ترموکوپل (Thermocouple) چیست؟

ترموکوپل یکی از مهم ترین و رایج ترین ابزار برای اندازه گیری دما در صنایع مختلف است. مکانیسم ترموکوپل (Thermocouple) را بر اساس پدیده سیبک (Seebeck) طراحی کرده‌اند. در سیبک اختلاف دما بین دو نقطه به ولتاژ تبدیل می شود. در واقع ، ترموکوپل سنسوری برای اندازه گیری دما به شمار می رود. سوکت ترموکوپل متناسب با مدل ترموکوپل انتخاب می شود. محدوده اندازه گیری دما در ترموکوپل بین ۱۸۰ تا ۱۸۰۰ درجه سانتی گراد است. از ترموکوپل در صنایع مختلف برای تولد لوازم و ابزارهای گازسوز استفاده می شود. در واقع ، ترموکوپل وسیله ای برای ایمن سازی تجهیزات گازسوز است.

انواع ترموکوپل

انتخاب نوع سوکت ترموکوپل به نوع و مدل ترموکوپل شما بستگی دارد. ترموکوپل ها انواع مختلفی دارند و به هشت دسته Type K, J, E, T, N, B, S, R تقسیم می‌شوند.  هرکدام از این ترموکوپل ها ویژگی خاص خود را دارند. در ساخت ترموکوپل از غلاف ایمنی استفاده می شود ، زیرا اثر خوردگی را به میزان زیادی کاهش می دهد.

ترموکوپل نوع J

جنس به کار رفته در این وسیله از  فلز آهن ( Fe ) و آلیاژهای مس- نیکل Cu-Ni کنستانتان (Constantan) است. . رنج دمایی این وسیله بین °۱۸۰- سانتیگراد و °۸۰۰+ سانتیگراد است. سوکت آن نیز متناسب با جنس و میزان دمای آن ساخته می شود.

در صنایع تولید قالب های پلاستیک های ریز از این نوع ترموکوپل استفاده می شود. حساسیت ترموکوپل تیپ J به اندازه ی ۵۱µV/°C  است. دقت کنید که در مکان هایی که اکسیداسیون وجود دارد ، به دلیل وجود آهن از این نوع ترموکوپل استفاده نکنید .

ترموکوپل نوع E

این ترموکوپل با استفاده از فلزات Ni-Cr (کرومل) و Cu-Ni (کنستانتان (Constantan) ساخته می‌شود. رنج عملکرد دمایی آن ، بین °۴۰- سانتیگراد و °۹۰۰+ سانتیگراد است.  ترموکوپل نوع E با ۶۲µV/°C  بیشترین حساسیت را دارد. سوکت ترموکوپل نیز متناسب با میزان دما و در کاربردهای خلاء و همچنین مواردی که سنسور در آنها حفاظت نشده است ، طراحی و ساخته می شود.

ترموکوپل نوع  K

ترموکوپل نوع K به دلیل  استفاده از مس ، خاصیت ضد اکسیداسیون دارد  ،لذا  برای کوره‌هایی که اکسیداسیون در آنها رخ می‌دهد ، مناسب است. این ترموکوپل از پرکاربردترین و متداول ترین نوع ترموکوپل است.  جنس به کار رفته در این نوع ترموکوپل از سیم فلزی Ni-Crبه نام تجاری کرومل (Chromel) و (Ni-Al) نام تجاری آلومل  (Alumel) ساخته شده است. دمای این ترموکوپل بین  °۲۵۰ سانتیگراد و °۱۳۰۰ سانتیگراد  است. عملکرد این ترموکوپل به نوع مواد ساخته شده و ظاهر آن دارد.  سوکت ترموکوپل نوع K  نیز رنج دمای ۴۰- تا ۲۵۰+ درجه را دارد.  نوع میله ای آن قادر به اندازه‌گیری تا محدوده ۱۳۰۰ درجه است. حساسیت ترموکوپل تیپ K تقریبا  ۴۱µV/°C  است  و معمولا در دماهای بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.

