Seebeckspenning

Når to tråder av forskjellige metaller kobles i begge ender og den ene enden varmes opp går det en kontinuerlig strøm, og vi har en termoelektrisk krets. Dette ble oppdaget av Thomas Seebeck i 1821.

 

 

Ved små forandringer i temperaturen er Seebeckspenningen (V) lineært proporsjonalt med temperaturen (T), hvor α er Seebeck koeffisienten.

\(V= \alpha T\)

Seebeckspenning er prinsippet for temperaturmåling med termokoblinger (termoelement). 

Termokobling og Peltierelement

Man kan ikke måle Seebeck spenningen direkte men må koble termoelementet til et voltmeter og da har man laget en ny termoelektrisk krets. Fra termokobling-tabeller (National Bureau of Standards) kan man konvertere fra spenning til temperatur. Et termokobling behøver altså en kompensering for  referansekoblingen. Dette kan skje ved en egen referansekrets (elektronisk isopunkt referanse) eller via programvare som kompenserer for effektene av referansekoblingen. Spenningen vi måler er ikke lineær med temperaturen i termokoblingen.  I en datamaskin kan det brukes n-te-grads polynomer som tilnæring av temperatur ut fra spenning for de forskjellige typer av termolelementer. De to metallene kan tvinnes,  loddes eller sveises i sammen. Ulempene ved termokobling er at de har ikke-lineær respons, de gir lav spenning, man trenger en referanse, de er lite stabile og lite følsomme. Fordelene er at det ikke trengs noen ekstern strømkilde. De er enkle, billige, robuste og har et bredt temperaturområde. Strømmen fra de fleste termokoblinger ved vanlig temperatur er mindre enn 20 mV. Resistansen for termokoblingen er satt til 100 ohm, men den vil variere med lengden på termokoblingsledningene, spesielt med tynne termokoblinger.

Metallene som brukes i termokoblinger kan settes opp i en termoelektrisk spenningsrekke: Cr/Ni ( 22 µV), Fe (18 µV), W (8µV), Cu (7.5 µV), Ag (7-7.5 µV), Zn (7 µV), Pt (0 µV) , Ni (-15 til -16 µV), Cu/Ni (-34 til -35 µV). Kontaktspenningen for Cu/CuNi blir ca. -42.5 μV K-1 og er eksempel på en type T termokobling. Fe/CuNi har en kontaktspenning på ca. 53.7 μV K-1 og er et termokobling type J.

Termokobling type E (Krom vs. Cu-nikkel-legering), type J (Jern vs. Cu-nikkel-legering), type K (Krom vs. aluminium), type R (Platina vs. platina og 13 % rhodium), type S (Platina vs. platina 10 % rhodium) og type T (Kopper vs. Cu-nikkel-legering).

Det motsatte prinsippet for en termokobling er et Peltier-element.

 

Publisert 18. jan. 2018 15:28 - Sist endret 23. jan. 2018 13:16