Sonda temperaturowa typu K jest jednym z bardziej powszechnych czujników służących do przeprowadzania pomiaru dotykowego temperatury. Ten element obwodu elektrycznego składa się z dwóch przewodników prądu, wykonanych najczęściej z niklowanego aluminium oraz niklowanego chromu. Sondy temperatury typu K stosowane są jako czujniki wysokich temperatur. Obecne tego typu sondy potrafią mierzyć nawet do 1200 stopni Celsjusza. Sondy te występują w różnych obudowach i posiadają różne rodzaje izolacji przewodu. Czujniki z metalowym oplotem są niezwykle wytrzymałe mechanicznie jak również termicznie. Sonda do mierzenia temperatury typu K w swoim działaniu wykorzystuje tak zwane zjawisko Seebecka. W obwodzie elektrycznym, zawierającym dwa różne półprzewodniki powstaje duża siła elektromotoryczna. Zjawisko to zostało odkryte jeszcze w latach 20-tych XX wieku przez niemieckiego fizyka Thomasa Johanna Seebecka.
Sonda temperaturowa typu K składa się z pary różnych metali, będących półprzewodnikami. Jedną część należy umieścić w miejscu pomiaru, a drugą trzymać w miejscu temperatury odniesienia. Często stosowana jest woda w temperaturze pokojowej lub woda z lodem. Różne wartości odczytu sprawiają, że powstaje tak zwana siła elektromotoryczna, będąca czynnikiem powodującym przepływ napięcia prądu. Sonda typu K powszechnie stosowana jest do kontrolowania temperatury w szafach sterowniczych, gdzie przechowywane są elementy infrastruktury elektronicznej oraz elektrycznej małych i średnich firm. Sondy typu K wykorzystywane są na dużą skalę w przemyśle do kontrolowania temperatury w różnych urządzeniach, na przykład elementach linii produkcyjnych. Sondy temperatury typu K zazwyczaj są stworzone z wykorzystaniem dwóch metali o średnicach od 0,1 do 5 milimetrów – wiele producentów decyduje się na zastosowanie metali szlachetnych, które mają doskonałe właściwości przewodzące prąd. Materiały wykorzystane w produkcji sondy typu K muszą być odporne na wysoką temperaturę, charakteryzować się niewielkim współczynnikiem cieplnym rezystancji oraz niezmiennością parametrów podczas pracy. Ponadto, powinny być odporne na czynniki zewnętrzne i mieć małą rezystywność, czyli oporność właściwą, określającą przewodnictwo elektryczne.
Sondy typu K mogą być produkowane z takich materiałów jak:
Ze względu na pracę w wysokich temperaturach, sondy typu K są często chronione przez olejowe koszulki i dodatkową warstwą oplotu metalowego, zazwyczaj stalowego. Niezwykle istotną zaletą sondy temperatury typu K jest brak konieczność wykorzystywania zewnętrznego zasilania do prawidłowego działania, kompaktowe wymiary, szeroki zakres pomiaru temperatury, niezwykle niska pojemność cieplna, niezawodność oraz prostota budowy. Sonda temperaturowa typu K może pracować w przedziale temperaturowym od -200 do 1200 stopni Celsjusza. Dostępne są jednak w sprzedaży również sondy innego typu, które zmierzą nawet do 2300 stopni Celsjusza, jednak są to sondy typu D, stworzone w wolframu oraz renu.
Pytanie: Jak działa sonda typu K?
Termopara typu K zbudowana jest z dwóch różnych metali:
Chromel (NiCr) – stop niklu z chromem,
Alumel (NiAl) – stop niklu z aluminium i innymi dodatkami.
Końce przewodów są zespawane w jednym punkcie (tzw. złącze pomiarowe).
Kiedy to złącze jest podgrzewane, a drugi koniec przewodów (złącze odniesienia) pozostaje w innej temperaturze, w obwodzie powstaje siła termoelektryczna (napięcie).
Pytanie: Na czym polega wytwarzanie sygnału termoelektrycznego?
To zjawisko nazywa się efektem Seebecka:
W przewodniku, w którym istnieje różnica temperatur między dwoma końcami, powstaje różnica potencjałów elektrycznych.
Jeśli połączymy dwa różne przewodniki w obwód zamknięty i ich złącza będą miały różne temperatury, w obwodzie zacznie płynąć prąd.
W przypadku termopary typu K napięcie jest proporcjonalne do różnicy temperatur między złączem pomiarowym (gorącym) a odniesienia (zimnym).
Sygnał wyjściowy to bardzo małe napięcie – rzędu mikro- do miliwoltów (np. ok. 41 µV/°C dla typu K).
To napięcie jest wzmacniane i przeliczane przez układy elektroniczne (mierniki, sterowniki, rejestratory), aby wyświetlić wynik w °C lub K.
Podsumowanie
Sonda typu K = termopara z chromelu i alumelu.
Działa na efekcie Seebecka → różnica temperatur = napięcie termoelektryczne.
Zastosowanie: szeroki zakres pomiarowy (ok. –200 °C do +1250 °C), odporność na trudne warunki, niska cena.
Pytanie: Jaki jest zakres pomiarowy sondy typu K i jakie są ich charakterystyki?
Sondy typu K charakteryzują się szerokim zakresem pomiarowym – typowo od około -200°C do +1350°C. Sondy te są cenione za szybki czas reakcji. Odpowiedź sondy typu K jest niemal liniowa w szerokim zakresie temperatur, co ułatwia kalibrację i interpretację wyników.
Pytanie: Gdzie mają zastosowanie sondy typu K i jakie są ich główne zalety?
Sondy typu K znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, m.in. w metalurgii, energetyce, laboratoriach, na liniach produkcyjnych w przemyślwe. Ich głównymi zaletami jest szeroki zakres temperatury pracy, oraz niska cena z innymi typami termopar.
Pytanie: Czy są jakieś ograniczenia lub zagrożenia związane z sondami typu K?
Mimo wielu zalet, sondy typu K mają również dodatkowe ograniczenie. Nie są dostępne do pracy w środowiskach dostarczających gazy reagujące z niklem. Może to być powód do uszkodzenia przewodów i błędów pomiarowych. Ich funkcja może być ograniczona w bardzo niskich temperaturach (poniżej -200°C).
© ElStat Wszelkie Prawa Zastrzeżone
61 852 65 42
