کاربرد ترموکوپل چیست و انواع آن کدام است؟

ترموکوپل چیست؟ اساس کار ترموکوپل چیست؟ قبل از پاسخ به این سوالات باید گفت که بررسی و پایش مداوم دما در حوزه صنعت، یکی از حیاتی‌ترین اعمالی است که می بایست با کمترین خطا و دقیق‌ترین و قابل اطمینان‌ترین روش صورت گیرد، چرا که در صورت اهمال کاری در بررسی و تنظیم دمای دستگاه‌ها و فرایندها، صنعتگر دچار ضرر و زیان زیاد و حتی حوادث جبران ناپذیری خواهد شد. به همین علت سنسور دمایی یکی از پرکاربردترین قطعات الکترونیکی در حوزه صنعت و تولیدات است که اطلاعات حیاتی از فرایندها و تجهیزات صنعتی به دست اپراتور می دهد.

ترموکوپل از پرکاربرد‌ترین تجهیزات ابزار دقیق در اندازه گیری دما با طیف وسیع و گسترده است که امروزه در صنایع به فراوان مورد استفاده قرار می گیرد.  به همین منظور قصد داریم در این مقاله به بررسی این موضوع که ترموکوپل چیست و چه کاربردی دارد بپردازیم و این حسگر محبوب و پرکاربرد و انواع آن، قواعد عملکردی، ساختار، کاربردها و مزایا و معایب آن را بررسی کنیم.در صورتیکه قصد سفارش ترموکوپل در مارش شاپ را دارید باید خدمت شما کاربران عزیز عرض نماییم که مارش شاپ دیگر خدماتی در زمینه فروش ترموکوپل ارائه نمی دهد. اما می توانید برای سفارش سایر سنسورها و تجهیزات اندازه گیری دما از قبیل ترموتر، برچسب نشانگر دما یا خرید ترانسمیتر دما اقدام نمایید.

ترموکوپل چیست؟

ترموکوپل رایج‌ترین نوع سنسور دما است. معنی ترموکوپل در فارسی گرماجفت معنا می شود و یک کلمه فرانسوی است (Thermocouple). این قطعه در دسته تجهیزات اندازه گیری قرار گرفته و در اهداف صنعتی، خودرو و برنامه های مختلف استفاده می شود. ترموکوپل‌ها خودکار هستند، نیازی به تحریک ندارند، می توانند در محدوده وسیعی از دما کار کنند و زمان پاسخ دهی سریع دارند.

ترموکوپل‌ها با اتصال دو سیم فلزی متفاوت به هم ساخته می شوند؛ این باعث ایجاد اثر Seebeck می شود. اثر سیبک پدیده ای است که در آن اختلاف دمای دو رسانای متفاوت، اختلاف ولتاژ بین دو ماده را ایجاد می کند. این اختلاف ولتاژ است که می توان اندازه گیری کرد و برای محاسبه دما استفاده کرد.

ترموکوپل‌ها در انواع مختلفی تولید می شوند، مانند پروب‌های ترموکوپل، پروب های ترموکوپل با اتصالات، پروب های ترموکوپل اتصال گذرا، ترموکوپل های مادون قرمز، ترموکوپل سیم برهنه یا حتی سیم ترموکوپل.

رابطه بین ترموکوپل و ابزار دقیق چیست؟

ترموکوپل  از جمله مهم ترین تجهیزات ابزار دقیق شناخته می­شود.  در واقع برای اندازه گیری دما از ترموکوپل استفاده می­کنند.  اما ابزار دقیق چیست؟ در این باره باید گفت که ابزار دقیق تجهیزاتی هستند که بر حسب کمیت مورد هدف با توجه به استاندارد تعیین شده، بکار گرفته می شود. قسمت هایی از ابزار دقیق مربوط به دما ، فشار، جریان و… هستند. در واقع ترموکوپل از جمله تجهیزات اندازه گیری دما در ابزار دقیق می باشد.

ساختار ترموکوپل

Thermocouple  یک نوع ابزار جهت اندازه گیری دما است. این دستگاه سنسوری از دو فلز مختلف تشکیل شده که از یک جهت بهم متصل هستند. با افزایش یا کاهش دما، ولتاژی درون این دستگاه بوجود می آید. در واقع بسته به میزان دما، مقدار ولتاژ مشخصی در ترموکوپل جریان پیدا می کند. ترموکوپل ها انواع گوناگونی دارند و از این جهت ساختار و کارکرد هر کدام نیز متفاوت است.

