ترموکوپل
ترموکوپل ها یکی ازمتداول ترین نوع تجهیزات ابزار دقیق جهت اندازه گیری الکتریکی دما در صنعت های مختلف کاربرد دارند. مکانیزم ترموکوپل ها این گونه می باشد که بر اساس پدیده سیبک (Seebeck) که اختلاف دما بین دو نقطه را به ولتاژ تبدیل می کنند.
درواقع ترموکوپل یک نوع مولد برق می باشد، ترموکوپل ها از دو فلز غیرهم‌جنس تشکیل شده اند که از یک طرف به یکدیگر متصل شده اند.
برای اینکه بتوان توسط ترموکوپل برق تولید کرد بایستی محل اتصال دو فلز را حرارت داد. و در دو سر دیگر این فلز که آزاد می باشد و به جایی متصل نیست برق تولید می شود. البته برقی که به این صورت تهیه می‌شود بسیار کم و نا چیز است.
هنگامیگه به محل اتصال این دو مفتول حرارت داده شود، اختلاف پتانسیلی در دو سر این مفتول‌ها بوجود می‌آید. این اختلاف پتانسیل تابع میزان حرارت اعمال شده می باشد، بنابراین با بررسی میزان ولتاژ خروجی می‌توان درجه حرارت اعمال شده توسط ترموکوپل را تشخیص داد، در حقیقت ترموکوپل یک ترانسدیوسر از نوع خود مولد می باشد که از اتصال دو یا چند فلز از جنس های متفاوت تشکیل شده باشند.
کاربرد ترموکوپل
با این که سال های زیادی از تولید و استفاده ترموکوپل ها می گذرد اما همواره این تجهیزات از بهترین سنسورها برای اندازه گیری دما محسوب می شوند.
به این دلیل که قادر هستند تا با نقطه مورد نظر تماس برقرار نموده و دما را بصورت پتانسیل الکتریکی انتقال می‌دهند و ولتاژ با اتصال به اندیکاتور محاسبه و به صورت دما نمایش دهند.
از این ترموکوپل ها جهت اندازه گیری دماهای بالا (پخت محصولات سرامیکی) استفاده می کردد، در واقع ترموکوپلها در دمای پایین داری دقت لازم نیستند اما برای سنجش و اندازه گیری دماهای بالاتر از ۵۰۰ درجه سانتیگراد یک گزینه مناسب محسوب می شوند.
همچنین ترموکوپلها در صنعت دارای کاربردهای بسیار زیادی هستند، یکی از مهم ترین کاربرد های ترموکوپل ها در صنایع تولید لوازم گازسوز می باشد. بنابراین از ترموکوپل برای ایمن سازی تجهیزات گاز سوز در مواردی که شعله گاز به دلایلی مثلا باد خاموش می شود، برای قطع کردن گاز و جلوگیری از انتشار آن استفاده می کنند.
ترموکوپل وسیله بسیار مفیدی در کنترل حرارت یا استفاده بعنوان کنترلر می‌باشد زیرا قادر به ایجاد ولتاژ و جریان الکتریسته در اثر دریافت حرارت می باشد. از جمله کاربردهای آن می توان به قطع کننده جریان گازاشاره نمود.
انواع ترموکوپل
ترموکوپلها دارای تیپ های متنوع برای اندازه گیری دما می‌باشند بطور مثال تیپهای R – S – B با قابلیت اندازه گیری دما در محدوه ۲۰۰- الی ۱۸۰۰ و تیپهای L – K- J با قابلیت اندازه گیری دما در محدوده ۱۸۰- الی ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد را دارا می باشند.
ولتاژ بوجود آمده در دوسر انتهایی ترموکوپل در هر صورت میلی ولت و رفتار الکتریکی هر ترموکوپل بسته به نوع آلیاژ سیم‌های آن تابع و در هر تیپ منبطق بر یکدیگر می باشد.
یکی از انواع آن ترکیب آلیاژکروم و نیکل می‌باشد. همچنین برای جلوگیری از آسیب دیدن ترموکوپل آن را درون غلاف فلزی یا سرامیکی قرار می‌دهند.
روش جوشکاری دوسر ترموکوپل تابع ضوابط خاص می باشد به همین دلیل نباید در هنگام عملیات جوشکاری فلز یا احیاناً نیمه‌هادی دیگری در فرایند جوش دخالت نماید در غیر اینصورت رفتار ترموکوپل هرگز رفتار استاندارد تعریف شده تابع جداول مربوطه نخواهد بود.
