Технология PCB - метод измерения термопар в тепловых схемах PCB

Практическим применением термоэлектрического явления в печатных платах является, конечно, использование термопар для измерения температуры. Сложная взаимосвязь между энергией электронов и их рассеянием приводит к тому, что термоэлектрические потенциалы различных металлов отличаются друг от друга. Поскольку термопара является таким прибором, то разность термоэлектрических потенциалов между двумя ее электродами является показателем разности температур между горячим и холодным концами термопары. Если термоэлектрические потенциалы всех металлов и сплавов различны, то использовать термопару для измерения температуры невозможно. Такая разность потенциалов называется эффектом Скебика. Для пары проводников A и B из разных материалов один из спаев поддерживается при температуре T1, а два свободных конца - при более низкой температуре To. Точка контакта и свободный конец находятся в области с равномерной температурой, и оба проводника испытывают одинаковый градиент температуры. Для того чтобы иметь возможность измерить разность термоэлектрических потенциалов между свободными концами A и B, пара проводников C из того же материала соответственно соединяется с проводниками A и B при температуре To и подключается к детектору с температурой T1. Очевидно, что эффект Зеебека - это отнюдь не явление в точке соединения, а явление, связанное с градиентом температуры. Для правильного понимания работы термопар этот момент трудно переоценить. схемах PCB

Диапазон применения термопар для измерения температуры на печатных платах очень широк, и возникающие при этом проблемы также разнообразны. Поэтому в данной главе рассмотрены лишь некоторые важные аспекты измерения температуры термопарой. Термопара до сих пор является одним из основных методов измерения температуры во многих отраслях промышленности, особенно в сталелитейной и нефтехимической. Однако с развитием электроники применение термометров сопротивления в промышленности печатных плат становится все более широким, и термопары для печатных плат перестают быть единственными и наиболее важными промышленными термометрами. 

По сравнению с термопарой (измерение сопротивления и измерение термоэлектрического потенциала) преимущество термометра сопротивления заключается в принципиальном различии принципа работы этих двух видов компонентов печатных плат. Термометр сопротивления показывает температуру области, где расположен элемент сопротивления, и не имеет никакого отношения к выводу и градиенту температуры вдоль вывода. В то же время термопара измеряет разность температур между холодным и горячим концами путем измерения разности потенциалов между двумя электродами холодного конца. Для идеальной термопары разность потенциалов связана только с разностью температур между двумя концами. Однако для реальной термопары некоторая неоднородность провода термопары при градиенте температуры также будет вызывать изменение разности потенциалов, что по-прежнему является фактором, ограничивающим точность термопары.

Семь видов международных термопар, использующих тепловой дизайн печатных плат, так называемые "стандартизованные термопары", такие как номинальный состав каждого электрода, общее торговое название каждого сплава и буквенный код термопары. Эти буквенные коды были первоначально введены Американским приборным обществом (Instrument Society of American), но в настоящее время они широко используются во всем мире. Эти буквенные коды могут использоваться в различных видах. схемах PCB