انواع ترموکوپل چیست؟

انواع ترموکوبل به مدل های گسترده ای تقسیم می شود که از مواد و فلزات متفاوتی ساخته شده‌اند. کار ترموکوبل امکان پذیر کردن حسایت ها و دامنه های مختلف دما است. ترموکوبل ها با انواع حروف انگلیسی مختلف دسته بندی می شوند که رایج ترین آن نوع K است.

جدول انواع ترموکوپل به همراه مشخصات فنی

نوع ترموکوپل	رنج عملکرد دمایی C (مداوم)	رنج عمکرد دمایی C (کوتاه مدت)	ترکیب فلزات به همراه کد رنگ		نوع مغناطیسی بودن یا نبودن فلز مرود استفاده
ترموکوپل K	0 تا 1100	180- تا 1300	کرومل (+ زرد)	آلومل(- قرمز)	غیر مغناطیسی
ترموکوپل J	0 تا 750	180- تا 800	آهن(+ سفید)	کنستانتان(- قرمز)	مغناطیسی
ترموکوپل N	0 تا 1100	270- تا 1300	نیکروسیل(+ نارنجی)	نیسیل(- قرمز)	غیر مغناطیسی
ترموکوپل R	0 تا 1600	50- تا 1700	پلاتین (13%)+ رودیوم(+ سبز)	پلاتین(-قرمز)	غیر مغناطیسی
ترموکوپل S	0 تا 1600	50- تا 1750	پلاتین (10%)+ رودیوم(+ سیاه)	پلاتین( -قرمز)	غیر مغناطیسی
ترموکوپل B	200 تا 1700	0 تا 1820	پلاتین (30%)+ رودیوم(+ خاکستری)	پلاتین (6%)+ رودیوم(-قرمز)	غیر مغناطیسی
ترموکوپل T	185- تا 300	250- تا 400	مس(+ آبی)	کنستانتان(- قرمز)	غیر مغناطیسی
ترموکوپل E	0 تا 800	40- تا 900	کرومل(+ بنفش)	کنستانتان (- قرمز)	غیر مغناطیسی

ترموکوپل نوع K

(نیکل-کروم / نیکل-آلوم): نوع K رایج‌ترین نوع ترموکوپل است. ارزان، دقیق، قابل اعتماد و دارای طیف وسیعی از دما است.

محدوده دما (درجه حرارت سیم)	دقت (استاندارد)	محدودیت های ویژه خطا	تصویر
454- تا 2300 درجه فارنهایت (270- تا 1260 درجه سانتیگراد)	C 2.2+/- یا 0.75%+/-	C 1.1 +/- یا 0.4٪

ترموکوپل نوع J

(آهن/کنستانتان): نوع J نیز بسیار رایج است. محدوده دمایی کوچکتر و طول عمر کوتاه تری در دماهای بالاتر نسبت به نوع K دارد. از نظر هزینه و قابلیت اطمینان معادل نوع K است.

محدوده دما (درجه حرارت سیم)	دقت (استاندارد)	محدودیت های ویژه خطا
346- تا 1400 درجه فارنهایت (210- تا 760 درجه سانتی گراد)	C 2.2+/- یا  0.75%+/-	C 1.1 +/- یا 0.4٪

ترموکوپل نوع T

(مس/کنستانتان): نوع T یک ترموکوپل بسیار پایدار است و اغلب در برنامه های درجه حرارت بسیار پایین مانند فریزرهای با دمای بسیار پایین استفاده می شود.

محدوده دما (درجه حرارت سیم)	دقت (استاندارد)	محدودیت های ویژه خطا
454- تا 700 درجه فارنهایت (270- تا 370 درجه سانتی گراد)	C 1+/- یا  0.75%+/-	C 0.5 +/- یا 0.4٪

ترموکوپل نوع E

(نیکل-کروم/کنستانتان): نوع E دارای سیگنال قوی تر و دقت بیشتری نسبت به نوع K یا نوع J در محدوده دمای متوسط  F ​​1000 و کمتر است.

محدوده دما (درجه حرارت سیم)	دقت (استاندارد)	محدودیت های ویژه خطا
454- تا 1600 درجه فارنهایت (270- تا 870 درجه سانتی گراد)	C 1.7 +/- یا 0.5%+/-	C 1 +/- یا 0.4٪

ترموکوپل نوع N

(نیکروسیل/نیسیل): نوع N دارای محدودیت های دقت و دما مشابه نوع K است. نوع N کمی گرانتر است.

