ترموکوپل چیست؟
ترموکوپل ها که با نام هایی مانند: جفت حرارتی، جفت گرمایشی، ترموکوپل، حس گر و سنسور دما شناخته می شوند، سنسوری هستند که برای اندازه گیری دما استفاده می شوند. یک ترموکوپل از دو پایه سیم ساخته شده از فلزات مختلف تشکیل شده است. انتهای سیم از یک طرف به هم جوش داده می شود تا یک اتصال ایجاد شود. در این نقطه اتصال، دما اندازه گیری می شود. هنگامی که تغییر دما در محل اتصال رخ می دهد، یک ولتاژ تولید می شود. این ولتاژ را می توان با محاسبه دما تفسیر کرد.
سنسورهای ترموکوپل چگونه کار می کنند؟
ترموکوپل یا ترموکوپل یک ابزار اندازه گیری ویژه است و برای اندازه گیری دمای دستگاه های مختلف و محتویات آنها و همچنین انواع اجسام طراحی شده است. ترموکوپل از دو سیم با دو فلز مختلف ساخته شده است. هنگامی که این دو سیم به یکدیگر متصل می شوند، یک مدار تشکیل می دهند. این مدار دو اتصال الکتریکی مجزا ایجاد می کند. یکی از اتصال ها جایی است که دما اندازه گیری می شود. این قسمت را اتصال اندازه گیری می نامند.
مزایای ترموکوپل ها چیست؟
از مزایای آنها می توان به سادگی، قیمت مناسب، استحکام و دوام بالا برای مصارف صنعتی و دقت مناسب اشاره کرد. نوع اندازه گیری دمای ترموکوپل بسیار گسترده است و در شرایط محیطی مختلف قابل استفاده است. ترموکوپل ها به دلیل زمان کمی که دارند، نرخ پاسخگویی خوبی دارند. مزیت اصلی ترموکوپل ها محدوده اندازه گیری گسترده آنهاست که به طور اسمی از 180- تا 1800+ درجه سانتیگراد را پوشش می دهند. با برداشتن قسمت کوچکی از انتهای جوش ترموکوپل و قرار دادن ترموکوپل در لوله، می توان دمای آب جاری در داخل لوله را بدون مشکل اندازه گیری کرد. این نوع سنسورها در بازار موجود هستند و برای اهداف اندازه گیری استفاده می شوند.
انواع ترموکوپل ها
ترموکوپل ها انواع مختلفی برای اندازه گیری دما دارند به عنوان مثال نوع R-S-B با امکان اندازه گیری دما در 200 درجه. از انواع i 1800 و 3-K با قابلیت اندازه گیری دما بین 180- تا 1000 درجه سانتیگراد استفاده می شود. برق تولید شده در نوک ترموکوپل در هر صورت میلی ولت است و رفتار الکتریکی هر ترموکوپل بر اساس جداول استانداردی که اغلب در کشورهای مختلف تعریف شده و مشابه هم هستند به نوع فلز روی سیم بستگی دارد. تقریباً در همه اشکال یکدیگر. یکی از رایج ترین انواع آن ترکیب کروم و آلیاژ نیکل است.
معمولاً برای جلوگیری از آسیب دیدن ترموکوپل، آن را در محفظه فلزی یا فلزی قرار می دهند. روش جوش دو سر ترموکوپل تابع قوانین خاصی است، به طوری که فلز یا نیمه هادی دیگر نباید در فرآیند جوشکاری در حین عملیات جوشکاری مزاحمت ایجاد کند، در غیر این صورت رفتار ترموکوپل رفتار عادی شرح داده شده در جدول مربوطه نخواهد بود. ساختار ترموکوپل ها با ترکیب فلز و آلیاژ ساخته شده است و با این روش ساده می توانند به راحتی دما را در محدوده 270- تا 1800 اندازه گیری کنند.
مقایسه انواع ترموکوپلها
| نوع | محدوده دما C° (پیوسته) | محدوده دما C° (کوتاه مدت) | تلورانس کلاس یک (C°) | تلورانس کلاس دو (C°) | کد رنگ IECتت | کد رنگ BS | کد رنگ ANSI |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| K | ۰ تا +۱۱۰۰ | −۱۸۰ تا +۱۳۰۰ | ±۱٫۵ بین −۴۰ و ۳۷۵ ±۰٫۰۰۴×T بین ۳۷۵ و ۱۰۰۰ |
±۲٫۵ بین −۴۰ و ۳۳۳ ±۰٫۰۰۷۵×T بین ۳۳۳ و ۱۲۰۰ |
 |
 |
 |
| J | ۰ تا +۷۵۰ | −۱۸۰ تا +۸۰۰ | ±۱٫۵ بین −۴۰ و ۳۷۵ ±۰٫۰۰۴×T بین ۳۷۵ و ۷۵۰ |
±۲٫۵ بین −۴۰ و ۳۳۳ ±۰٫۰۰۷۵×T بین ۳۳۳ و ۷۵۰ |
 |
 |
 |
| N | ۰ تا +۱۱۰۰ | −۲۷۰ تا +۱۳۰۰ | ±۱٫۵ بین −۴۰ و ۳۷۵ ±۰٫۰۰۴×T بین ۳۷۵ و ۱۰۰۰ |
±۲٫۵ بین −۴۰ و ۳۳۳ ±۰٫۰۰۷۵×T بین ۳۳۳ و ۱۲۰۰ |
 |
 |
 |
| R | ۰ تا +۱۶۰۰ | −۵۰ تا +۱۷۰۰ | ±۱٫۰ بین ۰ و ۱۱۰۰ ±[۱ + ۰٫۰۰۳×(T − ۱۱۰۰)] بین ۱۱۰۰ و ۱۶۰۰ |
