden uit de sensor komen overgegaan op een ander materiaal dat dezelfde eigenschappen heeft als de thermokoppeldraad. Men noemt deze draad compensatiekabel.
== Koptransmitter ==
Om alle problemen van referentietemperatuur en compensatiekabel te vermijden werkt men tegenwoordig meer en meer met een ingebouwde omvormer in de kop van de sensor. Deze omvormer zet het spanningssignaal (µV) om in een 4-20 mA tweedraads signaal dat storingsongevoelig is.
== Toepassing ==
[[Bestand:Het thermokoppelspoeltje.JPG|thumb|200px|Veiligheidsklepje voor thermokoppel]]
Thermokoppels worden op grote schaal gebruikt bij temperatuurmetingen en -regelingen in het huishoudelijk gebruik, laboratoria en alle takken van de industrie.
Hierbij worden meestal aangepaste stekkers gebruikt die door middel van een kleur aangeven welk type thermokoppel er is ingezet. Aangezien bij elke overgang tussen verschillende metalen het Seebeck-effect optreedt, zijn de contactpennen van overeenkomstige materialen gemaakt. Naargelang de toepassing kan er gebruikgemaakt worden van aangepaste connectoren voor hoge druk, hoge temperatuur, erosie, enz... Door de pasvorm waarborgen deze stekkers tevens de polariteit van de thermokoppelspanning. Voor het verwerken van het uitgangssignaal is speciale elektronica nodig. Andere sensoren met een vergelijkbaar meetbereik die veel worden toegepast zijn [[Pt100]] elementen. Voor temperaturen in de zone van -20 tot 100 °C worden tevens temperatuursgevoelige [[Elektrische weerstand (eigenschap)|weerstanden]] gebruikt (zoals het type [[NTC-weerstand|NTC]])
Thermokoppels worden veel gebruikt in [[Gasvormig|gasgestookte]] apparaten, zoals [[cv-ketel]]s, [[kookplaat|gaskooktoestellen]] en [[openhaard|gashaarden]]. In het algemeen bekrachtigen ze dan de [[ohm (eenheid)|laagohmige]] spoel van een [[thermostatische veiligheidsklep|veiligheidsklep]] zodra de gemeten temperatuur door het brandende gas hoog genoeg is. Tot die tijd moet tijdens en na het ontsteken van de [[waakvlam|vlam]] deze klep vaak met een drukknop opengehouden worden. Als de vlam onbedoeld uit gaat zal na enige tijd (maximaal 30 seconden) te weinig spanning worden opgewekt om de klep nog open te houden.<br />
[[Categorie:Elektronische component]]
[[Categorie:Meetinstrument]]
[[Categorie:Sensor]]
[[ar:مزدوجة حرارية]]
[[bg:Термодвойка]]
[[bs:Termopar]]
[[ca:Termoparell]]
[[cs:Termočlánek]]
[[de:Thermoelement]]
[[en:Thermocouple]]
[[eo:Termoparo]]
[[es:Termopar]]
[[et:Termopaartajur]]
[[fa:ترموکوپل]]
[[fi:Termopari]]
[[fr:Thermocouple]]
[[he:צמד תרמי]]
[[hi:तापयुग्म]]
[[id:Termokopel]]
[[it:Termocoppia]]
[[ja:熱電対]]
[[kk:Термопара]]
[[ko:열전대]]
[[ml:തെർമോകപ്പിൾ]]
[[pl:Termopara]]
[[pt:Termopar]]
[[ro:Termocuplu]]
[[ru:Термопара]]
[[simple:Thermocouple]]
[[sl:Termopar]]
[[sv:Termoelement]]
[[ta:வெப்பமின் இரட்டை]]
[[tr:Termokupl]]
[[uk:Термопара]]
[[zh:热电偶]]
| |||