Technologie PCB - Méthode de détection de thermocouple dans la conception thermique de PCB

L'application pratique du phénomène thermoélectrique PCB est bien sûr l'utilisation de thermocouples pour mesurer la température. La relation complexe entre l'énergie électronique et la diffusion rend les potentiels thermoélectriques des différents métaux différents les uns des autres. Un thermocouple étant un tel dispositif, la différence de potentiel thermoélectrique entre ses deux électrodes indique la différence de température entre les extrémités chaude et froide du thermocouple. Si le potentiel thermoélectrique de tous les métaux et alliages est différent, il n'est pas possible d'utiliser un thermocouple pour mesurer la température. Cette différence de potentiel est appelée effet scebeek. Pour une paire de conducteurs a et B de matériaux différents, une jonction est maintenue à une température T1 et les deux extrémités libres sont maintenues à une température inférieure to. Le point de contact et l'extrémité libre sont tous deux situés dans une zone où la température est uniforme et les deux conducteurs subissent le même gradient de température. Pour pouvoir mesurer la différence de potentiel thermoélectrique entre les extrémités libres a et B, un conducteur C d'une paire de matériaux identiques est connecté respectivement aux conducteurs a et B à la température d'un détecteur à la température T1 et à la température T1. Il est clair que l'effet Seebeck n'est nullement un phénomène au point de jonction, mais plutôt un phénomène lié au gradient de température. Pour bien comprendre les performances des thermocouples, on ne saurait trop insister sur ce point.

Le champ d'application de la thermométrie par thermocouple PCB est très large et les problèmes rencontrés sont variés. Le présent chapitre ne peut donc couvrir que quelques aspects importants de la mesure de la température par thermocouple. Les thermocouples restent l'une des principales méthodes de mesure de la température dans de nombreuses industries, en particulier dans les industries sidérurgique et pétrochimique. Cependant, avec le développement de la technologie électronique, les thermomètres à résistance sont de plus en plus utilisés dans l'industrie des PCB et les thermocouples PCB ne sont plus les seuls et les plus importants thermomètres industriels.

L'avantage d'un thermomètre à résistance par rapport à un thermocouple (mesure de résistance et mesure de potentiel thermique) est la différence fondamentale dans le principe de fonctionnement des deux composants PCB. Le thermomètre à résistance indique la température de la zone où se trouve l'élément résistif, indépendamment du fil et du gradient de température le long du fil. Cependant, les thermocouples mesurent la différence de température entre l'extrémité froide et l'extrémité chaude en mesurant la différence de potentiel entre les deux électrodes de l'extrémité froide. Pour un thermocouple idéal, la différence de potentiel est uniquement liée à la différence de température entre les deux extrémités. Cependant, pour un thermocouple réel, une certaine hétérogénéité des fils du thermocouple sous un gradient de température peut également entraîner une variation de la différence de potentiel, ce qui reste un facteur limitant la précision du thermocouple.

Sept thermocouples internationaux utilisant la conception thermique des PCB, appelés « thermocouples normalisés», tels que la composition nominale de chaque électrode, le nom commercial commun de chaque alliage et le Code alphabétique du thermocouple. Ces codes alphabétiques ont été introduits à l'origine par l'instrument Society of America, mais ils sont maintenant largement utilisés dans le monde entier. Ces codes alphabétiques peuvent être utilisés comme différents types.