ترموکوپل چیست؟
ترموکوپل ها یکی از اساسی ترین و متداول ترین تجهیزات ابزار دقیق در صنعت می باشند که به منظور اندازه گیری دما به کار می روند. مکانیسم ترموکوپل را بر اساس پدیده سیبک طراحی نموده اند که در این عملکرد اختلاف دما بین دو نقطه را به ولتاژ تبدیل می کنند. در صورتی که قصد داشته باشیم تعریف جامع تری را بیان کنیم ترموکوپل را به عنوان سنسوری برای اندازه‌گیری دما می شناسند.
مزایای ترموکوپل:
می توان اینطور گفت که ترموکوپل ها ابزارآلاتی ساده با استحکام، مقرون به صرفه و با دوام به منظور استفاده در مصارف صنعتی می باشند. این دستگاه ها می توانند محدوده دمای گسترده تری را اندازه گیری کنند و در شرایط محیطی متفاوت قابل استفاده می باشند. ترموکوپل ها دارای سرعت پاسخ دهی خوبی به دلیل ثابت زمانی کوچک می باشند.
معایب ترموکوپل ها:
- غیر خطی بودن
- تماسی بودن (در معرض اغتشاش و شوک و …)
- دقت متوسط
- جهت استفاده ترموکوپل در مکان هایی که لرزش یا ضربه وجود دارد برای محافظت از سنسور از روکشی بنام ترموول یا غلاف استفاده می شود که موجب کاهش سرعت پاسخگویی می شود.
نحوه عملکرد ترموکوپل چگونه است؟
زمانی که دو سیم متشکل از فلزات متفاوت در هر دو انتها به هم وصل می شوند و یکی از انتها گرم می شود، یک جریان مداوم وجود دارد که در مدار ترموالکتریک جریان می یابد. اگر این مدار در مرکز شکسته شود، ولتاژ مدار مدار باز (ولتاژ Seebeck) تابعی از دمای اتصال و ترکیب دو فلز است. این بدان معناست که وقتی اتصال دو فلز گرم می شود یا خنک می شود، ولتاژ تولید می شود که می تواند با درجه حرارت ارتباط داشته باشد.
انواع ترموکوپل از نظر نوع متریال:
بر اساس ترکیبات ممکن از فلز ها، می توان تعداد بیشماری ترموکوپل ساخت ولی در عمل تعداد ترموکوپل ها مشخص و محدود است. ترموکوپل ها ازفلزات پایه یا فلزات خاص تشکیل شده اند.
ترموکوپل هایی که از فلزات پایه ساخته شده اندبه شرح زیر می باشند:
- ترموکوپل نوع K
- ترموکوپل نوع J
- ترموکوپل نوع T
- ترموکوپل نوع N
- ترموکوپل نوع E
و ترموکوپل هایی که از فلزات خاص تشکیل شده اند به قرار زیر هستند:
- ترموکوپل نوع S
- ترموکوپل نوع R
- ترموکوپل نوع B
هر یک ازانواع ترموکوپل هایی که به آن اشاره کردیم، رنج اندازه گیری دمایی خاص خودشان را دارند و برای صنعت و کاربرد خاصی مناسب هستند.
نکات مهم هنگام استفاده از ترموکوپل صنعتی:
- معمولا عمق ورود ترموکوپل صنعتی ۱۰ برابر قطر غلاف آن است.
- ترموکوپل نباید در معرض نور آفتاب یا حرارت مستقیم باشد.
- در محیط هایی که حرارت بالا است، ترموکوپل باید به حالت عمودی مورد استفاده قرار گیرد.
- سیم های قطور و طویل عمر بیشتر و سیم های نازک و کوتاه پاسخ دهی سریع تری دارند.
- ترموکوپل نباید در معرض آب یا روغن قرار بگیرد.
تفاوت ترموکوپل صنعتی با مدل ساده آن چیست؟
تفاوت ترموکوپل صنعتی با نوع ساده آن در دقت بالا و سرعت و توان اندازه گیری آن می باشد. در مدل های ساده آن اندازه‌گیری دما بین ۱۸۰- تا ۱۸۰+ است اما در مدل های صنعتی این قابلیت ارتقا یافته و تشخیص دما از ۲۷۰- تا ۲۵۰۰+ درجه سلسیوس را دارد که این قابلیت ها بسته به نوع پیکربندی آن قابل استفاده است. این دستگاه ها از توانایی های فوق العاده‌ای برخوردار هستند اما در عین حال از ساختار ساده‌ای برخوردار هستند. در ساخت مدل های صنعتی از آلیاژ های مختلفی استفاده می شود.
جزئیات کاربردی انتخاب ترموکوپل:
وقتی تجهیزی تعویض می شود ممکن است عملکرد تجهیز قدیمی و جدید متفاوت باشد. در تعویض ترموکوپل ها و RTD ها مشکلات مشابهی وجود دارد که عبارتند از:
- اگر ترموکوپل نصب شده با ترموول اتصال نداشته باشد، در انتهای ترموول یک فاصله هوایی به وجود می آید که روی پاسخ زمانی ترموکوپل تاثیر می گذارد و باعث تفاوت بین دمای اندازه گیری شده و دمای واقعی می شود. برای حل این مشکل می توان از یک Thermopaste استفاده کرد و آن را در نقطه ایی که اندازه گیری دما انجام می شود قرار داد.
- در مواقعی که ترموکوپل نصب شده در ترموول تعویض می شود باید نوک ترموول تمیز شود زیرا احتمال دارد در طی تعویض یا به مرور زمان موادی در ته ترموول جمع شوند و باعث جدایی ترموکوپل از ترموول شده و مانع انتقال حرارت شوند.
- مشکل دیگر زمانی است که ترموکوپل جدید نسبت به ترموکوپل قدیمی جنس متفاوتی دارد. این مساله روی زمان پاسخ تاثیر می گدارد و هر چند روی دقت تاثیر ندارد ولی می تواند روی پایداری سیستم حلقه بسته تاثیر بگذارد.
- مشکل دیگر مربوط به زمین کردن است. دقت و پاسخ ممکن است بین تجهیزات زمین شده و زمین نشده متفاوت باشد.
- با تعویض ترموکوپل ها، ممکن است نیاز به تعویض کابل های الحاقی نیز وجود داشته باشد. کشش و تنش و استهلاک کابل می تواند روی دقت تاثیر بگذارد.
برای تهیه این محصول و دریافت مشاوره بیشتر می توانید با ما در تهران ابزار در تماس باشید.