میزان حساسیت این ترموکوپل، ۴۶µV/°C  است.  سوکت آن با توجه به میزان دما و حساسیت آن ساخته می شود.

ترموکوپل نوع N

ترموکوپل نوع N از فلزهای Ni-Cr-Si (به نام تجاری نیکروسیل) و Ni-Si-Mg  به نام تجاری نیسیل (Nisil) ساخته می‌شود. محدوده دمائی آن بین °۲۷۰- سانتیگراد و °۱۳۰۰+ سانتیگراد است. این ترموکوپل در برابر اکسید شدن در دماهای بالا مقاومت زیادی دارد. حساسیت این ترموکوپل،  ۳۰µV/°C است. سوکت این ترموکوپل متناسب با جنس و میزان دمای آن ساخته می شود.

ترموکوپل نوع B ,S ,R

این ترموکوپل ها با استفاده از Pt-Rh (پلاتین – رادیوم) با ترکیبات مختلف ساخته می شود. قیمت این ترموکوپل ها نسبت به سایر مدلهای دیگر بسیار کمتر است. میزان حساسیت این ترموکوپل ها حدود ۱۰µV/°C و محدوده دمایی آن تقریبا °۵۰- سانتیگراد  و °۱۷۵۰+ سانتیگراد است. سوکت این ترموکوپل متناسب با جنس و میزان دمای آن طراحی می شود. از این ترموکوپل ها در صنایع شیشه و فولاد و برای اندازه گیری دمای بالا استفاده می شود.

ترموکوپل نوع T

این ترموکوپل از مس Cu و آلیاژ Cu-Ni کنستانتان (Constantan) ساخته می‌شود. رنج عملکرد دمایی این نوع ترموکوپل، بین °۲۵۰- سانتیگراد و °۴۰۰+ سانتیگراد است. قیمت این ترموکوپل نسبت به سایر مدلهای آن پایین تر است. جنس به کار رفته در ترموکوپل نوع T به گونه ای است که مقاومت کافی در برابر رطوبت دارد.

سوکت ترموکوپل چیست؟

سوکت ترموکوپل یا همان کانکتور ، ابزاری است که سبب اتصال بین دو سر سیم ترموکوپل می شود. این سوکت با توجه به نوع ترموکوپل و آلیاژهای مختلف آن انواع مختلفی دارد. سوکت ترموکوپل و اتصال آن به ترموکوپل سبب محافظت در برابر خطرات ناشی از خطرات و نویزهای الکتریکی می شود.

با توجه به اینکه از ترموکوپل برای اندازه گیری دما استفاده می شود ، در صورتی که از سوکت متناسب با آن استفاده نشود ، اتصال این دو فلز سبب ایجاد ترموکوپل ثانویه می شود ، در نتیجه در اندازه گیری دما خطا رخ می دهد. برای اینکه بتوانید از سوکت مناسب در ترموکوپل استفاده کنید ، باید انواع آن را بررسی کنید و سپس با توجه به نوع ترموکوپل ، سوکت مورد نظر خود را تهیه کنید. انتخاب سوکت مناسب برای ترموکوپل سبب افزایش میزان بازدهی در ترموکوپل می شود.

سوکت های ترموکوپل در مدل ها و اندازه های مختلف و مطابق با استانداردهای جهانی ساخته می‌شوند. سوکت ترموپل را از مواد متفاوتی مانند مس ، طلا ، پلاتین ، نقره ، تنگستن و مولیبدن می سازند. متریال سوکت ترموکوپل باید تحمل دمای مناسب ترموکوپل را داشته باشد. در سوکت ترموکوپل معمولا از ترکیب طلا و قلع در آبکاری آن استفاده می شود.

واحد اندازه گیری سیم سوکت ترموکوپل

اندازه سیم های سوکت با واحد اینچ یا سانتی متر اندازه گیری می شود. سوکت ها در قالب های مخصوص خود دسته بندی می شوند. این قالب ها متناسب با موارد مصرف و شرایط محیطی طراحی و استفاده  می شوند. از مهمترین قالب های سوکت می توان به قالب های استاندارد یا بزرگ ، قالب های مینیاتوری یا کوچک ، قالب های روبردی ، قالب های پنلی بزرگ ، قالب های پنلی کوچک و قالب های پنلی بزرگ اشاره کرد.

