Termopil

Termopil, termal enerjiyi, elektrik enerjisine dönüştüren elektronik bir cihazdır. Genellikle seri veya daha az sıklıkla paralel olarak bağlanan birkaç Termokupldan oluşur. Cihaz termoelektrik etki prensibine göre çalışır, yani farklı metaller (termokupllar) sıcaklık farkına maruz kaldığında voltaj üretir.

Seri bağlı iki set termokupl çifti ile diferansiyel sıcaklık termopilinin diyagramı. Üstteki iki termokupl bağlantısı _T1 sıcaklığındadır, alttaki iki termokupl bağlantısı ise _T2 sıcaklığındadır. Termopilden gelen çıkış voltajı ( ΔV ), termal direnç katmanı boyunca ve termokupl bağlantı çiftlerinin sayısı boyunca sıcaklık farkı ( ΔT veya _T1 - _T2) ile doğrudan orantılıdır. Termopil voltaj çıkışı aynı zamanda termal direnç katmanından geçen ısı akışı q" ile de doğru orantılıdır.

Isı akışını doğrudan ölçmek için termopil yapısını kullanan bir ısı akışı sensörünün resmi. Gösterilen model FluxTeq PHFS-01 ısı akışı sensörüdür. Gerilim çıkışı, sensörden geçen ısı akışıyla veya benzer şekilde ince film substratı arasındaki sıcaklık farkı ve termokupl bağlantı çiftlerinin sayısıyla orantılı olarak termopilden pasif olarak indüklenir. Sensörün termopilinden gelen bu voltaj çıkışı, ısı akışıyla ilişkilendirilmesi için başlangıçta kalibre edilir.

Termokupllar, bağlantı noktalarından termokupl çıkış voltajının ölçüldüğü noktaya kadar olan sıcaklık farkını ölçerek çalışırlar. Kapalı bir devre birden fazla metalden oluştuğunda ve bağlantı noktaları ile bir metalden diğerine geçiş noktaları arasında sıcaklık farkı olduğunda, sanki sıcak ve soğuk bağlantı noktası arasındaki potansiyel farkı tarafından üretilmiş gibi ortaya bir akım çıkar.

Termokupllar, termal direnç katmanının her iki tarafında bulunan bir bağlantı noktası ile termokupl çiftleri halinde seri olarak bağlanabilirler. Termokupl çiftinden gelen çıktı, termal direnç katmanı boyunca sıcaklık farkıyla ve ayrıca termal direnç katmanından geçen ısı akışıyla doğrudan orantılı olan bir voltaj ortaya çıkar. Seri olarak daha fazla termokupl çifti eklemek, voltaj çıkışının büyüklüğünü artırır. Termopiller, iki termokupl bağlantısından oluşan tek bir termokupl çifti veya birden fazla termokupl çifti ile oluşturulabilir.

Termopiller mutlak sıcaklığa tepki vermezler ancak yerel sıcaklık farkına veya sıcaklık gradyanına orantılı bir çıkış voltajı üretirler. Gerilim ve güç miktarı çok küçüktür ve bu amaç için özel olarak tasarlanmış kontrol cihazları kullanılarak miliwatt ve milivolt cinsinden ölçülür.

Termopiller, tıp alanında vücut sıcaklığını ölçmek için yaygın olarak kullanılan veya sensörün kapalı boşluğu içindeki sıcaklık profilini ölçmek için termal ivmeölçerler gibi bir sıcaklık ölçüm cihazının parçası olarak sıcaklığa tepki olarak bir çıktı sağlamak için de kullanılır. Ayrıca ısı akışı sensörleri ve pireliometrelerde ve gaz brülörü güvenlik kontrollerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bir termopilin çıkışı genellikle onlarca veya yüzlerce milivolt aralığındadır. Cihaz, sinyal seviyesini arttırmanın yanı sıra mekan sıcaklık ortalamasını sağlamak için de kullanılabilir.

Termopil, seri halinde birden fazla termokupldan oluşur. Hem sağ hem de sol bağlantı noktaları aynı sıcaklıktaysa, voltajlar sıfırlanır. Ancak taraflar arasında sıcaklık farkı varsa, ortaya çıkan toplam çıkış voltajı, bağlantı voltajı farklarının toplamına eşittir.

Aynı zamanda elektrikli bileşenlerden, güneş rüzgarından, radyoaktif malzemelerden, lazer radyasyonundan veya yanmadan gelen ısıdan elektrik enerjisi üretmek için de termopiller kullanılır. Süreç ısıyı sıcaktan soğuk bağlantılara aktardığı için aynı zamanda Peltier etkisinin (ısı enerjisini aktaran elektrik akımı) bir örneğidir.

Ayrıca, optik veya lazer gücünün ısıya dönüştürülmesi ve sonuçta ortaya çıkan sıcaklık artışının bir termopil tarafından ölçülmesi prensibine dayanan güç ölçerler olan termopil sensörleri de mevcuttur.

Kaynakça

1. ^ ^{a b} "Woodhead Publishing Series in Energy", Advances in Solar Heating and Cooling, Elsevier, 2016, ss. xiii-xviii, doi:10.1016/b978-0-08-100301-5.09002-0, ISBN  
2. ^ Adams, Charles Kendall (1895). Johnson's Universal Cyclopedia: A New Edition (İngilizce). D. Appleton, A. J. Johnson. s. 116. 7 Ekim 2023 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 9 Nisan 2024. 
3. ^ Montgomery, Ross; McDowall, Robert (2008). Fundamentals of HVAC Control Systems (İngilizce). Atlanta: Elsevier. s. 161. ISBN . 
4. ^ Mukherjee, Rahul; Basu, Joydeep; Mandal, Pradip; Guha, Prasanta Kumar (2017). "A review of micromachined thermal accelerometers". Journal of Micromechanics and Microengineering. 27 (12): 123002. arXiv:1801.07297 $2. Bibcode:2017JMiMi..27l3002M. doi:10.1088/1361-6439/aa964d. 
5. ^ . 22 Aralık 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Kasım 2016. 
6. ^ . 8 Ekim 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Kasım 2016. 
7. ^ . 3 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Kasım 2016. 
8. ^ . 16 Nisan 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Kasım 2016. 
9. ^ Pineda, Diana Davila; Rezaniakolaei, Alireza (22 Ağustos 2017). Thermoelectric Energy Conversion: Basic Concepts and Device Applications (İngilizce). Hoboken, NJ: John Wiley & Sons. ISBN . 7 Ekim 2023 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 9 Nisan 2024. 

Dış bağlantılar

• TPA81 Thermopile detector Array Technical Specification