ترموکوپل چیست:
ترموکوپل یک حسگر برای اندازهگیری دما است. ترموکوپل تشکیل شده است از دو سیم فلزی غیر هم جنس که در یک سر به هم جوش داده شدهاند تا یک نقطه اتصال (junction) ایجاد شود. این نقطه اتصال، جایی است که دما اندازهگیری میشود. وقتی این نقطه اتصال با تغییر دما مواجه میشود، یک ولتاژ تولید میشود. این ولتاژ با استفاده از جداول مرجع ترموکوپل (Thermocouple reference tables) میتواند تفسیر شده و دما محاسبه شود.
انواع ترموکوپل
ترموکوپلها در انواع مختلفی وجود دارند، مانند نوع J، K، T، E، R، S و B که از ترکیبات مختلفی از فلزات ساخته شدهاند. هر نوع آنها دارای محدوده خاصی از نظر دما، مقاومت در برابر لرزش و مواد شیمیایی، و سازگاری با کاربردهای مختلف است.
ترموکوپل (Thermocouple)، به بیان ساده یک سنسور اندازه گیری دما است که از دو نوع فلز مختلف (نا هم جنس) در ساخت آن استفاده میشود. در واقع این دو فلز در انتها به یکدیگر متصل هستند و زمانی که نقطه اتصال این دو سیم گرم و یا سرد می شود، یک ولتاژ کوچک متناسب با دما در آن ایجاد می شود. در نهایت با استفاده از جدول های مرجع میزان دمای سیال محاسبه می شود.
ترموکوبل یک سنسور بسیار ساده، مقاوم و مقرون به صرفه است که در دامنه گسترده ای از کاربردهای اندازه گیری دما استفاده می شود.
ساخت و تولید این تجهیزات در انواع مختلفی مانند پراب های ترموکوپل به همراه کانکتور، ترموکوپل های مادون قرمز (Infrared thermocouple)، ترموکوپل با سیم برهنه و یا حتی تنها سیم تولید می شوند.
thermocouple ها با توجه به ویژگی های مختلف تکنیکی و انواع مدل های آن در کاربردهای مختلفی استفاده می شوند. اما دانستن نحوه عملکرد، ساختار و بازه های آن، امر بسیار مهمی در تشخیص نوع و متربال مناسب برای یک کاربرد خاص هستند.
عملکرد ترموکوپل
زمانی که دو سیم غیریکسان که هردو انتها به یکدیگر متصل می شوند، در اثر گرمادهی به دو انتهای آن، در این مدار ترموالکتریک یک جریان پیوسته ایجاد می شود. اگر این مدار از وسط شکسته و باز شود، ولتاژ مدار باز بوجود آمده (ولتاژسیبک یا See beck Voltage) تابعی از دما و ترکیب دو فلز است. که این به این معنی است که ایجاد گرما و یا سرما در نقطه اتصال دو سیم، سبب ایجاد ولتاژ متناسب با دما در دو سر دیگر سیم ها می شود.
ترموکوپلها در صنایع مختلفی از جمله تولید برق، نفت و گاز، داروسازی، بیوتکنولوژی، سیمان، کاغذ و مقوا و بسیاری دیگر استفاده میشوند. همچنین، به طور رایج در دستگاههای روزمره مانند اجاقها، فرنها و توسترها نیز به کار میروند.
دلایل انتخاب ترموکوپل شامل قیمت نسبتاً پایین، تحمل در دماهای بالا، محدودههای گسترده اندازهگیری دما و مقاومت در محیطهای سخت میباشد.
اجزای داخلی ترموکوپل
انواع ترموکوپل صنعتی
۱. ترموکوپل نوع K :
(Nickel-Chromium / Nickel-Alumel):
دستهبندی: ترموکوپل نوع K یکی از رایجترین انواع است.
ویژگیها: این نوع سنسور دما ارزان قیمت، دقیق، قابل اعتماد و دارای دامنه دمایی وسیعی است.
دامنه دما:
سیم ترموکوپل نوع K: -454 تا ۲,۳۰۰ درجه فارنهایت (-۲۷۰ تا ۱,۲۶۰ درجه سانتیگراد)
سیم اکستنشن، ۳۲ تا ۳۹۲ درجه فارنهایت (۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد)
دقت (کدامیک بزرگتر باشد):
استاندارد: ± ۲.۲ درجه سانتیگراد یا ± ۰.۷۵ درصد
محدوده خطاهای ویژه: ± ۱.۱ درجه سانتیگراد یا ۰.۴ درصد
–> مشاهده قیمت ترموکوپل نوع K و مشاوره و خرید ترموکوپل نوع K
۲. ترموکوپل نوع J :
(Iron/Constantan)
دستهبندی: ترموکوپل نوع J نیز بسیار رایج است.
ویژگیها: این نوع دارای دامنه دمایی کوچکتری است و عمر مفید کوتاهتری در دماهای بالاتر نسبت به نوع K دارد. اما در مورد هزینه و قابلیت اعتماد با نوع K برابر است.