±۱٫۵ بین ۰ و ۶۰۰ ±۰٫۰۰۲۵×T بین ۶۰۰ و ۱۶۰۰ |
|
 |
تعریف نشده. |
| S | ۰ تا ۱۶۰۰ | −۵۰ تا +۱۷۵۰ | ±۱٫۰ بین ۰ و ۱۱۰۰ ±[۱ + ۰٫۰۰۳×(T − ۱۱۰۰)] بین ۱۱۰۰ و ۱۶۰۰ |
±۱٫۵ بین ۰ و ۶۰۰ ±۰٫۰۰۲۵×T بین ۶۰۰ و ۱۶۰۰ |
|
تعریف نشده. | |
| T | −۱۸۵ تا +۳۰۰ | −۲۵۰ تا +۴۰۰ | ±۰٫۵ بین −۴۰ و ۱۲۵ ±۰٫۰۰۴×T بین ۱۲۵ و ۳۵۰ |
±۱٫۰ بین −۴۰ و ۱۳۳ ±۰٫۰۰۷۵×T بین ۱۳۳ و ۳۵۰ |
 |
 |
 |
| E | ۰ تا +۸۰۰ | −۴۰ تا +۹۰۰ | ±۱٫۵ بین −۴۰ و ۳۷۵ ±۰٫۰۰۴×T بین ۳۷۵ و ۸۰۰ |
±۲٫۵ بین −۴۰ و ۳۳۳ ±۰٫۰۰۷۵×T بین ۳۳۳ و ۹۰۰ |
 |
 |
 |
چگونه ترموکوبل مناسب را انتخاب کنیم؟
از آنجایی که سنسورهای حرارتی صنعتی بسته به نوع خود می توانند طیف وسیعی از دماها را اندازه گیری کنند، انتخاب این نوع سنسور به عوامل مختلفی بستگی دارد که در زیر به آنها اشاره می شود:
- محدوده دمای سنسور
- مقاومت شیمیایی ترموکوپل یا مواد غلاف محافظ
- مقاومت در برابر سایش و لرزش های ناگهانی
- شرایط محیطی نصب (شرایط فعلی و تجهیزات و سایر عوامل)
- کیفیت مواد سنسور دما
- محیطی که سنسور در آن نصب شده است.
کاربرد ترموکوپل ها چیست؟
امروزه استفاده از ترموکوپل در بسیاری از پروژه ها به راحتی دیده می شود، البته خود ترموکوپل ها انواع مختلفی دارند و در انواع مختلف می توانید به راحتی با کاربردها و مزایای هر کدام آشنا شوید. شما می توانید ترموکوپل را به عنوان مبدلی در نظر بگیرید که قادر به ایجاد دو یا چند اتصال بین یک فلز و یک ماده است. اهمیت اتصال سرد باعث می شود تا دمای مرجع اتصال اصلی را نشان دهد و اتصال ترموکوپل نیز دما را اندازه گیری می کند و می توانید دو گروه ترموکوپل فلزی پایه و ترموکوپل فلز گرانبها را در نظر بگیرید.
کاربرد ترموکوپل ها در صنعت در تمام بخش های مختلف قابل مشاهده است. ترموکوپل ها در صنایع مختلف کاربرد فراوانی دارند. به دلیل محدوده دمایی، دوام، هزینه کم و عملکرد فوق العاده آن. استفاده از ترموکوپل بسیار گسترده است. از لوازم خانگی گرفته تا فرآیندهای صنعتی تولید برق بازرسی و کنترل کوره صنایع غذایی و آشامیدنی سنسور خودرو موتور هواپیما، موشک و سفینه فضایی، این تجهیزات حرفه ای را می توان در همه جا دید. هم چنین از کاربردهای مهم ترموکوپل میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- صنایع غذایی
- اکسترودرها
- کوره
- ترموکوپل مخصوص
- وسایل گازسوز
- ترموستات
- مصارف پزشکی
- دیگ بخار فشار قوی
اصول کار ترموکوپل
در سال 1821، یک فیزیکدان آلمانی به نام Seebeck اثر ترموالکتریک را کشف کرد که اساس فناوری جدید ترموکوپل شد. او کشف کرد که اگر دو فلز غیرمشابه در دماهای متفاوت قرار گیرند، جریان الکتریکی در مدار بسته ای که حاوی این دو فلز است، جریان می یابد. ولتاژ ترموالکتریک ایجاد شده به فلز مورد استفاده و رابطه دمایی بین اتصالات بستگی دارد. اگر دو اتصال دارای دمای یکسان باشند، ولتاژهای تولید شده در اتصالات یکدیگر را خنثی کرده و جریانی در مدار برقرار نخواهد شد. اگر دو نقطه اتصال دماهای متفاوتی داشته باشند، ولتاژهای متفاوتی ایجاد می شود و جریان در مدار جریان می یابد. بنابراین، یک ترموکوپل فقط می تواند اختلاف دمای بین دو اتصال را اندازه گیری کند.
مهم است که هر پیوند برای یک هدف خاص طراحی شده باشد. اتصال اندازه گیری (اغلب اتصال داغ نامیده می شود) اتصالی است که در معرض دمای اندازه گیری قرار می گیرد. ترکیب مرجع ترکیب دیگری است که در دمای خاصی نگهداری می شود. این پیوند اغلب به عنوان پیوند سرد شناخته می شود. اصطلاح ترموکوپل به یک سیستم کامل برای تولید ولتاژ حرارتی اشاره دارد و به طور کلی به مجموعه واقعی (به عنوان مثال غلاف، ترمینال، سیم) اطلاق می شود.