شاید اسم این تجهیز پرکاربرد را شنیده باشید ولی آشنایی زیادی با آن نداشته باشید. در اینجا قرار است راجع به این وسیله و کاری که انجام میدهد و انواع آن صحبت کنیم و اطلاعاتی را در اختیارتان قرار دهیم، پس با ما همراه باشید…

هر آنچه که لازم است درباره ترموکوپل بدانید

ترموکوپل؛ تجهیزی است الکتریکی که از آن برای اندازه گیری دما بهره میبرند. و به زبان ساده تر به عنوان یک اتصال حرارتی تعریف می شود که بر اساس پدیده اثر ترموالکتریک یعنی تبدیل مستقیم اختلاف دما به ولتاژ الکتریکی عمل می کند.در سال ۱۸۲۱، فیزیکدان آلمانی به نام توماس یوهان سیبك دریافت كه وقتی دو فلز مختلف از یك انتها به هم متصل می شوند و اختلاف دما را بین دو سر ایجاد می كنند، می توانند میدان مغناطیسی ایجاد کنند. وی مشاهده کرد که به دلیل میدان مغناطیسی ولتاژ توسط اثر ترموالکتریک القا می شود اما!!! این ولتاژ بسیار به دلیل نوع فلز به کار رفته در ترموکوپل (از نظرmV) کم بود. حال با توجه به کاربردهای این تجهیز، پیکربندی های مختلف ترموکوپل های طراحی شده شامل پروبهای ترموکوپل، پروب با اتصالات، ترموکوپل مادون قرمز، ترموکوپل سیم پایه و سیم ترموکوپل می باشد.

مزایای و کاربردهای مهم ترموکوپل

از مهمترین مزیت های ترموکوپل این است که میتواند دامنه وسیعی از دما را اندازه گیری کند که معمولا از ۱۸۰- تا ۱۸۰۰+ درجه سلسیوس را در بر میگیرد. سنسور دمایی ساده، قوی و مقرون به صرفه است که در کاربردهای مختلف صنعتی، خانگی، اداری و تجاری میتوان از آن بهره برد. قابل تعویض هستند و میتوان آنها را با اتصالات استاندارد یافت. بر خلاف بیشتر روشهای دیگر اندازه گیری دما، ترموکوپل ها به هیچ نوع نیرو و یا تحریک خارجی ای نیاز نداشته و از خود نیرو می گیرند.از کاربردهای مهم ترموکوپل ها میتوان به کاربردهای علمی، نصب شده و صنعتی اشاره نمود که کاربردهای صنعتی عمدتاً شامل گاز (یا) روغن، تولید نیرو، سیمان، دارویی، بیوتکنولوژی، کاغذ و بافت های نرم است. این حسگر همچنین در لوازم خانگی یعنی توستر، اجاق گاز و بخاری بسیار استفاده می شود.

مشاهده محصولات تهران المنت : خرید ترموکوپل

نحوه عملکرد ترموکوپل ها چگونه است؟

یک ترموکوپل از دو صفحه فلزات مختلف تشکیل شده است. هر دو صفحه از یک انتها به هم متصل شده که می توانند یک اتصال ایجاد کنند. محل اتصال (که بعنوان یک اتصال گرم شناخته میشود) روی عنصر یا سطحی قرار داده میشود که می خواهیم دما را اندازه گیری کنیم و انتهای دوم صفحه در دمای پایین تر (دمای اتاق) نگهداری می شود. این اتصال به عنوان اتصال سرد یا اتصال مرجع شناخته میشود. با توجه به اثر Seebeck ، اختلاف دما بین دو فلز مختلف باعث اختلاف پتانسیل بین دو نقطه از صفحات ترموکوپل می شود که اگر مدار بسته باشد، جریان بسیار کمی از مدار جریان می یابد. یک ولت متر در مدار وصل شده است. ولتاژ اندازه گیری شده توسط ولت متر تابعی از اختلاف دما بین دو اتصال است که از این رو با اندازه گیری ولتاژ، میتوانیم دمای اتصال گرم را محاسبه نماییم.

انواع ترموکوپل ها

ترموکوپل ها با توجه به ترکیب آلیاژها در انواع مختلفی یافت میشوند و نوع آنها با توجه به کاربرد، هزینه، در دسترس بودن، پایداری، خصوصیات شیمیایی، خروجی و دامنه دما انتخاب می شود.

ترموکوپل نوع K

ترموکوپل نوع K متداول ترین نوع ترموکوپل است و بیشترین دامنه اندازه گیری دما را دارد. سرب مثبت ترموکوپل نوع K تقریباً از ۹۰٪ نیکل و ۱۰٪ کروم تشکیل شده است. سرب منفی تقریباً از ۹۵٪ نیکل ، ۲٪ آلومینیوم، ۲٪ منگنز و ۱٪ سیلیسیم تشکیل شده است. همچنین این نوع ترموکوپل به دلیل استفاده از مس در آن خاصیت ضد اکسیداسیون دارد به همین دلیل برای استفاده در کوره ها که اکسیداسیون رخ می دهد مناسب هستند.

مشاهده محصولات تهران المنت : قیمت المنت فشنگی

ترموکوپل نوع T

این نوع ترموکوپل برای اندازه گیری دمای پایین مناسب است. سرب مثبت آن از مس و سرب منفی از ثابت (۴۵٪ نیکل و ۵۵٪ مس) تشکیل شده است. همچنین مناسب برای کار در جو اکسید کننده است. دامنه دمایی این ترموکوپل بین -۲۰۰ درجه سانتیگراد تا ۳۵۰ درجه سانتیگراد است.