محدوده دما (درجه حرارت سیم)	دقت (استاندارد)	محدودیت های ویژه خطا
454- تا 2300 درجه فارنهایت (270- تا 392 درجه سانتی گراد)	C 2.2 +/- یا 0.75%+/-	C 1.1+/- یا 0.4٪

ترموکوپل های فلزی نوع (R، S و B )

ترموکوپل های با فلزات نجیب به دلیل قابلیت مقاومت در برابر درجه حرارت بسیار بالا در عین حفظ دقت و  طول عمر بالا انتخاب شده اند. آنها به طور قابل توجهی گران تر از ترموکوپل های base metal هستند.

ترموکوپل نوع S (پلاتین رادیوم 10%-پلاتین)

 از نوع S در کاربردهای درجه حرارت بسیار بالا استفاده می شود. معمولاً در صنایع بیوتکنولوژی و داروسازی یافت می شود. گاهی اوقات به دلیل دقت و ثبات بالا در کاربردهای دمای پایین نیز استفاده می شود.

محدوده دما (درجه حرارت سیم)	دقت (استاندارد)	محدودیت های ویژه خطا
58- تا 2700 درجه فارنهایت (50- تا 1480 درجه سانتی گراد)	C 1.5 +/- یا 0.25%+/-	C 0.6+/- یا 0.1٪

ترموکوپل نوع R (پلاتین رادیوم 13%-پلاتین)

نوع R در کاربردهای درجه حرارت بسیار بالا استفاده می شود. درصد بیشتری از رادیوم نسبت به نوع S دارد که باعث گران شدن آن می شود. نوع R از نظر عملکرد بسیار شبیه به نوع S است. گاهی اوقات به دلیل دقت و ثبات بالا در کاربردهای دمای پایین نیز استفاده می شود.

محدوده دما (درجه حرارت سیم)	استاندارد	محدودیت های ویژه خطا
1000- تا 1300 درجه سانتی گراد)	C 1.5 +/- یا  0.25%+/-	C 0.6+/-  یا 0.1٪

ترموکوپل نوع B (پلاتین رادیوم 30%-پلاتین رادیوم 6%)

 ترموکوپل نوع B در کاربردهای درجه حرارت بسیار بالا استفاده می شود. دارای بالاترین حد دما در بین ترموکوپل های ذکر شده است. سطح بالایی از دقت و ثبات را در دمای بسیار بالا حفظ می کند.

محدوده دما (درجه حرارت سیم )	دقت (استاندارد)	محدودیت های ویژه خطا
32 تا 3100 درجه فارنهایت ( 0 تا 1700 درجه سانتی گراد)	0.5+/-	0.25% +/-

کد رنگی انواع ترموکوبل در کشورهای مختلف

نحوه عملکرد ترموکوپل

کار ترموکوپل بر پایه سه اثر می باشد که به شرح زیر است:

اثر سیبک (Seebeck Effect): هنگامی که دو فلز متفاوت در دماهای مختلف به هم متصل می شوند و گرما به هر یک از فلزات داده می شود، جریان الکترون از فلز داغ به فلز سرد جریان می یابد. این حرکت الکترون منجر به ایجاد جریان در مدار می شود. اختلاف دمای بین فلزات باعث ایجاد اختلاف بالقوه بین آنها می شود.

اثر پلتیر (Peltier Effect): عکس اثر سیبک، اثر پلتیر است. این نشان می دهد که وقتی اختلاف پتانسیل بین دو فلز اعمال می شود، اختلاف دما بین فلزات متصل ایجاد می کند.

اثر تامسون (Thomson’S Effect): هرگاه دو فلز مختلف با هم ترکیب شوند، دو نقطه اتصال ایجاد می شود. در این شرایط  به دلیل اختلاف دما بین دو فلز، ولتاژی در رسانا ایجاد می شود.

سنسورهای ترموکوپل چگونه کار می کنند و وظیفه آن چیست؟

بنا بر بررسی های صورت گرفته، کارکرد ترموکوپل بسیار ساده بوده و هیچ پیچیدگی ندارد. در واقع هنگامی که در محل اتصال دو فلز ناهمسان مانند مس و آلیاز کنستانتان، تغییر دما رخ دهد، اختلاف پتانسیل بوجود می آید. که به این اختلاف، سیبک می گویند. در واقع این به معنای ایجاد گرادیان گرما در طول سیم های فلزی رسانا است که در طی آن نیروی محرکه الکتریکی نیز تولید و خارج می شود.

انواع محصولات ترموکوپل

ترموکوپل داخلی

عمومی ترین و پرکاربردترین نوع ترموکوپل، ترموکوپل داخلی است. از جمله مزایای پر طرفدار این ترموکوپل قابل تعویض بودن آن است.