در صورتی که در مکان هایی هستید که دسترسی ساده‌ای ندارید و یا فضای کافی برای اتصال الکتریکی وجود ندارد ، می توانید از ترموکوپل باسوکت مناسب آستفاده کنید. از طریق سوکت تعبیه شده می توانید به راحتی اتصال کابل رابط و ترموکوپل را برقرار کنید. در صورت بروز مشکل ، صدمات احتمالی و یا اتصال های الکتریکی می توانید ترموکوپل و سوکت را تعمیر یا تعویض کنید.  یکی از انواع سوکت ترموکوپل سوکت نری و مادگی است.

سوکت نری و مادگی، متناسب با جنس بدنه سرامیکی و بدنه ترمواست با محدوده دمای۳۹۲ تا ۷۹۷  درجه فارنهاییت طراحی شده و با جنس اصلی بدنه دستگاه مطابقت دارد.

جهت خرید انواع ترموکوپل به فروشگاه دلتاصنعت مراجعه نمایید.

ترموکوپل صنعتی چیست؟

ترموکوپل صنعتی از مهمترین ابزارها و تجهیزات تشخیص دما است. در بیشتر پروژه های صنعتی از این وسیله استفاده می شود. ترموکوپل از دو فلز یکسان و یک شکل به هم متصل شده، ساخته می شود. نگهداری آسان و راحت، قیمت مناسب، سرعت عمل، ابعاد کوچک و اطمینان در تشخیص صحیح سبب شده است از این وسیله در صنعت های مختلف استفاده شود. در ادامه به معرفی انواع ترموکوپل صنعتی خواهیم پرداخت

با توجه به اینکه در فعالیتهای مختلف صنعتی نیاز به ایجاد شرایط دمایی خاص است، از این وسیله بسیار استفاده می شود. با توجه به اینکه ترموکوپل های صنعتی در شرایط سخت صنعتی، تجاری یا خانگی مورد استفاده قرار می گیرند، بسیار محکم و با دقت تولید می شوند. با توجه به نوع استفاده و دمای مورد نیاز ترموکوپل های مختلفی تولید می شود.

جهت کسب اطلاعات بیشتر درباره انواع ترموکوپل کلیک نمایید.

نحوه کارترموکوپل چگونه است؟

زمانی که دو سر فلزی ترموکوپل به یکدیگر متصل می شود، جریان ضعیفی ایجاد می شود. این جریان به سمت سیم ها می رود. در این حالت، ترموکوپل در هر دمایی ولتاژ مشخصی تولید می کند. زمانی که این ولتاژ را اندازه گیری کنیم، می توانیم دمای محل اتصال را به صورت دقیق تشخیص دهیم. در واقع، ولتاژی که به وسیله ترموکوپل تولید می شود توسط ترمومتر به دما تبدیل می شود.

یکی از بهترین روش ها برای سنجش دقیق دما استفاده از ترموکوپل است. برای اندازه گیری دمای کوره ها، دودکش ها، سیستم های تولید کننده دارو، مواد غذایی و… از این وسیله استفاده می شود.

طول عمر ترموکوپل صنعتی

با توجه به اینکه کاربردهای ترموکوپل متفاوت است، به همین دلیل نمی توانیم طول عمر دقیقی برای آن در نظر بگیریم. به این نکته توجه کنید که چند سال استفاده مداوم ممکن است که سیگنال خروجی ترموکوپل را ضعیف و عملکرد صحیح آن را کاهش دهد. هزینه خرید ترموکوپل خیلی بالا نیست. سعی کنید پس از ۳ سال ترموکوپل را تعویض کنید.

