Termočlánky jsou zařízení pro měření teploty, která jako měřicí senzor používají termočlánek – kombinaci dvou vodičů z různých materiálů. Kromě zmíněného termočlánku se skládají z vodiče, který spojuje měřicí spoj s referenčním bodem, neboli svorkami.
Jeden konec termočlánku je připojen k takzvané měřicí spojce, zatímco volné konce na druhé straně jsou svorky, kde se měří napětí vytvořené termoelektrickým jevem.
Ve většině případů je termočlánek připojen k jinému měřicímu zařízení pomocí propojovacích vodičů. Mezi nimi rozlišujeme prodlužovací a kompenzační vodiče.
Kompenzační vodiče slouží k připojení termočlánků k měřicím přístrojům. Jsou vyrobeny z materiálu, který má stejné elektrické vlastnosti jako termočlánek v teplotním rozsahu povoleném normou DIN EN 60 584, aby nedocházelo ke zkreslení výsledků měření. Například pro termočlánek typu K jsou kompenzační vodiče vyrobeny z následujících typů vodičů: Fe/Cu-Ni, Ni/Cr-Ni nebo Pt-Rh/Pt.
Kompenzační vodič se skládá z vodičů „+“ a „-“, které produkují stejné termoelektrické napětí jako termočlánek při teplotách v místě připojení do 200 °C.
Kompenzační kabely jsou k dispozici s různými izolacemi, ochrannými plášti a s více vodiči. Jsou označeny barevným kódem a písmenem s následujícím významem:
Příklad:
KX: kompenzační vodič pro termočlánek NiCr-Ni typu „K“, vyrobený ze stejného materiálu jako termočlánek
RCA: kompenzační vodič pro termočlánek PtRh-Pt typu „R“, vyrobený ze speciálního materiálu typu A
Pro kompenzační vodiče byly definovány dvě třídy tolerance: 1 a 2. Třída 1 ma je dosažitelná pouze u termočlánkových vodičů vyrobených ze stejného materiálu jako termočlánek (typ X). Kompenzační vodiče třídy 2 jsou dodávány jako standard.
Rozsah provozních teplot znamená teplotu, které může být vystaven celý kabel včetně koncovek připojujících jej k termočlánku, „aby nebyly překročeny tolerance uvedené v tabulce“. Vzhledem k nelinearitě napětí termočlánků se uvedené mezní odchylky v V nebo C vztahují k měřicí teplotě uvedené v pravém sloupci.
Termočlánek typu J je připojen k kompenzačnímu vodiči typu JX, třídy 2. Pokud je měřicí teplota nastavena na 500 °C a teplota na svorkách a/nebo teplota kompenzačních vodičů se pohybuje mezi -25 °C a 200 °C, indikovaná teplota se liší maximálně o 2,5 °C.
Tolerance indikace teploty s termočlánkem typu „J“ připojeným přes kompenzační kabel třídy 2 „JX“ je 2,5 °C.
Kompenzační a prodlužovací (termoelektrické) kabely jsou součásti měřicího systému, které spojují termoelektrický senzor s měřicím zařízením, jako je regulátor, záznamník teploty nebo indikátor.
Hlavní rozdíl spočívá v tom, že kompenzační kabely jsou vyrobeny z náhradních materiálů se stejnými termoelektrickými vlastnostmi jako termočlánek, zatímco prodlužovací kabely jsou vyrobeny ze stejných materiálů jako termočlánek.
Napětí vznikající na koncích termočlánku je úměrné rozdílu teplot měřicího spoje a referenční teploty. Charakteristiky termočlánků v normách jsou uvedeny pro referenční teplotu 0 °C. Pouze při této hodnotě je možné použít pole bez korekce naměřených hodnot.
Zatímco v laboratorních podmínkách je možné dosáhnout referenční teploty 0 °C umístěním referenčního bodu do ledové vody, u průmyslových měření to není možné – v takových podmínkách teplota v blízkosti instalace senzoru kolísá.
Tento problém řeší kompenzační kabely – přesouvají referenční spoj od místa, kde jsou kolísání okolní teploty relativně malá.
Pro termočlánky podle normy DIN EN 60 584 platí následující pravidlo: kladné rameno (plus) má stejnou barvu jako plášť a záporné rameno (minus) je bílé. Pro „staré“ termočlánky typu „U“ a „L“ podle normy DIN 43 713 však platí jiné označení:
Jedinou výjimkou jsou jiskrově bezpečné vodiče v zařízeních vhodných pro použití v prostředí s nebezpečím výbuchu. Pokud jsou barevné, plášť všech kompenzačních vodičů je světle modrý, zatímco barva vodičů odpovídá stanoveným barevným kódům (modrá barva termočlánku Cu-CuNi podle normy DIN 43 713 je tmavě modrá).
Upozorňujeme, že barevné kódování se může lišit v závislosti na normě!
Příklad označení zelenou barvou termočlánku typu K:
Příklad termočlánku typu K značky JUMO označeného zelenou barvou
Šroubovací termočlánek typu K s kompenzačním kabelem od společnosti JUMO je k dispozici v různých provedeních a má kompenzační kabel k ze silikonu nebo s kovovým opletem. V závislosti na provedení jsou kompenzační kabely vhodné pro použití v suchých a vlhkých prostorech v teplotním rozsahu od -20 do +350 °C.
Termočlánek JUMO s kompenzačním kabelem je k dispozici s měřicím vložkou typu J, K nebo L. V závislosti na provedení lze kabel použít v suchém i vlhkém procesním prostředí. Provozní teplota tohoto termočlánku se pohybuje v rozmezí od -200 do 600 °C.