ترموکوپل هددار

ترموکوپل هد دار نوع پرکاربردی از ترموکوپل ها است. در واقع وقتی که یک زوج سیم، بهم اتصال یابند، داخل پوشش محافظی قرار می­گیرند و اینگونه به ترموکوپل هد دار بدل می شود.

ترموکوپل با ترانسمیتر

این ترموکوپل، با مواد معدنی MI عایق شده و با جدید ترین نوع ترانسمیترها مجهز شده است. در محیطهای صنعتی و آزمایشگاهی هم کاربرد دارد.

ترموکوپل دمای بالا

ترموکوپل دمای بالا از جمله تجهیزات سنسوری اندازه گیری دماست که به فلز نجیب شناخته می­شود. از این ترموکوپل می توانید در دماهای بالا استفاده کنید و هیچ مشکل و محدودیتی ندارد.

ترموكوپل با سوكت

ترموکوپل با سکوت، در واقع نوع مجهز ترموکوپل است که شما می تعو.انید آن را به راحتی به کامپیوتر و یا ترمومتی متصل کنید.

ترموکوپل با سیم رابط

برای برقراری ارتباط بین سنسورهای RTD از ترموکوپل با سیم رابط استفاده می کنند. تا از افت ولتاژ جلوگیری شود.

ساختمان و اجزا تشکیل دهنده ترموکوبل

بر طبق سیبک، ساختمان ترموکوپل شکل می­گیرد. یعنی بر همین اساس دو سر فلز ناهمسان بهم متصل می­شود. به محل اتصال، نقطه گرم و یا Hot Junction  می گویند.  برای بررسی ساختمان اجزای تشکیل دهنده ترموکوپل، باید به دو نوع تقسیم بندی زیر دقت کنید:

• ساختمان داخلی: اجزاء تشکیل دهنده عبارتند از سیم، عایق ایزولاتور، ترمینال یا ترانسمیتر
• ساختار بیرونی: اجزاء تشکیل دهنده عبارتند از غلاف محافظ، هد، گلند

کاربرد ترموکوپل

ترموکوپل‌ها معمولاً در طیف وسیعی از کاربردها مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به طیف گسترده ای از مدل ها و مشخصات فنی، اما درک ساختار اساسی، عملکرد و محدوده‌ها برای تعیین بهتر نوع ترموکوپل و مناسب‌ترین آن برای اهداف و برنامه صنعتی و تجاری بسیار مهم است. در ادامه به مواردی از وظیفه ترموکوپل اشاره شده است:

• به عنوان سنسورهای دما در ترموستات در ادارات ، خانه ها، دفاتر و مشاغل استفاده می شود.
• در صنایع برای نظارت بر دمای فلزات مانند آهن، آلومینیوم و فلز استفاده می شوند.
• در صنایع غذایی برای کاربردهای انجمادی و دمای پایین استفاده می شوند. ترموکوپل ها به عنوان پمپ های حرارتی برای خنک کننده ترموالکتریک استفاده می گردند.
• برای آزمایش دما در کارخانجات مواد شیمیایی ، پتروشیمی و فراورده های نفتی استفاده می شود.
• در ماشین‌های گازی برای تشخیص شعله پیلوت مورد استفاده قرار می گیرند.

کاربرد ترموکوپل بر اساس نوع آن

ترموکوپل‌ها در طیف وسیعی از صنایع استفاده می شوند و مارش شاپ دارای اطلاعات راهنمایی کننده است که به شما کمک می کند مناسب‌ترین محصول را برای فرآیندهای خود تعیین کنید. جزئیات زیر مقدمه ای کوتاه بر انواع و موارد استفاده از ترموکوپل‌ها است.