 انواع ترموکوپل صنعتی

 ترموکوپل نوع S

یکی از انواع ترموکوپل صنعتی ، ترموکوپل نوع S می باشد. این ترموکوپل ویژگی ها و خصوصیات خاص خود را دارد. آلیاژهای به کار رفته در آن از نوع پلاتینیوم و رادیوم است. برای سنجش دما تا ۱۶۰۰ درجه سانتی گراد می توانید از این نوع ترموکوپل استفاده کنید. این نکته را در نظر بگیرید که از این نوع ترموکوپل برای سنجش دمای ۶۳۰ تا ۱۰۶۴ درجه سانتی گراد استفاده می شود.  ترموکوپل نوع s  از پرکاربردترین نوع ترموکوپل در رنج دمای بالا محسوب می شود.

سیم به کار رفته در این ترموکوپل در اندازه نیم و ۳۵ صدم میلی متر است. از سرامیک های آلسینت یا پیتوگراس برای غلاف این ترموکوپل با توجه به محدوده دمایی استفاده می شود.

ترموکوپل نوع R

در رنج دماهای خیلی بالا از این ترموکوپل استفاده می شود. با توجه به اینکه درصد رادیوم آن نسبت به سایر مدل های ترموکوپل های دیگر بیشتر است، قیمت بالاتری نیز دارد. ترموکوپل نوع R دقت و ماندگاری بیشتری نسبت به ترموکوپل نوع S دارد.  در صورتی که رنج دمای محیط بالای ۱۴۰۰ تا ۱۵۵۰ درجه سانتی گراد است، از این ترموکوپل استفاده کنید. ترموکوپل نوع R در مقایسه با نوع S  حساسیت پایین تری دارد، به همین دلیل برای دماهای بالا به کار می رود.

مزایا ترموکوپل نوع R

• قابلیت به کارگیری در دماهای صفر تا ۱۴۸۰ درجه سانتی گرا
• دارای مقاومت بسیار بالا در دماهای بالا و دقت در هنگام محاسبه دما

معایب ترموکوپل نوع  R

• قیمت بالا
• حساس در برابر ضربه
• عدم امکان اندازه گیری دمای منفی

ترموکوپل نوع N

این ترموکوپل یکی از  ابزارهای بسیار دقیق در اکثر پروژه ها است.  مواد به کار رفته در آن از نوع الکتریکی است که به وسیله دو فلز به یکدیگر متصل می شوند.  زمانی که حرارت به محل اتصال این دو فلز می رسد، جریان ضعیفی به سمت سیم ها می رود. ولتاژ تولید شده به وسیله ترموکوپل به وسیله ترمومتر به دما تبدیل می شود.

ترموکوپل نوع N در دماهای بالا استفاده می شود. این وسیله از پرکاربردترین سنسورهای اندازه گیری به شمار می رود. فلز به کار رفته در این ترموکوپل نیکروسیل و نیسیل است که قادر است محدوده دمایی بین منفی ۲۷۰ درجه و مثبت ۱۳۰۰ درجه را اندازه گیری کند.

ترموکوپل نوع k

این وسیله از پردکاربردترین ترموکوپل برای اندازه گیری دماهای مختلف است. نیکل به کار رفته در آن مقاومت بالایی در برابر ضربه دارد و به همین دلیل در مصارف گوناگون به کار می رود. فلز به کار رفته در آن آلومل و کرومل است.

سر مثبت این ترموکوپل از ترکیب نود درصد نیکل و ده درصد کرومیوم و  سر منفی آن نیز دارای ۹۵ درصد نیکل، ۲درصدآلومینیوم، ۲ درصد منگنز و ۱درصد سیلیکون است‌.

ترموکوپل نوع K به دلیل تشخیص محدوده بالای دما و قیمت مناسب آن از پرکاربردترین نوع ترموکوپل است. مدل های مختلف این ترموکوپل شامل سیمی، کلگی دار و فلنچ دار است.

ترموکوپل نوع B

یکی دیگر از انواع ترموکوپل صنعتی ترموکوپل نوع B می باشد. استحکام و تداوم این ترموکوپل نسبت به سایر ترموکوپل ها به دلیل داشتن نقطه ذوب بالاست. ترموکوپل نوع B بالاترین دقت در تشخیص دما را دارد و به همین دلیل در صنایع مختلف از آن بیشتر استفاده می شود. در محیط های خنثی و اکسدی قادر به تشخیص دما تا ۱۷۰۰ درجه سانتی گراد است.