ترموکوپل نوع J

این نوع ترموکوپل کم هزینه و پرکاربرد است. سرب مثبت آن از آهن و سرب منفی از کنستانتان (۴۵٪ نیکل و ۵۵٪ مس) ساخته شده است. این نوع ترموکوپل برای کاربردهای دمای پایین توصیه نمی شود و حساسیت این نوع ترموکوپل تقریباً ۵۰μV / ˚C  است.

ترموکوپل نوع E

این نوع ترموکوپل از دقت و سیگنال قوی تری نسبت به ترموکوپل K و J در دامنه های دمایی متوسط ​​برخوردار است. و یک ترموکوپل از نوع پایدارتر از نوع K است. ترموکوپل نوع E با بالاترین EMF  در هر درجه نسبت به انواع دیگر ترموکوپل تولید می کنند. دامنه دمایی این نوع ترموکوپل بین -۲۷۰ درجه سانتیگراد تا ۸۷۰ درجه سانتیگراد (۴۵۴ تا ۱۶۰۰ فارنهایت) است و دقت استاندارد ± ۱.۷ ˚C است.

مشاهده محصولات تهران المنت : المنت شیشه ای

ترموکوپل نوع N

ترموکوپل نوع N توسط سازمان علوم و فناوری دفاعی (DSTO) استرالیا، توسط Noel A. Burley طراحی شده است. محدودیت های دقت و دمای ترموکوپل نوع N همان ترموکوپل نوع K است. دامنه دمایی ترموکوپل نوع N بین -۲۷۰ درجه سانتیگراد تا ۱۳۰۰ درجه سانتی گراد است. حساسیت نسبت به ترموکوپل نوع K کمی کمتر است و ۳۹μV / ˚C  است. ترموکوپل نوع N از Nicrosil و Nisil  تشکیل شده است.

ترموکوپل نوع  S

از ترموکوپل های نوع S برای کاربردهای دمای بالاتر استفاده می شود. به دلیل دقت و ثبات بالا، گاهی اوقات برای دمای پایین نیز استفاده می شود. دامنه دمایی ترموکوپل نوع S بین ۶۳۰ درجه سانتیگراد تا ۱۰۶۴ درجه سانتیگراد است. به طور کلی، این نوع ترموکوپل در کاربردهایی مانند صنایع دارویی و بیوتکنولوژی استفاده می شود که در آن درجه حرارت بالا باید با دقت بالا اندازه گیری شود.

ترموکوپل  نوع R

ترموکوپل Type R نیز از پلاتین و رودیم تشکیل شده است. اما دامنه خروجی و پایداری ترموکوپل نوع R کمی بیشتر از ترموکوپل نوع S است. دامنه دمایی این ترموکوپل بین ۰ درجه سانتیگراد تا ۱۶۰۰ درجه سانتیگراد است.

ترموکوپل نوع B

ترموکوپل های نوع B نیز از ترکیب پلاتین و رودیم تشکیل شده اند. از ترموکوپل نوع B برای اندازه گیری دما تا ۱۸۰۰ درجه سانتیگراد استفاده می شود. اما خروجی این ترموکوپل در مقایسه با ترموکوپل های نوع R و S کمتر است.

چگونه میتوان تشخیص داد که عمر ترموکوپل رو به پایان است؟

برای درک این موضوع، ابتدا باید اصل کار یک ترموکوپل خوب را (که کار می کند) درک کنیم که ترموکوپل از طریق اثر ترموالکتریک یعنی تبدیل مستقیم اختلاف دما به ولتاژ الکتریکی کار می کند.ترموکوپل ها اغلب در دماهای بالا و در جوهای کوره واکنش پذیر استفاده می شوند. در این حالت، عمر عملی با پیری ترموکوپل محدود می شود. ضرایب ترموالکتریک سیم ها در یک ترموکوپل که برای اندازه گیری دمای بسیار بالا استفاده می شود ممکن است با گذشت زمان تغییر کند و بر این اساس ولتاژ اندازه گیری کاهش می یابد. رابطه ساده بین اختلاف دما اتصالات و ولتاژ اندازه گیری فقط در صورتی درست است که هر سیم یکدست باشد (یعنی از نظر ترکیب یکنواخت است). با افزایش سن ترموکوپل ها در فرآیندی، هادی های آنها می توانند به دلیل تغییرات شیمیایی و متالورژی ناشی از قرار گرفتن در معرض زیاد یا طولانی مدت در دمای بالا، همگنی را از دست دهند. اگر بخش پیر مدار ترموکوپل در معرض شیب دما قرار گیرد ، ولتاژ اندازه گیری شده متفاوت بوده و منجر به خطا می شود. لذا با این تفاسیر میتوان تشخیص داد که ترموکوپل عمرش را کرده است و نیاز به تعمیر و یا تعویض دارد.

مطالعه مقاله بزرگ ترین تولید کنندگان المنت در جهان از سایت تهران المنت

در نهایت

سعی کردیم اطلاعاتی هر چند مختصر و مفید درباره ی ترموکوپل، نحوه کار و انواع آن را جمع آوری کرده و در اختیار شما قرار دهیم. امیدواریم از مطالعه ی آن لذت کافی را برده و اطلاعات لازمه را کسب کنید همچنین اگر نظری راجع به این مطلب دارید می توانید در قسمت نظرات با ما و دیگر کاربران به اشتراک بگذارید.