نوع B	به طور گسترده در صنعت فولاد و آهن برای نظارت بر درجه حرارت و شیمی در طول فرآیند تولید فولاد استفاده می شود.
نوع C	به طور گسترده ای در وسایل نقلیه فضایی، راکتورهای هسته ای، گرمایش صنعتی یا هر جا که درجه حرارت ممکن است بسیار بالا رود، استفاده می شود. مناسب برای کوره های خلاء در دمای بسیار بالا و همچنین در تحقیقات فشار قوی استفاده می گردد.
نوع E	برای شرایط زیر صفر، اکسید کننده یا فاقد کنش های شیمیایی استفاده می شود. ایده آل برای کاربردهای سرمازا، دارویی و شیمیایی که در آن اندازه گیری های حیاتی در مقادیر کم مورد نیاز است.
نوع J	برای خلاء، عملیات بی اثر و کاهش جو توصیه می شود.
نوع K	برای اندازه گیری در انواع مختلف محیط مانند آب، محلول های شیمیایی ملایم، گازها و مناطق خشک استفاده می شود. در موتورها، بخاری های روغنی و دیگ‌های بخار یافت می شود. همچنین به عنوان دماسنج در بیمارستان‌ها و صنایع غذایی استفاده می گردد.
نوع N	دارای پایداری ترموالکتریک برجسته است. قابل استفاده در فضاهای خلاء یا کنترل شده. توسعه یافته برای جایگزینی نوع K در برنامه های هسته ای.
نوع R و نوع S	سنسورهای عملیات حرارتی و کنترل، صنایع نیمه هادی، تولید شیشه، فلزات آهنی و غیر آهنی.
نوع T	در نظارت بر غذا و برنامه های محیطی استفاده می شود.

ترموکوپل چگونه وصل و نصب می شود؟

• تنها دمایی که یک سنسور ترموکوپل، اندازه گیری می کند، دمای خودش است. پس بدانید که باید نقطه اتصال اندازه‌گیری جفت حرارتی را به همان دمای فرآیندی برسانید که قصد اندازه گیری آن را دارید.
• محل اندازه گیری باید در مکان و عمق درستی صورت بگیرد تا عدد نهایی دقیق باشد
• اندازه گیری دما با ترموکوپل به روش مستقیم صورت می گیرد. چرا که همیشه دما از نقطه گرم به سرد در جریان است . پس مطمئن شوید که محل اتصال اندازه گیری در عمق کامل غوطه ور شود.
• هد و یا کلگی ترموکوپل را در سرد ترین شرایط قرار دهید.
• هیچگاه نباید شعله به طور مستقیم با غلاف محافظ برخورد داشته باشد.
• برای اندازه گیری دماهای بالا، از ترموکوپل به صورت عمودی و ایستاده استفاده کنید.

در صورت اتصال کوتاه یا وقفه چه کاری انجام دهیم؟

در صورتی که دمای اندازه گیری گرم و دمای مرجع سرد باشد، ترموکوپل ولتاژ خروجی نخواهد داد. و یعنی ولتاژ آن برابر صفر است. در واقع در صورتی که اتصال کوتاه رخ دهد، دمای اندازه گیری شده دمای واقعی نیست بلکه دمای سر اتصال است.

انواع اتصال گرم در نقطه اندازه گیری دما ترموکوپل

• نوع اول: سیم ترموکوپل بیرون از غلاف محافظ: در این نوع، سیم های ترموکوبل به هم به وسیله جوش، متصل شده و بعد از آن به صورت مستقیم وارد فرایند اندازه گیری دما می شوند. در چنین موقعیتی سیم های مولد ترموالکتریک بدون حفاظ  هستند و سرعت جوابگویی، افزایش زیادی پیدا می‌کند. اما از طرفی دیگر، سیم های دماسنج در معرض آسیب و خوردگی هستند. به همین دلیل توصیه می‌شود تا غیر از شرایط ضروری، از این نوع استفاده نکنند.
• نوع دوم: سیم ترموکوپل متصل به غلاف محافظ: این مدل شایع ترین نوع اتصال در مولد ترموالکتریک است. در این شیوه سیم های جفت گرمایی و غلاف محافظ به هم متصل می‌شوند و نقطه اتصالی را در راس پراب تشکیل می دهند که یه مولد ترموالکتریک زمین معروف است. در این مدل سرعت پاسخ دهی بسیار عالی گزارش شده زیرا جفت گرمایی در تماس مستقیم با غلاف تماس قرار دارد.
• نوع سوم: سیم ترموکوپل جدا از غلاف محافظ: در این روش سیم های جفت گرمایی به هم متصل می شوند اما از غلاف محافظ ایزوله هستند.

لیست قوانین جفت های گرمایی

• رنج دمایی کارکرد در بلند مدت را مشخص کنید.
• به سازنده سنسورهای دما بگویید که حداکثر دمای لحظه ای چند درجه سانتیگراد است؟
• دقت اندازه گیری مورد نیاز چگونه است؟
• شرایط محیطی از قبیل وجود حلال های شیمیایی و نفتی که تعیین کننده جنس ماده سازنده غلاف محافظ آن خواهند بود را بیان کنید
• آیا سنسور دما نیازمند مقاومت در برابر لرزش می باشد؟
• شرایط نصب را مشخص کنید.

