No ano de 1821, um físico chamado “Thomas Seebeck” revelou que, quando dois fios de metal diferentes foram ligados em ambas as extremidades de uma junção em um circuito quando a temperatura aplicada à junção, haverá um fluxo de corrente através o circuito que é conhecido como campo eletromagnético (EMF). A energia produzida pelo circuito é chamada de Efeito Seebeck. Usando o efeito de Thomas Seebeck como sua diretriz, os físicos italianos, ou seja, Leopoldo Nobili e Macedonio Melloni, colaboraram para projetar uma bateria termoelétrica no ano de 1826, que é chamada de multiplicador térmico, derivada da descoberta da termoeletricidade de Seebeck pela fusão de um galvanômetro bem como uma termopilha para calcular a radiação. Por seu esforço, algumas pessoas identificaram Nobili como o descobridor do termopar.

O que é um termopar?

O termopar pode ser definido como um tipo de temperatura sensor que é usado para medir a temperatura em um ponto específico na forma de EMF ou corrente elétrica. Este sensor compreende dois fios de metal diferentes que são conectados juntos em uma junção. A temperatura pode ser medida nesta junção, e a mudança na temperatura do fio de metal estimula as tensões.

Par termoelétrico

A quantidade de EMF gerada no dispositivo é muito diminuta (milivolts), portanto, dispositivos muito sensíveis devem ser utilizados para calcular a e.m.f produzida no circuito. Os dispositivos comuns usados para calcular o e.m.f são o potenciômetro de equilíbrio de tensão e o galvanômetro comum. Destes dois, um potenciômetro de balanceamento é utilizado física ou mecanicamente.

Princípio de funcionamento do termopar

O princípio do termopar depende principalmente dos três efeitos, ou seja, Seebeck, Peltier e Thompson.

Veja o efeito beck

Este tipo de efeito ocorre entre dois metais diferentes. Quando o calor se estende a qualquer um dos fios de metal, o fluxo de elétrons passa do fio de metal quente para o fio de metal frio. Portanto, a corrente contínua estimula o circuito.

Efeito Peltier

“o que significa pid em eletrônica ”

Este efeito Peltier é oposto ao efeito Seebeck. Este efeito afirma que a diferença de temperatura pode ser formada entre quaisquer dois condutores diferentes aplicando a variação potencial entre eles.

Efeito Thompson

Este efeito afirma que, como dois metais díspares se fixam juntos e se eles formam duas juntas, a tensão induz o comprimento total do condutor devido ao gradiente de temperatura. Esta é uma palavra física que demonstra a mudança na taxa e direção da temperatura em uma posição exata.

Construção de termopar

A construção do dispositivo é mostrada abaixo. É composto por dois fios de metal diferentes e que são conectados na extremidade da junção. A junção pensa como o fim da medição. O final da junção é classificado em três tipos: junção não aterrada, ligada à terra e junção exposta.

Construção de termopar

Junção não aterrada

Neste tipo de junção, os condutores são totalmente separados da tampa protetora. As aplicações desta junção incluem principalmente trabalhos de aplicação de alta pressão. O principal benefício de usar esta função é diminuir o efeito do campo magnético disperso.

Grounded-Junction

Nesse tipo de junção, os fios metálicos, assim como a tampa de proteção, são interligados. Esta função é usada para medir a temperatura na atmosfera ácida, e fornece resistência ao ruído.

Exposed-Junction

A junção exposta é aplicável nas áreas onde uma resposta rápida é necessária. Este tipo de junção é usado para medir a temperatura do gás. O metal usado para fazer o sensor de temperatura depende basicamente da faixa de temperatura de cálculo.

Geralmente, um termopar é projetado com dois fios de metal diferentes, ou seja, ferro e constantan, que fazem o elemento de detecção conectando-se em uma junção que é chamada de junção quente. Este consiste em duas junções, uma delas é conectada por um voltímetro ou transmissor onde a junção fria e a segunda junção estão associadas em um processo que é chamado de junção quente.

Como funciona um termopar?

O diagrama de termopar é mostrado na imagem abaixo. Este circuito pode ser construído com dois metais diferentes, e eles são acoplados gerando duas junções. Os dois metais são envolvidos pela conexão por meio de soldagem.

No diagrama acima, as junções são denotadas por P & Q, e as temperaturas são denotadas por T1 e T2. Quando a temperatura da junção é diferente uma da outra, a força eletromagnética é gerada no circuito.

