Termopara to czujnik temperatury zbudowany z dwóch przewodników wykonanych z różnych metali, złączonych na jednym końcu. Wykorzystuje zjawisko Seebecka – różnica temperatur między spoiną pomiarową (gorącym końcem) a zimnym złączem (końcem odniesienia) generuje niewielkie napięcie elektryczne. To napięcie (siła termoelektryczna) jest proporcjonalne do różnicy temperatur, co umożliwia wyznaczenie mierzonej temperatury.
Termopary są cenione za prostą budowę i uniwersalność – nie wymagają zasilania zewnętrznego, a jednocześnie pozwalają na dokładny pomiar w bardzo szerokim zakresie temperatur. Ich konstrukcja bywa jednak wrażliwa mechanicznie (delikatna spoina pomiarowa), dlatego często zabezpiecza się je osłonami ochronnymi dostosowanymi do środowiska pracy. W praktyce termopara stanowi praktyczne wykorzystanie efektu termoelektrycznego do celów pomiarowych i jest jednym z najpopularniejszych czujników temperatury stosowanych w przemyśle i automatyce.
Przykładowe zastosowania termopar
Termopary znajdują bardzo szerokie zastosowanie w różnych branżach dzięki swojej trwałości i odporności. Spotyka się je m.in. w:
- przemyśle ciężkim i energetyce – kontrola temperatury w piecach hutniczych, kotłach, turbinach oraz procesach metalurgicznych.
- motoryzacji i maszynach – pomiary temperatury spalin, cylindrów i silników spalinowych, czujniki w układach wydechowych.
- automatyce procesowej – monitoring temperatur na liniach produkcyjnych, w urządzeniach przemysłowych i systemach kontroli procesów technologicznych.
- branży HVAC – czujniki płomienia i temperatury w systemach grzewczych (piece, boilery) oraz nadzór temperatury w klimatyzacji i chłodnictwie.
- laboratoriach i R&D – precyzyjne pomiary temperatury w badaniach naukowych, laboratoriach kalibracyjnych oraz w przemyśle farmaceutycznym i spożywczym (np. kontrola temperatury w procesach pasteryzacji).
Dzięki wysokiej odporności na trudne warunki i szerokiemu zakresowi pracy, termopary sprawdzają się wszędzie tam, gdzie inne czujniki mogłyby zawieść – od kriogeniki (bardzo niskie temperatury) po nadzór procesów w temperaturach rzędu kilkuset czy tysiąca stopni Celsjusza.
Najpopularniejsze typy termopar
Termopary dzielą się na różne typy oznaczone literami (K, J, T, N, E, S, R, B), zależnie od kombinacji zastosowanych metali. Poszczególne typy różnią się zakresem pomiarowym, czułością oraz zalecanym zastosowaniem. Poniżej przedstawiono najpopularniejsze typy termopar i ich charakterystyki:
- Termopara typu K – najczęściej używany uniwersalny typ. Wykonana ze stopu nikiel-chrom/nikiel-aluminium (NiCr-NiAl), zakres temperatur od ok. -200°C do +1200°C. Cechuje się dobrą liniowością i odpornością na utlenianie w wysokich temperaturach. Stosowana powszechnie w automatyce przemysłowej i aplikacjach laboratoryjnych.
- Termopara typu J – wykonana z żelaza i miedzioniklu (Fe-CuNi). Zakres pracy około -40°C do +750°C. Popularna w przetwórstwie tworzyw sztucznych (wtryskarki, formy) oraz ogólnie w procesach przemysłowych o umiarkowanym zakresie temperatur. Ze względu na ograniczoną górną granicę pomiaru nie stosuje się jej powyżej ok. 750°C.
- Termopara typu T – wykonana z miedzi i miedzioniklu (Cu-CuNi). Nadaje się do niskich temperatur – od ok. -200°C do +350°C. Charakteryzuje się najwyższą czułością spośród popularnych termopar (ok. 30–40 µV/°C) i dobrze sprawdza w pomiarach kriogenicznych oraz w laboratoriach.
- Termopara typu N – wykonana ze stopów nikiel-krzem/nikiel-krzem (NiCrSi-NiSi). Zakres temperatur zbliżony do typu K (do +1200°C, krótkotrwale do ~1350°C), jednak cechuje ją znakomita stabilność długoterminowa w wysokich temperaturach. Jest odporna na utlenianie i stanowi ulepszoną alternatywę dla typu K w wymagających zastosowaniach (mniejszy dryft).
- Termopara typu E – materiały: nikiel-chrom/miedź-nikiel (NiCr-CuNi). Zakres około -200°C do +900°C. Wyróżnia się bardzo wysoką czułością (nawet do 68 µV/°C), dzięki czemu jest przydatna do precyzyjnych pomiarów niskotemperaturowych. Jest również niemagnetyczna, co bywa zaletą w specyficznych aplikacjach.
- Termopara typu S – termopara platynowa (platyna-rody 10%/platyna, PtRh10-Pt). Przeznaczona do bardzo wysokich temperatur – stabilna i dokładna przy pomiarach do ok. +1600°C. Ze względu na wysoką cenę platyny stosowana głównie w aplikacjach laboratoryjnych, hutniczych, szklarskich i w przemyśle półprzewodników, gdzie wymagana jest duża precyzja i niezawodność.
- Termopara typu R – zbliżona do typu S (platyna-rody 13%/platyna, PtRh13-Pt). Również zakres do 1600°C i wysoka stabilność, ale nieco wyższa czułość (14 µV/°C). Wykorzystywana zamiennie z typem S w wysokich temperaturach – wybór między S a R często zależy od preferencji lub norm w danej branży.
- Termopara typu B – wykonana z platyny z 30% rodem vs platyny z 6% rodem (PtRh30-PtRh6). Umożliwia pomiary najwyższych temperatur spośród standardowych termopar – nawet do +1700-1800°C. Charakteryzuje się bardzo dobrą stabilnością w ekstremalnie wysokich temperaturach, lecz jest mało czuła przy niższych (praktycznie nie generuje znaczącego napięcia poniżej ~50°C). Stosowana w przemyśle metalurgicznym, ceramicznym i wszędzie tam, gdzie inne termopary już nie wytrzymują termicznie.
Termopary w ofercie RS Components
W RS Components stawiamy na sprawdzone marki i najwyższą jakość czujników. W asortymencie dostępne są termopary uznanych producentów specjalizujących się w technice pomiarowej, a także nasza własna linia RS PRO. Produkty RS PRO to starannie wyselekcjonowane termopary i akcesoria, które spełniają rygorystyczne normy jakości, oferując jednocześnie atrakcyjną cenę. Klienci mogą wybierać spośród setek modeli – od prostych termopar drutowych po profesjonalne sondy pomiarowe do zastosowań przemysłowych. Oferujemy m.in. termopary typu K i J do ogólnych zastosowań, czujniki wysokotemperaturowe typów S, R, B renomowanych marek, a także szeroki wybór akcesoriów: przewodów przedłużających, złączy kompensacyjnych, osłon ochronnych itp. Wszystkie dostępne u nas termopary cechują się wysoką niezawodnością i są objęte gwarancją.
