Termófilo

um termófilo é um dispositivo eletrônico que converte energia térmica em energia elétrica. É composto por vários termopares conectados geralmente em série ou, menos comumente, em paralelo. Tal dispositivo funciona no princípio do efeito termoelétrico, isto é, gerando uma tensão quando seus metais diferentes (termopares) são expostos a uma diferença de temperatura.

Diagrama de um termópile de temperatura diferencial com dois conjuntos de pares termopares ligados em série. As duas junções termopares superiores estão à temperatura T1 enquanto as duas junções termopares inferiores estão à temperatura T2. A tensão de saída do termófilo, ΔV, é diretamente proporcional ao diferencial de temperatura, ΔT ou T1 – T2, através da camada de resistência térmica e número de pares de junção de termopares. A saída de tensão termópica também é diretamente proporcional ao fluxo de calor, q”, através da camada de resistência térmica.

imagem de um sensor de fluxo de calor que utiliza uma construção termópica para medir diretamente o fluxo de calor. O modelo mostrado é o sensor de fluxo de calor FluxTeq PHFS-01. A saída de tensão é passivamente induzida a partir do termófilo proporcional ao fluxo de calor através do sensor ou similarmente a diferença de temperatura entre o substrato de película fina e o número de pares de junção de termopares. Esta saída de tensão do termófilo do sensor é inicialmente calibrada a fim de relacioná-lo com o fluxo de calor.

Os termopares funcionam medindo a diferença de temperatura entre o ponto de junção e o ponto de medição da tensão de saída do termopar. Uma vez que um circuito fechado é composto por mais de um metal e há uma diferença de temperatura entre junções e pontos de transição de um metal para outro, uma corrente é produzida como se gerada por uma diferença de potencial entre a junção quente e fria.

Os termopares podem ser conectados em série como pares de termopares com uma junção localizada em ambos os lados de uma camada de resistência térmica. A saída do par de termopares será uma tensão que é diretamente proporcional à diferença de temperatura através da camada de resistência térmica e também ao fluxo de calor através da camada de resistência térmica. Adicionar mais pares de termopares em série aumenta a magnitude da saída de tensão. Thermopiles can be constructed with a single thermocouple pair, composed of two thermocouple junctions, or multiple thermocouple pairs.

os termófilos não respondem à temperatura absoluta, mas geram uma tensão de saída proporcional a uma diferença de temperatura local ou gradiente de temperatura. A quantidade de tensão e potência são muito pequenas e são medidas em Mili-watts e mili-volts utilizando dispositivos controlados que são especificamente concebidos para esse fim.

Thermopiles são usados para fornecer uma saída em resposta à temperatura, como parte de um medidor de temperatura, tais como termômetros infravermelhos amplamente utilizado por profissionais de saúde para medir a temperatura do corpo, ou térmicos acelerômetros para medir o perfil de temperatura no interior da cavidade selada do sensor. Eles também são amplamente utilizados em sensores de fluxo de calor e pireliômetros e controles de segurança de queimadores de gás. A saída de um termófilo é geralmente na faixa de dezenas ou centenas de milivolts. Para além de aumentar o nível do sinal, o dispositivo pode ser utilizado para fornecer uma média de temperatura espacial.

termófilo, composto por múltiplos termopares em série. Se ambas as junções direita e esquerda são a mesma temperatura, as tensões cancelam para zero. No entanto, se houver uma diferença de temperatura entre os lados a tensão total de saída resultante é igual à soma dos diferenciais de tensão de junção.

Thermopiles are also used to generate electrical energy from, for instance, heat from electrical components, solar wind, radioactive materials, laser radiation or combustion. O processo também é um exemplo do efeito Peltier (corrente elétrica que transfere energia térmica) como o processo transfere calor do quente para o frio.

existem também os chamados sensores termópicos, que são contadores de energia baseados no princípio de que a energia ótica ou laser é convertida em calor e o aumento resultante na temperatura é medido por um termófilo.