Circuito Termopar

Se o temperado na extremidade da junção se tornar equivalente, então o equivalente, bem como a força eletromagnética reversa, produz no circuito, e não há fluxo de corrente através dele. Da mesma forma, a temperatura na extremidade da junção torna-se desequilibrada, então a variação de potencial induz neste circuito.

A magnitude da força eletromagnética induzida no circuito depende dos tipos de materiais utilizados para a fabricação de termopares. Todo o fluxo de corrente em todo o circuito é calculado pelas ferramentas de medição.

A força eletromagnética induzida no circuito é calculada pela seguinte equação

E = a (∆Ө) + b (∆Ө) 2

Onde ∆Ө é a diferença de temperatura entre a extremidade da junção do termopar quente, bem como a extremidade da junção do termopar de referência, a & b são constantes

Tipos de termopar

Antes de iniciar uma discussão sobre os tipos de termopar, deve-se considerar que o termopar precisa ser protegido em um estojo de proteção para isolar das temperaturas atmosféricas. Esta cobertura irá minimizar significativamente o impacto da corrosão no dispositivo.

Portanto, existem muitos tipos de termopares. Vamos dar uma olhada detalhada nisso.

Tipo K - Isso também é denominado como termopar do tipo Níquel-Cromo / Níquel-Alumel. É o tipo mais comumente usado. Ele tem os recursos de maior confiabilidade, precisão e baixo custo e pode operar em faixas de temperatura estendidas.

Tipo K

As faixas de temperatura são:

Fio de grau de termopar - -454F a 2300F (-270⁰C a 1260⁰C)

Fio de extensão (0⁰C a 200⁰C)

Este tipo K tem um nível de precisão de

Padrão +/- 2,2C ou +/- 0,75% e os limites especiais são +/- 1,1C ou 0,4%

Tipo J - É uma mistura de Ferro / Constantan. Este também é o tipo de termopar mais usado. Ele tem os recursos de maior confiabilidade, precisão e baixo custo. Este dispositivo pode ser operado apenas em faixas de temperatura menores e tem uma vida útil curta quando operado em uma faixa de temperatura elevada.

Tipo J

As faixas de temperatura são:

“o que é um sensor de calor ”

Fio de grau de termopar - -346F a 1400F (-210⁰C a 760⁰C)

Fio de extensão (0⁰C a 200⁰C)

Este tipo J tem um nível de precisão de

Padrão +/- 2,2C ou +/- 0,75% e os limites especiais são +/- 1,1C ou 0,4%

Tipo T - É uma mistura de cobre / Constantan. O termopar tipo T mantém maior estabilidade e geralmente é implementado para aplicações de temperatura mais baixa, como freezers de temperatura ultrabaixa e criogenia.

Tipo T

As faixas de temperatura são:

Fio de grau de termopar - -454F a 700F (-270⁰C a 370⁰C)

Fio de extensão (0⁰C a 200⁰C)

Este tipo T tem um nível de precisão de

Padrão +/- 1,0C ou +/- 0,75% e os limites especiais são +/- 0,5C ou 0,4%

Tipo E - É uma mistura de Níquel-Cromo / Constantan. Ele tem uma capacidade de sinal maior e precisão aprimorada quando comparado aos termopares dos tipos K e J quando operados a ≤ 1000F.

Tipo E

As faixas de temperatura são:

Fio de grau termopar - -454F a 1600F (-270⁰C a 870⁰C)

Fio de extensão (0⁰C a 200⁰C)

Este tipo T tem um nível de precisão de

Padrão +/- 1,7C ou +/- 0,5% e os limites especiais são +/- 1,0C ou 0,4%

Tipo N - É considerado como termopar Nicrosil ou Nisil. Os níveis de temperatura e precisão do tipo N são semelhantes aos do tipo K. Mas este tipo é mais caro do que o tipo K.

Tipo N

As faixas de temperatura são:

Fio de grau de termopar - -454F a 2300F (-270⁰C a 392⁰C)

Fio de extensão (0⁰C a 200⁰C)

Este tipo T tem um nível de precisão de

Padrão +/- 2,2C ou +/- 0,75% e os limites especiais são +/- 1,1C ou 0,4%

Tipo S - É considerado termopar Platina / Ródio ou 10% / Platina. O tipo S de termopar é extremamente implementado para aplicações em altas temperaturas, como em organizações de biotecnologia e farmácia. É usado até mesmo para aplicações de faixa de temperatura inferior devido à sua maior precisão e estabilidade.