   انواع اتصالات ترموکوپل

ترموکوپل‌های (Grounded) متصل به زمین

 وقتی که هر دو سیم ترموکوپل و پوشش آن بهم جوش داده شود، در نوک پروب یک اتصال واحد، بوجود می آید. در واقع این نوع ترموکوپل های متصل به زمین هستند که انتقال حرارت را با سرعت خوبی انجام می دهند و از این جهت پاسخ مطلوبی نیز دارند.

ترموکوپل‌های (Ungrounded) غیرمتصل به زمین

 در این نوع ترموکوپل فقط دو سیم ناهمسان به یکدیگر جوش داده می­شوند. اما پوشش کاملا جداگانه است. این ترموکوپل ها نسبت به تداخلات الکتریکی حساسیات کمتری نشان می دهند.

ترموکوپل‌های (Exposed) بدون پوشش

بعد از اتصال دو سیم ترموکوپل، آن ها بدون پوشش و به صورت مستقیم وارد فرآیند می شود. این ترموکوپل ها نسب به خوردگی و اسیب بسیار حساس هستند.

ترموکوپل‌های (Ungrounded Uncommon) غیرمتداول غیرمتصل به زمین

در این ترموکوپل عناصر جدا از هم بوده و به صورت دوتایی به صورت پوشش جداگانه استفاده می شود.

تفاوت بین ترموستات و ترموکوپل چیست؟

در جدول زیر به تفاوت های این دو نوع سنسور پرکاربرد و محبوب می پردازیم:

ویژگی ها	ترموکوپل	ترموستات
محدوده دما	454- تا 3272 درجه فارنهایت	112- تا 302 درجه فارنهایات
محدوده قیمت	پایین	بالا
ثبات	ثبات کمتری را ایجاد می کند	ثبات متوسط را فراهم می کند
حساسیت	ترموکوپل حساسیت کمتری دارد	ترموستات بهترین ثبات را ارائه می دهد
خطی	متوسط	ضعیف
هزینه سیستم	بالا	متوسط

بیشتر بخوانید: “ ترموستات (THERMOSTAT) چیست و چه کاربردی دارد؟ ”

مزایا ترموکوپل‌

• دقت بالا
• مقاوم و قابل استفاده در محیط های با شرایط سخت، دشوار و دارای ارتعاش زیاد
• واکنش حرارتی سریع
• محدوده عملکرد گسترده در طیف وسیع دمایی
• هزینه کم و بسیار سازگار

معایب ترموکوپل‌

معایب ترموکوپل شامل موارد زیر است.

• غیر خطی بودن
• حداقل ثبات
• ولتاژ پایین
• نیازمند به رفرنس
• حداقل حساسیت
• کالیبراسیون سخت ترموکوپل

دماسنج ترموکوپل فلزی نسوز چیست؟

  ترموکوپل‌ها انواعی دارند ترموکوپل یا گرما جفت یک ابزار دقیق اندازه‌گیری دماست که بر اساس فرایند سیبک نیروی الکتروموتور دما را اندازه‌گیری می‌کند. انواعی از ترموکوپل‌ها قادرند تا هر چقدر افزایش دما را تحمل کنند و در این فرایند نه می‌سوزند و نه تغییر شکل می‌دهند. به همین دلیل به آنها ترموکوپل فلزی نسوز هم می‌گویند.

چگونه با دماسنج ترموکوپل برق تولید کنیم؟

برای اینکه با ترموکوپل برق تولید کنیم باید به دو جفت سیم متصل به هم حرارت دهیم در صورت حرارت دیدن جریان ایجاد می‌شود و به سمت آزاد دو سیم ناهمسان می رود. در واقع می‌توان گفت نیروی محرکه الکتریکی ایجاد شده که می‌توان آن را با ولت سنج اندازه‌گیری کرد.

کالیبراسیون Thermocouple چیست؟

  سنسورهای ترموکوپل برای اینکه بتوانند دما را تولید و اندازه‌گیری کنند به کالیبراسیون نیاز دارند چرا که کالیبراسیون به اندازه‌گیری دقیق کمک فراوانی می‌کند و تا حد زیادی خطا را کاهش می‌دهد.

چگونه ترموکوبل مناسب را انتخاب کنیم؟

  برای پیدا کردن ترموکوپل مناسب باید به سولل های زیر پاسخ دهید.

