צמד תרמי הוא צומת בין שתי מתכות שונות המייצרות מתח הקשור להפרש טמפרטורה. כאשר שני חוטים המורכבים ממתכות שונות מחוברים בשני הקצוות ואחד הקצוות מחומם, יש זרם רציף שזורם במעגל התרמו-חשמלי (האפקט התרמו-אלקטרי או אפקט Seebeck).
בצמדים תרמיים מתח מתפתח עקב זרימת זרם חשמלי. זרימת זרם זו תלויה בהבדל הטמפרטורות בשני קצוות החוט המוליך. כלומר צמדים תרמיים תמיד מודדים הבדל בטמפרטורות ולא בטמפרטורה מוחלטת.
כדי למדוד את הטמפרטורה של צומת אחד, הצומת השני נשמר בטמפרטורת ייחוס כלשהי. מכיוון שזה נעשה באמצעות אמבטיית קרח, זה נקרא בדרך כלל בצומת קר.
שימוש באמבט קרח לטמפרטורה קבועה שימושי לכיול מעבדה, אך אינו נוח לרוב יישומי המדידה והבקרה. במקום אמבטיית קרח, מוסיפים אפקט של צומת קר באמצעות מכשיר רגיש תרמית כמו תרמיסטור או דיודה. זה נקרא גם כחסימה איזותרמית. מקפידים להקפיד על מינימום שיפוע טמפרטורה בין המסופים. לפיכך, ניתן לדמות את המתח מצומת קר ידועה ולהפעיל את התיקון המתאים. זה מכונה פיצוי צומת קר.
פיצוי תוכנה הוא הטכניקה המגוונת ביותר המשמשת למדידת צמדים תרמיים. ניתן לחבר צמדים תרמיים רבים באותו בלוק. הטכניקה אינה תלויה בסוגי צמדים תרמיים. כל ההמרות מבוצעות על ידי המחשב. החיסרון הוא שהמחשב דורש זמן נוסף לחישוב טמפרטורת צומת הייחוס. למהירות מרבית נוכל להשתמש בפיצוי חומרה.
ניתן לראות בתמורה לחומרה הכנסת סוללה המבטלת את מתח הקיזוז שמייצר צומת הייחוס. מעגלים זמינים מסחרית אלה מספקים הפניה לנקודת קרח אלקטרונית. היתרון העיקרי שלהם הוא מהירות ואילו החיסרון הוא שהוא מתאים לפצות רק סוג מסוים של צמד תרמי.
קריטריוני הבחירה לחומרים של צמד תרמי:
1. טווח טמפרטורות
2. נקודת התכה
3. תגובה לתנאים אטמוספריים שונים
4. תפוקה תרמואלקטרית בשילוב
5. מוליכות חשמלית
6. יציבות
7. יכולת להחלפה
8. יכולת חזרה
9. דיוק
10. החלטה
11. עלות
12. זמינות
13. תכונות כימיות
14. עמידות בפני שחיקה ורעידות
15. דרישות התקנה
16. תכונות מגנטיות
17. קלות טיפול וייצור
גודל חוט של צמד תרמי: בחירת גודל החוט המשמש בחיישן הצמד התרמי תלוי ביישום. באופן כללי, כאשר נדרשים חיים ארוכים יותר לטמפרטורות הגבוהות יותר, יש לבחור בחוטים בגודל גדול יותר. כאשר הרגישות היא הדאגה העיקרית, יש להשתמש בגדלים הקטנים יותר.
אורך בדיקת הצמד התרמי: מכיוון שיש למזער את ההשפעה של הולכת חום מהקצה החם של הצמד התרמי, על החללית של הצמד התרמי להיות באורך מספיק. אלא אם כן תהיה טבילה מספקת, הקריאות יהיו נמוכות. מוצע כי הצמד התרמי טובל למרחק מינימלי השווה לארבע פעמים בקוטר החיצוני של צינור הגנה או באר.
מיקום צמד תרמי: צמדים תרמיים צריכים להיות תמיד במצב שיש להם יחס טמפרטורה מוגדר לעומס העבודה. בדרך כלל, הצמד התרמי צריך להיות ממוקם בין עומס העבודה למקור החום ולהיות ממוקם בערך 1/3 מהמרחק מעומס העבודה למקור החום.
סוגי צמדים תרמיים המבוססים על שילוב מתכת:
סוגים שונים הם המתאימים ביותר ליישומים שונים. הם נבחרים בדרך כלל על פי טווח הטמפרטורות והרגישות הדרושים. צמדים תרמיים עם רגישות נמוכה (סוגים B, R ו- S) הם בעלי רזולוציות נמוכות בהתאם.
צינורות חום משמשים במדידת טמפרטורה תעשייתית בכדי לספק בידוד בין חיישן טמפרטורה (לרוב צמד תרמי) לבין הסביבה שיש למדוד את הטמפרטורה שלה.
הם אביזרים פולשניים ונתונים לכוחות נוזלים סטטיים ודינמיים. כוחות אלה שולטים בעיצובם. נשירת מערבולת היא הדאגה הדומיננטית מכיוון שהיא מסוגלת לאלץ את תרמוול לתהודה הנגרמת על ידי זרימה ולכישלון עייפות כתוצאה מכך. האחרון הוא משמעותי במיוחד במהירות נוזלים גבוהה.
משמשים צינורות תרמית כדי להקל על התיקון של מכשירי חישת טמפרטורה מבלי להפריע לתהליך המנוטר.
Thermowells זמינים בשלושה סוגים עיקריים של חבית או שוק. הקנה, או השוק, הוא המנגנון בסגנון מיכל, שמוכנס לזרם התהליך. מאחר ומכניסים צינורות חום ישירות לזרימת התהליך, המטרה היא לאפשר מדידה תוך גרימת כמה שפחות הגבלת זרימה.
כאשר בוחרים בין הסוגים הזמינים של גגות תרמו, הנקודות הנחשבות הן:
אורך הגזע (אורך מקידוח עד קצה הבאר) וקוטר הקידוח של תרמיל.
הטמפרטורה והצמיגות של המדיה אליה יושב חום התרמו.
הרחבות בפיגור דרכן החיישן יצטרך לעבור.
