(1) 1. Termoelektrický článek tvoří dva vodiče z materiálů odlišných termoelektrických vlastností, Tyto jsou na jednom konci svařeny (měrný konec). Volným koncům se říká srovnávací konec termočlánku. Mezi vodiči srovnávacího konce vznikne termoelektrické napětí, jestliže na měrný konec působí teplota Jm odlišná od teploty JS, působící na srovnávací konec. Termoelektrické napětí je funkcí rozdílu teplot obou míst, a platí vztah:
(1)
Prakticky se termočlánky zapojují tak, že měrný spoj se vloží do místa, jehož teplotu chceme měřit, druhé dva konce termočlánku (srovnávací spoj) se vzájemně nespojují a vloží se do místa stálé teploty, např. do termostatu nebo kompenzační krabice. Na tyto dva konce se napojí běžné prodlužovaní vedení z homogenního materiálu, které vzniklé napětí přivádí k měřicímu přístroji.
V základním zapojení je měrný spoj ve špičce termočlánku a srovnávací spoj v jeho hlavici (obr.1). Při měření teploty jsou kladeny nároky na zachování předepsané teploty srovnávacího spoje (např. 70°C nebo 50°C ± 0,2°C ).
Protože v praxi bývá obtížné udržovat teplotu srovnávacího konce na konstantní teplotě při proměnných podmínkách měření, je nutno automaticky vyrovnávat vliv kolísání teploty srovnávacího konce. Tento spoj termočlánku se proto přemísťuje pomocí kompenzačního vedení do termostatu, kde se udržuje stálá teplota obvykle vytápěním na 50°C nebo se termočlánek pomocí kompenzačního vedení připojí na kompenzační krabici, ve které se podle rozdílu teploty okolí od 20°C přičítá nebo odečítá příslušné napětí srovnávacího konce tak, aby celkové napětí odpovídalo tabulkovému napětí při měřené teplotě.
Kompenzační vedení tedy musí mít stejné vlastnosti jako používaný termočlánek a vyrábí se ze stejných nebo podobných materiálů z hlediska termoelektrických vlastností jako termočlánek.
Termoelektrické články se většinou označují zkratkami, odvozenými od jejich složení nebo názvu a podle ČSN 356710 je na prvním místě jmenovaná kladná větev, na druhém místě záporná větev, obě značky jsou odděleny pomlčkou.
Termoelektrická napětí pro termočlánky Fe-Ko, NiCr-Ni, Ch-A a PtRh-Pt jsou uvedena v příloze 1. Platí pro teplotu srovnávacího konce 20°C . Jestliže je při měření nebo cejchování teplota srovnávacího konce rozdílná od uvedené vztažné teploty, můžeme hodnoty uvedené v tabulkách přepočítat pomocí vztahu:
[ mV ; mV ; °C-1 ; °C ] ...(2)
U0 je termoelektrické napětí při teplotě srovnávacího spoje 0°C
U je termoelektrické napětí při teplotě srovnávacího spoje J °C
J je teplota srovnávacího konce v rozmezí 0°C – 50°C
k je součinitel (pro Fe-Ko je k = 0,053)
Zjišťujeme-li termoelektrické napětí výchylkovým přístrojem (obvykle milivoltmetr cejchovaný ve°C ) má tento určitou proudovou spotřebu. Proto u každého takového měřicího přístroje je předepsán odpor vedení a tento je uveden na číselníku nebo zadní stěně přístroje. Při montáži je nutno změřit odpor spojovacího vedení od kompenzační krabice (obr.1) až do vlastního měřidla a doplnit na předepsaný odpor pomocí přiložené odporové justovací cívky (Rj). Přesnost termočlánku se podle typu pohybuje kolem 7% z měřicího rozsahu.
Při aktivní kompenzaci vlivu teploty srovnávacího spoje e do obvodu termočlánku přivádí napětí z pomocného zdroje, jehož velikost závisí na teplotě srovnávacího spoje. Kompenzační obvod ke v podstatě Wheatstonův můstek. Můstkové odpory R 1, R2, R4 jsou z manganinového drátu a jsou na teplotě téměř nezávislé. Odpor RCu mění svoji hodnotu se srovnávací teplotou, tím se rozváží můstek a v měřící diagonále dostaneme potřebné kompenzační napětí. Na obr.2 je zapojení kompenzačního obvodu do obvodu termoelektrického článku.
Kompenzační obvody se běžně vyrábějí pro určitý typ termoelektrického snímače s určením rozsahu kompenzace. Obvod kompenzuje i mimo tento rozsah, ovšem s větší chybou. Předpokladem pro dobrou činnost je, aby teplotně závislý odpor RCu měl stejnou teplotu jako srovnávací spoj termočlánku. Aktivní kompenzační obvody jsou většinou napájeny z průmyslové sítě (+6Vss).
2) Odporové teploměry kovové se používají nejčastěji pro měření teplot v rozsahu -20°C až 200°C , kde je napětí termoelektrického článku příliš nízké a nehodí se k přesnému měření. Měření teploty elektrickými odporovými teploměry je založeno na změně elektrického odporu kovů v závislosti na teplotě, což lze popsat pro rozsah 0 až 630°C u platinového teploměru vztahem:
(3)
kde
R(0), R( J ) jsou hodnoty odporu při teplotě 0°C a J °C
J je měřená teplota ve °C
A je konstanta součinitele odporu, pro platinu 3,9075 .10-3 °C-1
B je konstanta součinitele odporu ( pro Pt -0,575.10-6 °C-2)
Poměr 
je dán ČSN 258301 pro běžně vyráběné odporové platinové teploměry.