Tipo S

As faixas de temperatura são:

Fio de grau de termopar - -58F a 2700F (-50⁰C a 1480⁰C)

Fio de extensão (0⁰C a 200⁰C)

Este tipo T tem um nível de precisão de

Padrão +/- 1,5C ou +/- 0,25% e os limites especiais são +/- 0,6C ou 0,1%

Tipo R - É considerado termopar de Platina / Ródio ou 13% / Platina. O tipo S de termopar é extremamente implementado para aplicações em altas temperaturas. Este tipo é incluído com uma quantidade maior de Ródio do que o Tipo S, o que torna o dispositivo mais caro. Os recursos e o desempenho dos tipos R e S são quase semelhantes. É usado até mesmo para aplicações de faixa de temperatura inferior devido à sua maior precisão e estabilidade.

Tipo R

As faixas de temperatura são:

Fio de grau de termopar - -58F a 2700F (-50⁰C a 1480⁰C)

Fio de extensão (0⁰C a 200⁰C)

Este tipo T tem um nível de precisão de

Padrão +/- 1,5C ou +/- 0,25% e os limites especiais são +/- 0,6C ou 0,1%

Tipo B - É considerado 30% de Platina Ródio ou 60% de termopar Platina Ródio. Isso é amplamente utilizado na faixa mais alta de aplicações de temperatura. De todos os tipos listados acima, o tipo B tem o limite de temperatura mais alto. Em níveis de temperatura elevados, o termopar tipo B terá maior estabilidade e precisão.

Tipo B

As faixas de temperatura são:

Fio de grau termopar - 32F a 3100F (0⁰C a 1700⁰C)

Fio de extensão (0⁰C a 100⁰C)

Este tipo T tem um nível de precisão de

Padrão +/- 0,5%

Os tipos S, R e B são considerados termopares de metal nobre. Eles são escolhidos porque podem funcionar mesmo em faixas de alta temperatura, proporcionando grande precisão e uma longa vida útil. Mas, quando comparados com os tipos de metal básico, eles são mais caros.

Ao escolher um termopar, é preciso considerar muitos fatores que se adequam às suas aplicações.

Verifique quais são as faixas de temperatura baixa e alta necessárias para sua aplicação?
Qual o orçamento do termopar a ser usado?
Qual a porcentagem de precisão a ser usada?
Em quais condições atmosféricas, o termopar é operado como gás inerte ou oxidante
Qual é o nível de resposta esperado, o que significa a rapidez com que o dispositivo precisa responder às mudanças de temperatura?
Qual é o período de vida necessário?
Verifique antes da operação se o aparelho está ou não imerso em água e em que profundidade?
A utilização do termopar será intermitente ou contínua?
O termopar ficará sujeito a torções ou flexões durante toda a vida útil do dispositivo?

Como você sabe se tem um termopar com defeito?

Para saber se um termopar está funcionando perfeitamente, é necessário realizar o teste do dispositivo. Antes de ir para a substituição do dispositivo, é preciso verificar se ele está realmente funcionando ou não. Para fazer isso, um multímetro e conhecimentos básicos de eletrônica são suficientes. Existem basicamente três abordagens para testar o termopar usando um multímetro e essas são explicadas a seguir:

Teste de Resistência

Para realizar este teste, o dispositivo deve ser colocado em uma linha de eletrodomésticos a gás e os equipamentos necessários são multímetro digital e pinças de crocodilo.

“o que significa 3 fases ”

Procedimento - Conecte os clipes de crocodilo às seções do multímetro. Prenda os clipes em ambas as extremidades do termopar, onde uma extremidade será dobrada na válvula de gás. Agora, ligue o multímetro e anote as opções de leitura. Se o multímetro exibir ohms em ordem pequena, o termopar está em perfeitas condições de funcionamento. Ou então, quando a leitura é de 40 ohms ou mais, então não está em boas condições.

Teste de Circuito Aberto

Aqui, os equipamentos usados são pinças de crocodilo, um isqueiro e um multímetro digital. Aqui, em vez de medir a resistência, a tensão é calculada. Agora, com o isqueiro, aqueça uma extremidade do termopar. Quando o multímetro exibe uma tensão na faixa de 25-30 mV, ele está funcionando corretamente. Ou então, quando a tensão estiver próxima de 20mV, o aparelho terá que ser trocado.

