کاربرد ترموکوپل چیست و انواع آن کدام است؟

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 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 جهت در این مطلب به این حسگر محبوب و پرکاربرد می پردازیم و انواع آن، قواعد عملکردی، ساختار، کاربردها و مزایا و معایب آن را برخواهیم شمرد. همچنین جهت مشاهده قیمت و خرید ترموکوپل کلیک کنید

ترموکوپل چیست؟

ترموکوپل رایج‌ترین نوع سنسور دما است. 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.

اگر نیاز به ترموکوبل دارید به صفحه ” خرید ترموکوپل ” مراجعه کنید.

انواع ترموکوپل

انواع گسترده ای از ترموکوپل‌ها وجود دارد که از مواد و فلزات مختلف ساخته شده‌اند که دامنه های مختلف دما و حساسیت های مختلف را امکان پذیر می کند. انواع مختلف با حروف انگلیسی دسته بندی می شوند. رایج ترین نوع K است.

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: 454- تا 2300 درجه فارنهایت (270- تا 1260 درجه سانتیگراد)

دقت:

استاندارد: C 2.2+/- یا 0.75%+/-

محدودیت های ویژه خطا: 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: 346- تا 1400 درجه فارنهایت (210- تا 760 درجه سانتی گراد)

دقت:

استاندارد: C 2.2+/- یا 0.75%+/-

محدودیت های ویژه خطا: 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: 454- تا 700 درجه فارنهایت (270- تا 370 درجه سانتی گراد)

دقت:

استاندارد: C 1+/- یا 0.75%+/-

محدودیت های ویژه خطا: 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: 454- تا 1600 درجه فارنهایت (270- تا 870 درجه سانتی گراد)

دقت:

استاندارد: C 1.7 +/- یا 0.5%+/-

محدودیت های ویژه خطا: 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: 454- تا 2300 درجه فارنهایت (270- تا 392 درجه سانتی گراد)

دقت:

استاندارد: C 2.2 +/- یا 0.75%+/-

محدودیت های ویژه خطا: C 1.1+/- یا 0.4٪

ترموکوپل های فلزی (نوع S ، R 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: 58- تا 2700 درجه فارنهایت (50- تا 1480 درجه سانتی گراد)

دقت:

استاندارد: C 1.5 +/- یا 0.25%+/-

محدودیت های ویژه خطا: 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: 58- تا 2700 درجه فارنهایت (50- تا 1480 درجه سانتی گراد)

دقت:

استاندارد: C 1.5 +/- یا 0.25%+/-

محدودیت های ویژه خطا: 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:

نوع ترموکوپل درجه سیم سیم ترموکوپل درجه ، 32 تا 3100 درجه فارنهایت ( 0 تا 1700 درجه سانتی گراد)

دقت:

استاندارد: 0.5+/-

محدودیت های ویژه خطا: 0.25% +/-

نحوه عملکرد ترموکوپل

ترموکوپل بر پایه سه اثر کار می کند:

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.