Termopile

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

diagrama unui termopil de temperatură diferențială cu două seturi de perechi de termocuple conectate în serie. Cele două joncțiuni termocuple superioare sunt la temperatura T1, în timp ce cele două joncțiuni termocuple inferioare sunt la temperatura T2. Tensiunea de iesire de la TERMOPIL, int. VV, este direct proportionala cu Diferentialul de temperatura, int. T1 – T2, pe stratul de rezistenta termica si numarul de perechi de jonctiuni de termocuplu. Ieșirea tensiunii Termopile 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 din termopil proporțional cu fluxul de căldură prin senzor sau în mod similar diferența de temperatură pe substratul de film subțire și numărul de perechi de joncțiuni termocuple. Această ieșire de tensiune de la termopilul senzorului este calibrată inițial pentru a o raporta la fluxul de căldură.

termocuplurile funcționează prin măsurarea diferențialului de temperatură de la punctul lor de joncțiune până la punctul în care se măsoară tensiunea de ieșire a termocuplului. Odată ce un circuit închis este alcătuit din mai multe metale 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 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 termocuplu va fi o tensiune 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 termocuplu în serie crește magnitudinea ieșirii de tensiune. Termopilele pot fi construite cu o singură pereche de termocuplu, compusă din două joncțiuni de termocuplu sau mai multe perechi de termocuplu.

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 folosind dispozitive controlate care sunt proiectate special pentru 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 senzori de flux de căldură și pirheliometre și controale de siguranță arzător de gaz. Producția unui termopil este de obicei în intervalul de zeci sau sute de milivolți. Pe lângă creșterea nivelului semnalului, dispozitivul poate fi utilizat pentru a oferi o medie a temperaturii spațiale.

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

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

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