Teste de Circuito Fechado

Aqui, os equipamentos usados são pinças de crocodilo, adaptador de termopar e multímetro digital. Aqui, o adaptador é colocado dentro da válvula de gás e, em seguida, o termopar é colocado em uma das bordas do adaptador. Agora, ligue o multímetro. Quando a leitura está na faixa de 12-15 mV, o dispositivo está em condições adequadas. Ou então, quando a leitura da tensão cai abaixo de 12mV, isso indica um dispositivo com defeito.

Portanto, usando os métodos de teste acima, pode-se descobrir se um termopar está funcionando corretamente ou não.

Qual é a diferença entre termostato e termopar?

As diferenças entre termostato e termopar são:

Recurso	Par termoelétrico	Termostato
Faixa de Temperatura	-454 a 3272⁰F	-112 a 302⁰F
Faixa de preço	Menos	Alto
Estabilidade	Oferece menos estabilidade	Fornece estabilidade média
Sensibilidade	O termopar tem menos sensibilidade	O termostato oferece a melhor estabilidade
Linearidade	Moderado	Pobre
Custo do sistema	Alto	Médio

Vantagens desvantagens

As vantagens dos termopares incluem o seguinte.

A precisão é alta
É robusto e pode ser usado em ambientes agressivos ou de alta vibração.
A reação térmica é rápida
A faixa de operação da temperatura é ampla.
Ampla faixa de temperatura operacional
O custo é baixo e extremamente consistente

As desvantagens dos termopares incluem o seguinte.

Não-linearidade
Menor estabilidade
Baixa voltagem
Referência é necessária
menos sensibilidade
A recalibração do termopar é difícil

Formulários

Alguns dos aplicações de termopares inclui o seguinte.

Eles são usados como sensores de temperatura em termostatos em escritórios, residências, escritórios e empresas.
Eles são usados em indústrias para monitorar temperaturas de metais em ferro, alumínio e metal.
Eles são usados na indústria de alimentos para aplicações criogênicas e de baixa temperatura. Os termopares são usados como bomba de calor para realizar o resfriamento termoelétrico.
Eles são usados para testar a temperatura em fábricas de produtos químicos, fábricas de petróleo.
Eles são usados em máquinas de gás para detectar a chama piloto.

Qual é a diferença entre RTD e termopar?

A outra coisa importante que deve ser considerada no caso do termopar é como ele é diferente do dispositivo RTD. Portanto, a tabela explica as diferenças entre RTD e termopar.

RTD	Par termoelétrico
O RTD é amplamente adequado para medir menos faixas de temperatura, que estão entre (-200⁰C a 500⁰C)	O termopar é adequado para medir uma faixa mais alta de temperatura entre (-180⁰C a 2320⁰C)
Para um intervalo mínimo de comutação, exibe maior estabilidade	Eles têm estabilidade mínima e também os resultados não são precisos quando testados várias vezes
Tem mais precisão do que um termopar	Termopar tem menos precisão
A faixa de sensibilidade é maior e pode até calcular mudanças mínimas de temperatura	A faixa de sensibilidade é menor e eles não podem calcular mudanças mínimas de temperatura
Dispositivos RTD têm um bom tempo de resposta	Os termopares fornecem uma resposta rápida do que a do RTD
A saída é linear em forma	A saída é de forma não linear
Estes são mais caros do que termopares	Estes são econômicos do que os RTDs

Qual é a vida útil?

O vida útil do termopar é baseado no aplicativo quando é utilizado. Portanto, não se pode prever especificamente o período de vida do termopar. Quando o dispositivo é mantido corretamente, o dispositivo terá uma longa vida útil. Considerando que, após o uso contínuo, eles podem ser danificados por causa do efeito do envelhecimento.

E também, por causa disso, o desempenho de saída será reduzido e os sinais terão baixa eficiência. O preço do termopar também não é alto. Portanto, é mais sugerido modificar o termopar a cada 2-3 anos. Esta é a resposta para qual é a vida útil de um termopar ?

Portanto, trata-se de uma visão geral do termopar. A partir das informações acima, finalmente, podemos concluir que a medição de saída do termopar pode ser calculado usando métodos como um multímetro, potenciômetro e amplificador por dispositivos de saída. O principal objetivo do termopar é construir medições de temperatura consistentes e diretas em várias aplicações diferentes.