Vlastní měřicí odporový článek je obvykle plochého nebo válcovitého tvaru s bifilárním vinutím drátu o průměru kolem 0,04 mm , jako izolace se používá slída, sklo a keramika a před vnějšími vlivy je chráněn ochrannou jímkou. Odporové hodnoty jsou definovány podle normy ČSN 258302 (R0 = 100 W při 0°C ), jsou v příloze 1.
Pro velikost výstupního signálu je rozhodující proud procházející snímačem. Dovolené proudové zatížení snímače závisí na jeho konstrukci a použití, a je u kovových snímačů běžné konstrukce kolem 10mA. Průchodem proudu snímačem se mění elektrická energie v teplo, které mimo to, že přihřívá snímač, přechází do měřeného prostředí. Ohřívání snímače procházejícím proudem způsobuje chybu měření, kterou lze početně nebo experimentálně určit.
Při měření platinovým odporovým teploměrem je třeba uvažovat parazitní vliv odporu přívodů, který v provozních podmínkách při velkém kolísání teploty prostředí vnáší do měření chyby. Odpor vedení a jeho změna se připočítává k odporu snímače. Vhodným zapojením odporového teploměru lze tyto vlivy kompenzovat, takže změna odporu vedení, která se projeví v jedné větvi vyhodnocovacího můstkového obvodu se projeví i ve druhé větvi můstku (obr.3). I u těchto teploměrů a měřicích přístrojů je předepsán odpor vedení, který je nutno dodržet (Rj = 16 W ). Měření pomocí odporových teploměrů se provádí připojením přístroje typu KV (se zkříženými cívkami) na stejnosměrné napětí 6V, které však může kolísat v rozmezí ± 10%.
Kovové odporové teploměry se vyznačují velmi dobrou dlouhodobou stabilitou, jejich přesnost může být lepší než 0,1% z celého měřicího rozsahu běžně 0,3%.
Na panelu měření úlohy (obr.4) jsou namontovány přístroje typu DV a KV, kompenzační krabice, usměrňovač a justovací odpory. Dále je k dispozici termočlánek Fe-Ko, odporový teploměr Pt-100, kompenzační vedení, spojovací vodiče, elektrická pícka a kontrolní rtuťové teploměry. Termočlánek Fe-Ko a odporový teploměr Pt-100 lze poznat podle popisu na štítcích hlavic teploměrů, rovněž tak i přístroj DV (s jednoduchým deprézským systémem – milivoltmetr) pro měření termočlánkem Fe-Ko a přístroj typu KV ( s deprézským systémem se zkříženými cívkami) pro měření pomocí odporového teploměru Pt-100. Na těchto přístrojích je také uveden předepsaný odpor spojovacího vedení, případně potřebné napájecí napětí.
a) Elektrickou píckou zapojíme přes regulační transformátor laboratorního stolu do dvojice zdířek na čelním panelu stolu vpravo a zapneme transformátor. Nastavovacím kolečkem na pravém boku stolu nastavíme napětí cca 100V pro pícku. Měříme střídavým voltmetrem. Pícka se vyhřeje za 20 min. na teplotu asi 300°C . Teplotu kontrolujeme rtuťovým teploměrem (pozor na jeho zničení!)
b) Termočlánek Fe-Ko se připojí podle schématu (obr.2, obr.4) prodlužovacího vedení na měřicí přístroj typu DV. Kompenzační krabice se napájí stejnosměrným napětím z usměrňovače (6V). Po zapojení a uvedení do provozu se termočlánek přezkouší krátkým ponořením do vyhřáté pícky.
c) Provedeme zapojení elektrického odporového teploměru Pt-100 k přístroji KV podle schématu (obr. 4) jako dvouvodičové zapojení bez kompenzace odporu vedení. Do přívodního vedení mezi odporový teploměr a měřicí přístroj připojíme justovací odpor Rj pro dostavení ohmického odporu přívodů na jmenovitou hodnotu 16 W , stejně jako tomu bylo u termočlánku Fe-Ko.
d) Porovnáme dynamické vlastnosti obou typů teploměrů tak, že experimentálně změříme jejich přechodové charakteristiky. Zjistíme časové konstanty snímačů (doba, za kterou dosáhne údaj teploměru 63,2% teploty pícky, jestliže provedeme skokovou změnu z teploty okolí laboratoře na teplotu pícky). V případě, že nemůžeme zjistit ustálenou hodnotu 
teploty příslušného teploměru, využijeme vhodné geometrické konstrukce ke zjištění asymptoty exponenciály (příloha 2).
e) Vyjádříme se k vlastnostem obou typů teploměrů, porovnáme jejich časové konstanty, odhadneme relativní statické chyby teploměrů porovnáním ustálené výstupní teploty čidel, ať už zjištěné experimentálně nebo graficky s teplotou pícky, měřenou kontrolním rtuťovým teploměrem. Zhodnotíme podmínky měření a jejich vliv na přesnost zjištěných údajů (přesnost přístrojů DV a KV plynoucí z jejich tříd přesnosti, chyba rtuťového teploměru …).
Přechodovou charakteristiku členu popsaného diferenciální rovnicí prvého řádu, je exponenciála. K její grafické konstrukci lze použít její vlastnosti:
Máme část přechodové charakteristiky, stejné časové úseky a na sebe navazující, a časovou osu. Nakreslíme pomocnou svislici a promítneme na ni přírůstky v obou úsecích a . Získané body sklopíme o 90°C . Takto vzniklé body spojíme, průsečík této spojnice se svislicí leží na asymptotě přechodového děje. Asymptota je zakreslena čerchovanou čarou. Této metody se používá ke konstrukci ustálené hodnoty při velkých časových konstantách.
Hodnoty termoelektrických napětí platí pro vztažnou teplotu 20°C
Pracoviště 5: Zapojení teploměrů Zapojení termistorového a diodového teploměru
