열전대(써모커플, thermocouple)는 온도를 측정할 수 있는 방법으로 온도에 반응하는 일반적인 수동 감지 소자입니다. 열전대는 자가 구동방식이라 여기(excitation)가 필요 없으며, (2000°C 까지의)넓은 온도 범위에 걸쳐 작동할 수 있습니다. 열전대는 시스템 동작에서의 지연이 거의 없이 빠르게 반응합니다.
위는 열전대의 단순한 구조로 서로 다른 금속으로 된 두 선으로 되어 있습니다. 발생되는 출력 전압이 낮아서(K 타입의 경우 °C 당 ~40μV) 정밀한 증폭이 필요합니다. 그렇지 않으면 (특히 열전대와 측정 회로 사이에 긴 선이 사용된 경우)외부 노이즈가 신호를 왜곡시킬 수 있습니다. 아래 표는 일반적인 열전대 타입과 특성을 보여줍니다.
또 다른 문제는 열전대 리드가 회로 신호인 구리 선을 만나서 발생하게 되는 냉 접점에 있습니다; 이는 회로에 두 번째 열전대를 만듭니다. 냉 접점 효과를 보상하기 위해서는, 냉 접점의 온도를 측정하여 (제벡 효과에 의해)해당 온도에서 발생하는 열전대 출력 전압인 Vout에 더하십시오.
- Vtc = Vout + Vcj
여기서 Vtc = 측온 접점(열접점, hot junction)의 온도에 따른 전압
Vcj = 냉 접점(cold junction)의 온도에 다른 전압
아래는 전형적인 열전대 보상 회로 입니다. 모니터할 냉 접점 부분에 온도 센서가 있고 ADC는 요구되는 분해능에 따라 해당 데이터를 출력합니다.
열전대에 대한 보다 자세한 내용은 Digi-Key의 블로그 게시글 Types of Temperature Sensors를 참조하시기 바랍니다.
영문 원본: Characteristics of Thermocouple