• کاربرد ترموکوپل را مشخص کنید.
• میزان بازدهی که قرار است ترموکوپل در آن قرار بگیرد چقدر است؟
• باید از چه مقدار مقاومت شیمیایی برخوردار باشد؟
• در برابر خوردگی و لرزش باید مقاوم باشد یا خیر؟
• سازگار بودن با تجهیزات تا چه حد قابل اهمیت است؟

زمان پاسخدهی Thermocouple صنعتی چیست؟

در واقع دیدیم که انواع ترموکوپل زمان پاسخ دهی متفاوتی دارند در واقع ثابت زمانی که یک سنسور از ۶۳.۲ درصد  به مرحله تغییر دما تا ۱۰۰ می‌رسد، در زمان پاسخدهی ترموکوپل موثر است هر چقدر قطر سیم کوچکتر باشد زمان پاسخ دهی نیز با سرعت بیشتری رخ می‌دهد.

تعویض حسگر ترموکوپل  (Thermocouple replacement)

گفتیم که از برجسته‌ترین مزیت ترموکوپل‌ها امکان تعویض سنسور است که بعد از خرابی می‌توان به راحتی آن را تعویض کرد سلامت سنسورها از طریق ترانسمیترها شناسایی می‌شود.

بررسی خرابی ترموکوپل و تست آن|عیب یابی ترموکوپل

 پس از نصب و سیم کشی ترموکوپل، در اول کار، عدد شاخص ترموکوپل کنتور را نشان می دهد. بعد از آن محدوده کنتور نشان داده می‌شود.  گاهی دستگاه خراب است و نیاز به تست دارد. از راه های زیر تست گیری انجام می‌شود. ترموکوپل باید از ترمینال ورودی دستگاه خارج شود و بعد از هر سیمی برای اتصال کوتاه و موقت ترمینال ورودی جفت حرارتی دستگاه استفاده شود. هنگامی که برق و  مقدار نمایشگر لوله دیجیتال روی متر حدود دمای اتاق است، یعنی سیم کشی داخلی باز است و ترموکوپل از همان نوع نیاز به تعویض دارد. امکان دارد که ترمینال ورودی دستگاه در هنگام حمل و نقل آسیب دیده باشد و ابزار باید تعویض شود.

۲) ترموکوپل را از دستگاه عیب دار جدا کنید و  جفت حرارتی متصل به دستگاه را با همان شماره شاخصی که معمولاً در کنار آن وجود دارد، جابه جا کنید.  پس از روشن شدن، هنگامی که لوله دیجیتال کنتور معیوب اصلی دمای المنت گرمایشی را نشان می دهد، به این معنی است که اتصال ترموکوپل، باز است.

۳) ترموکوپل خراب و آسیب دیده را از پروسه فرآیند خارج کنید و مولتی متر را روی فایل اندازه گیری قرار دهید و از میله های دو متری مولتی متر برای محاسبه دو سر ترموکوپل استفاده کنید. اگر مقدار مقاومت نشان داده شده روی مولتی متر  زیاد باشد، به این معنی است که اتصال داخلی سنسور باز است.

استفاده از ترموول برای محافظت از سنسور ترموکوپل

 ترموول ها از جمله ابزار محافظتی هستند که برای محافظت سنسورهای دما مانند ترموکوپل ها، ترمیستورها و ترمومترهای بی متال مورد استفاده قرار میگیرند. ترموول ها از آسیب های ناشی از فشار بالا، سرعت مواد و خوردگی جلوگیری می‌کنند و همچنین باعث افزایش طول عمر سنسور می شوند. از دیگر مزایای استفاده از ترموول ها در سیستم ها میتوان به جابه جایی آسان سنسورهای دما اشاره کرد.

متریال انواع غلاف های محافظ ترموکوپل

ترموکوپل هایی که غلاف ترموکوپل دارند، در واقع از یک غلاف فلزی بیرونی شکل گرفته اند که حاوی مواد داخلی عایق شده بوده. همچنین درون یک ترکیب سرامیکی با چگالی بالا، کابل عایق مواد معدنی که کابل MI نیز نامیده می شود، قرار دارد. ترموکوپل های حاوی غلاف ترموکوپل خم می شوند و ممکن است به شعاع حداقل پنج برابر قطر غلاف ترموکوپل خم شوند. از  دیگر متریال می‌توان مواد زیر را نام برد:

• آلیاژ ۶۰۰
• فولاد ضد زنگ ۳۱۶
• فولاد ضد زنگ ۳۰۴
• اینکونل ۶۲۵
• اینکونل ۶۰۰
• مولیبدن
• تیتانیوم

تفاوت بین RTD و ترموکوپل

 تفاوت ترموکوپل و سنسور RTD در اندازه‌گیری دما، میتوان به میانگین هزینه پرداختی بین این دو سنسور اشاره کرد. که RTD  قیمت بسیار بالاتری دارد. همچنین سنسور RTD با میانگین‌گیری روی کل سطح عنصر، دما اندازه‌گیری می‌شود و در ترموکوپل در نقطه جوش خوردن دو سیم به یکدیگر، انجام می‌شود.