دامنه دما:
سیم این نوع J: -346 تا ۱,۴۰۰ درجه فارنهایت (-۲۱۰ تا ۷۶۰ درجه سانتیگراد)
سیم اکستنشن، ۳۲ تا ۳۹۲ درجه فارنهایت (۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد)
دقت (کدامیک بزرگتر باشد):
استاندارد: ± ۲.۲ درجه سانتیگراد یا ± ۰.۷۵ درصد
محدوده خطاهای ویژه: ± ۱.۱ درجه سانتیگراد یا ۰.۴ درصد
۳. ترموکوپل نوع T :
(Copper/Constantan)
دستهبندی: ترموکوپل نوع T یک نوع بسیار پایدار است و معمولاً در برنامههای دمایی بسیار پایین مانند کریوژنیک یا فریزرهای بسیار پایین استفاده میشود.
دامنه دما:
سیم آن از نوع T: -454 تا ۷۰۰ درجه فارنهایت (-۲۷۰ تا ۳۷۰ درجه سانتیگراد)
سیم اکستنشن، ۳۲ تا ۳۹۲ درجه فارنهایت (۰ تا ۲۰۰ درجه سنوع T Thermocouple (Copper/Constantan): نوع T یک ترموکوپل بسیار پایدار است و معمولاً در کاربردهای دمایی بسیار پایین مانند کریوژنیک یا فریزرهای بسیار پایین استفاده میشود.
دامنه دما:
سیم آن نوع T: -454 تا ۷۰۰ درجه فارنهایت (-۲۷۰ تا ۳۷۰ درجه سانتیگراد)
سیم اکستنشن، ۳۲ تا ۳۹۲ درجه فارنهایت (۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد)
دقت (کدامیک بزرگتر باشد):
استاندارد: ± ۱.۰ درجه سانتیگراد یا ± ۰.۷۵ درصد
محدوده خطاهای ویژه: ± ۰.۵ درجه سانتیگراد یا ۰.۴ درصد
۴. ترموکوپل نوع E :
(Nickel-Chromium/Constantan)
دستهبندی: ترموکوپل نوع E سیگنال قویتر و دقت بالاتری نسبت به نوع K یا J در محدوده دمایی متوسط ۱,۰۰۰ درجه فارنهایت و کمتر دارد.
دامنه دما:
سیم آن از نوع E: -454 تا ۱,۶۰۰ درجه فارنهایت (-۲۷۰ تا ۸۷۰ درجه سانتیگراد)
سیم اکستنشن، ۳۲ تا ۳۹۲ درجه فارنهایت (۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد)
دقت (کدامیک بزرگتر باشد):
استاندارد: ± ۱.۷ درجه سانتیگراد یا ± ۰.۵ درصد
محدوده خطاهای ویژه: ± ۱.۰ درجه سانتیگراد یا ۰.۴ درصد
۵. ترموکوپل نوع N :
(Nicrosil / Nisil)
دستهبندی: ترموکوپل نوع N دقت و محدوده دمایی مشابهی با نوع K دارد. اما در مقایسه با نوع K، نوع N کمی گرانتر است.
دامنه دما:
سیم آن از نوع N: -454 تا ۲,۳۰۰ درجه فارنهایت (-۲۷۰ تا ۳۹۲ درجه سانتیگراد)
سیم اکستنشن، ۳۲ تا ۳۹۲ درجه فارنهایت (۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد)
دقت (کدامیک بزرگتر باشد):
استاندارد: ± ۲.۲ درجه سانتیگراد یا ± ۰.۷۵ درصد
محدوده خطاهای ویژه: ± ۱.۱ درجه سانتیگراد یا ۰.۴ درصد
۶. ترموکوپلهای فلزی نجیب (نوع S، R و B):
دستهبندی: ترموکوپلهای فلزی نجیب برای تحمل دماهای بسیار بالا و حفظ دقت و عملکرد در دماهای بالا استفاده میشوند.
ویژگیها: این سنسور ها دارای دقت بسیار بالا هستند و در کاربردهایی که نیاز به اندازهگیری دما در محدوده بالا و قابلیت اطمینان بالا است، مناسب هستند.
دامنه دما:
نوع S: 32 تا ۲,۹۱۲ درجه فارنهایت (۰ تا ۱,۶۰۰ درجه سانتیگراد)
نوع R: 32 تا ۳,۲۷۲ درجه فارنهایت (۰ تا ۱,۸۰۰ درجه سانتیگراد)
نوع B: 32 تا ۳,۵۷۲ درجه فارنهایت (۰ تا ۱,۹۷۲ درجه سانتیگراد)
دقت (کدامیک بزرگتر باشد):
استاندارد: ترموکوپل نوع S و R: ± ۱.۵ درجه سانتیگراد یا ± ۰.۲۵ درصد، نوع B: ± ۰.۵ درصد
محدوده خطاهای ویژه: نوع S و R: ± ۰.۷۵ درجه سانتیگراد یا ± ۰.۱۵ درصد، نوع B: ± ۰.۲۵ درصد