Contenu
- L'effet Seebeck
- La fonction d'un thermocouple
- Types de thermocouples
- Applications
- Lois d'utilisation des thermocouples
Un thermocouple est un appareil utilisé pour convertir la chaleur en énergie électrique. Il mesure la différence de température entre deux points. Les thermocouples font partie des capteurs de température les plus largement utilisés en raison de leur grande disponibilité et de leur coût très faible. Malheureusement, ils ne sont pas les lecteurs de température les plus précis.
L'effet Seebeck
L'effet Seebeck joue un rôle clé dans la fonction d'un thermocouple. Il indique qu'une différence de température entre deux semi-conducteurs métalliques créera de l'électricité. Lorsque ces semi-conducteurs forment une boucle, un courant électrique est créé. Les thermocouples s'appuient sur cet effet pour mesurer la température. Lorsqu'un thermocouple est placé entre un gradient de température entre deux semi-conducteurs, il fait partie du circuit créé par l'effet Seebeck. Cela lui permet de mesurer une tension et de convertir cette tension en un gradient de température lisible en fonction du type de métal utilisé.
La fonction d'un thermocouple
Lorsqu'un thermocouple mesure un gradient de température, il mesure la différence de température entre deux semi-conducteurs. Cela signifie qu'un thermocouple doit être connecté à un multimètre, ce qui permet à l'utilisateur de lire la tension des deux semi-conducteurs impliqués. La différence de température et la tension sont directement liées. Par conséquent, si l’on peut lire la tension parcourant un circuit, on peut alors calculer la différence de température entre les deux semi-conducteurs. Cette différence de température est obtenue en mesurant la tension; car la tension correspond directement à la différence de température entre les deux jonctions des thermocouples semi-conducteurs.
Types de thermocouples
Il existe de nombreux types de thermocouples, tous variant dans l'alliage métallique utilisé dans leur sonde. Les thermocouples de type K les plus courants (chromel-alumel) sont très bon marché et peuvent être mesurés dans une large plage de températures. Cependant, le bas prix de ce type montre que ce n’est pas très précis et que la sensibilité peut varier à des températures supérieures à 354 degrés Celsius, ce qui est le point de Curie du nickel, constituant du chromel. Les thermocouples de type E (chromel-constantin) ont une sensibilité supérieure à celle de type K et sont non magnétiques. Il existe de nombreux autres types de thermocouples et une liste complète est disponible dans la section Ressources.
Applications
Les thermocouples sont utilisés dans la fabrication de l'acier pour mesurer la température de l'acier afin de déterminer la teneur en carbone de l'acier en fonction de sa température de fusion. Ils sont également utilisés dans les veilleuses. Cette application nécessite que la sonde du thermocouple soit dans la flamme de la veilleuse afin de savoir si la flamme est allumée. Lorsque la flamme est allumée, un courant est généré dans le thermocouple et lit la chaleur produite par la flamme. Lorsque la flamme est éteinte, les capteurs électroniques peuvent savoir couper le gaz pour éviter les fuites de gaz.
Lois d'utilisation des thermocouples
Les thermocouples obéissent à trois lois en fonctionnement. Premièrement, la loi des matériaux homogènes stipule que les températures non appliquées aux jonctions du thermocouple n’affecteront pas la tension produite, car elles ne créent plus de gradient de température. Deuxièmement, la loi des matériaux intermédiaires stipule que les nouveaux matériaux injectés dans le circuit ne modifieront pas la tension tant que les jonctions formées par le nouveau matériau ne connaîtront pas de gradient de température. La loi des températures successives stipule que les tensions entre trois jonctions ou plus peuvent être additionnées.