عناصر تشکیل دهنده ترموکوپل نوع B

این ترموکوپل از آلیاژهای مخصوصی تشکیل شده است. یکی از دلایل مقاومت بالای آن جنس سیم های به کار رفته در آن است. سر مثبت این ترموکوپل از ۷۰ درصد پلاتین و ۳۰ درصد رادیوم و سر منفی آن از ۹۴ درصد پلاتین و ۶ درصد رادیوم ساخته شده است.

ترموکوپل تیپ B، نسبت به سایر ترموکوپل ها دقت و سرعت بیشتری دارد. ضریب خطای آن در تشخیص دما بسیار کم است.

ترموکوپل نوع Pt100

یکی از پرکاربردترین نوع ترموکوپل است. این ترموکوپل از حروف  PT که بیانگر استفاده از پلاتینیوم است تشکیل شده است. عدد ۱۰۰ نیز نشان دهنده این است که در دمای صفر درجه سانتی گراد، سنسورهای آن تا ۱۰۰ اهم مقاومت دارد.  در صنایع مختلف از این نوع ترموکوپل برای سنجش میزان حرارت و اتصالات سری و غلاف  استفاده می شود.

ترموکوپل pt100 به سه گروه فیلمانی، شیشه ای و سرامیکی تقسیم می شود. نوع آن با توجه به شرایط و دمای محیط، میزان شوک پذیری محصولات و بررسی عوامل محیطی دیگر مورد استفاده قرار می گیرد.

جهت خرید انواع ترموکوپل، به فروشگاه دلتاصنعت مراجعه فرمایید.

منبع: zaya

مزایا و معایب ترموکوپل:

در میان انواع ترموکوپل های موجود در بازار ترموکوپل نوع K یکی از پر مصرف ترین ها می باشد، ازعلت های اینکه این مدل بسیار پر مصرف است، داشتن مقاومت زیاد در مقابل خوردگی و محدوده دمایی گسترده آن می باشد. محدوده دمایی آن ازحداقل دمای ۲۰۰- درجه سانتی‌گراد تا حداکثر دمای ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد می باشد.

مواد تشکیل دنده  ترموکوپل مدل K عبارت انداز نیکل ۹۰ درصد و کرومیوم ۱۰ درصد که سرمثبت آن را تشکیل داده است و نیکل ۹۵ درصد ،آلومینیوم ۲درصد، منگنز۲ درصد، سیلیکون ۱ درصد که سرمنفی آنرا تشکیل داده است.

مقدارحساسیت مدلK  تقریبا معادل ۴۱  µv/°c می باشد.

در استانداردهای کشورهای مختلف، سیم‌های مثبت و منفی در ترموکوپل نوع k رنگ‌های متفاوتی را به خود اختصاص می دهند.

ترموکوپل نوع k مزایا و معایب

ازمزایای این مدل می توان به موارد زیر اشاره کرد:

مزایا ترموکوپل:

قیمت پایین نسبت دیگرمدل های موجود در بازار

به دلیل آلیاژ استفاده شده دراین مدل امکان پایداری تا دمای بالا وشرایط خودرودگی زیاد را به این مدل می دهد، لذا در کوره ها که اکسیداسیون رخ می دهد مناسب تر می باشد..

خطی سازی مناسب برای تبدیل emf به دما

این مدل مقاومت بسیار خوبی در برابر اکسید شدن تا دمای ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد دارا می باشد.

معایب ترموکوپل:

ترموکوپل نوع k دارای گستره خطایی بیشتری به نسبت دیگر ترموکوپل‌ها است.

ضعف در محیط‌هایی که ریسک اکسید شدن وجود دارد

 دراین مدل  مشخصه‌های emf در مقایسه با ترموکوپل ‌تیپ های مدل   ( B,R,S) قدیمی میباشد.