مزایای ترموکوپل
- سادگی
- استحکام و دوام بالا جهت مصارف صنعتی
- قیمت مناسب
- دارای دقت بالا
- هزینه کم
- مقاوم بودن
- محدوده کاری وسیع
- اندازه کوچک
- پاسخ سریع
این نوع ترموکوپل ها محدوده دمایی که اندازه گیری می کنند بسیار وسیع و گسترده می باشد، همچنین در شرایط محیطی متفاوت قابل استفاده می باشند.
علاوه بر این ترموکوپل ها دارای سرعت پاسخ دهی خوب و مناسبی بدلیل ثابت زمانی کوچک می باشند، مزیت اصلی ترموکوپل ها محدوده وسیع اندازه گیری آنها می باشد که به طور اسمی از ۱۸۰- تا ۱۸۰۰+ درجه سانتیگراد را در برمی گیرد، یکی دیگر از امتیاز ترموکوپلها، عملکرد خطی آنها در محدوده اندازه گیری دما می باشد.
معایب ترموکوپل
- تماسی بودن که در معرض اغتشاش و شوک قرار دارد
- غیر خطی بودن
- دارای دقت متوسط
- خروجی خیلی ضعیف در حد میلی ولت
- حساس نسبت به نویز الکتریکی
علاوه براین از ترموکوپل در مکان هایی که لرزش یا ضربه وجود دارد برای محافظت از سنسور از روکشی بنام ترموول یا غلاف استفاده می کنند که باعث کاهش سرعت پاسخگویی دستگاه می شود.
انواع ترموکوپل از نظر نوع متریال
ترموکوپل نوع N
ترموکوپل نوع K
ترموکوپل نوع J
ترموکوپل نوع E
ترموکوپل نوع T
ترموکوپل نوع J
این ترموکوپل از فلز آهن (Fe) و آلیاژهای مس – نیکل Cu – Ni (کنستانتان Constantan) ساخته می شود.
رنج دمایی این ترموکوپل بین -180°C و 800°C می باشد. به این دلیل که آهن این ترموکوپل امکان و احتمال اکسید شدن را دارا می باشد ،از آن در صنایع قالب ریزی پلاستیک بیشتر استفاده می شود.
حساسیت ترموکوپل نوع J ، به اندازه ی 51 µV/°Cمی باشد. از ترموکوپل نوع J بهتر است در مکان هایی که امکان اکسیداسیون وجود داشته باشد استفاده نشود دلیل آن هم وجود نوع آهن بکار رفته در این ترموکوپل ها می باشد.
ترموکوپل نوع K
این نوع ترموکوپل از سیم فلزی Ni-Cr (به نام تجاری کرومل Chromel) و Ni-Al (به نام تجاری آلومل Alumel) ساخته می شود.
این ترموکوپل ارزان قیمت می باشد و همچنین یکی از پرکاربردترین و متداولترین نوع ترموکوپل ها محسوب می شود. رنج عملکرد دمایی آن بین −250 °C و1300 °C (این رنج است با این حال این رنج مطلق نیست و بسته به سازنده و نوع ظاهری آن متفاوت خواهد بود . ترموکوپل های سیمی شکل نوع K رنج 40- تا 250 درجه می باشد و نوع میله ای آن قادر به اندازه گیری تا محدوده 1300 درجه می باشد).
حساسیت ترموکوپل تیپ K تقریبا 41 µV/°C می باشد و در دماهای بالا می توان از آن استفاده نمود. به دلیل استفاده از مس در ساخت این ترموکوپل نوع K بخاطر داشتن خاصیت ضد اکسیداسیون، در کوره هایی که واکنش اکسیداسیون رخ می دهد مناسب می باشد.
ترموکوپل نوع N
این ترموکوپل از فلزهای Ni-Cr-Si و Ni-Si-Mg (به نام تجاری نیسیل Nisil) ساخته و تولید می گردد.
محدوده دمائی آن ها بین -270°C و +1300 °C در نظر گرفته شده است. حساسیت این ترموکوپل، 30 µV/°C می باشد و در دماهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد.
همچنین تحمل این نوع سنسور یعنی تایپ N در مقابل اکسید شدن در دماهای بالا در مقایسه با تایپ K بهتر می باشد.
تماس فوری(مشاوره و خرید)