مزیت های سنسور ترموکوپل در برابر حسگر دما مقاومتی RTD چیست؟

 ترموکوپل دماسنجی است که به دلیل جرم کوچک خو محل اتصال، خیلی سریع با دستگاهی که دمای آن اندازه‌گیری شده به تعادل گرمایی می‌رسد و می‌تواند تغییر دما را سریع‌تر به نمایش بگذارد. به طور کلی مزایایی دیگری مثل هزینه کم، مقاوم بودن، محدوده کاری وسیع، پایداری در حد قابل قبول و دقیق برای تغییرات دمایی بالا را شامل می‌شود.

کار ترموکوپل بخاری چیست ؟

اگر از بخاری‌های گازی استفاده می‌کنید باید برایتان پیش آمده باشد  که هنگام روشن کردن باید شمعک را کمی نگه دارید. این کار برای گرم کردن انواع ترموکوپل بخاری و گاز انجام می‌شود. از آنجایی که ترموکوپل‌ها از اتصال دو فلز غیر همجنس درست شده‌اند به وقت روشن شدن بخاری دو فلز ناهمسان با هم برخورد دارند که سبب ایجاد جریان الکتریکی می‌شود. ترموکوپل گاز از یک طرف به پیلوت بخاری و از طرف دیگر به بویین متصل است. جریان الکتریسیته، واشر پلاستیکی مسیر بویین را پایین قرار می‌دهد و مسیر گاز را باز می‌کند.

 کاربرد ترموکوپل در اجاق گاز

نحوه کار ترموکوپل در اجاق گاز همانند ترموکوپل بخاری بوده و شمعک اجاق برای روشن شدن باید مدتی نگهداشته شود.

سخن نهایی

حسگر تشخیص دمای ترموالکتریکی مداربسته شامل دو سیم ناهم‌جنس است، که در یک انتها به هم متصل شده‌اند و به آن گرما جفت یا ترموکوپل می‌گویند. این دستگاه برای اندازه گیری دما کاربرد دارد. برای مشاهده سایر تجهیزات اندازه گیری دما نظیر ترانسمیتر دما، برچسب نشان گر دما یا ترمومتر می توانید به سایت مارش شاپ سر بزنید.

سوالات متداول

کار ترموکوپل چیست؟

کار ترموکوپل، اندازه گیری دما بوده است. همچنین به وسیله آن میتوان تولید برق نمود.

طرز کار ترموکوپل چیست؟

روش کار ترموکوپل اصلا پیچیده نیست. بلکه بر اساس قاعده سیبک بر اتصال دو سیم همسان ولتاژ جریان میابد.

انواع ترموکوبل از لحاظ شکل ظاهری کدامند؟

ترموکوبل ها رو می توان از نظر شکل ظاهری به دو دسته سیمی و  ترموکوپل سرامیکی دسته بندی کرد.

تفاوت بین ترموکوپل نوع J و K چیست؟

ترموکوپل های نوع J  و K در سنسورهای خود با یکدیگر تفاوت دارند. در واقع سنسورهای این دو نوع ترموکوپل محدوده دمایی متفاوتی را پوشش می دهند و دقت متغیری دارند. از ترموکوپل های نوع K برای کاربردهایی با دمای بالا استفاده می کنند.

دماسنج ترموکوپل چه کاربردی در صنایع مختلف دارد؟

دماسنج ترموکوپل در بسیاری از صنایع آزمایشگاهی و صنعتی کاربرد دارد.

ترموکوپل توانایی سنجش چه بازه دمایی را دارد؟

ترموکوپل انواع متفاوتی دارد که هرکدام توانایی تحمل بازه دمایی متفاوتی از خود نشان می‌دهند.

چرا در ترموکوپل به دو نوع فلز متفاوت نیاز است؟

برای اینکه جریان برقرار شود.

تفاوت ترموکوپل صنعتی با مدل ساده آن چیست؟

ترموکوپل ها در انواع صنعتی و ساده تولید می‌شوند که نوع صنعتی آن کمی بزرگتر بوده و قدرت پاسخگویی خوبی از خود نشان می‌دهد‌.