ترموکوپل چیست؟

ترموکوپل‌ها متداول ترین تجهیز جهت اندازه گیرهای الکتریکی دما در صنعت هستند. مکانیزم ترموکوپل‌ها بر اساس پدیده سی بک (Seebeck) که اختلاف دما بین دو نقطه را به ولتاژ تبدیل می کنند می باشد.

مزایای ترموکوپل:

از مزایای آن ها می توان به سادگی، قیمت مناسب، استحکام و دوام بالا جهت مصارف صنعتی و دقت مناسب اشاره کرد. محدوده اندازه گیری دما توسط ترموکوپل‌ها وسیع بوده و در شرایط محیطی متفاوت قابل استفاده می باشند. ترموکوپل‌ها دارای سرعت پاسخ دهی خوبی بدلیل ثابت زمانی کوچک می باشند. از معایب ترموکوپل‌ها، غیر خطی بودن، تماسی بودن (در معرض اغتشاش و شوک و …)، دقت متوسط را می توان نام برد. 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 باعث کاهش سرعت پاسخگویی می شود.

انواع ترموکوپل:

ساختمان ترموکوپل‌ها با استفاده از اتصال یک فلز و آلیاژ تولید می شوند و با همین مکانیزم ساده قادر به اندازه گیری دما به راحتی در رنج وسیعی از ۲۷۰- تا حدود ۱۸۰۰ درجه می باشند. ترموکوپل‌ها انواع مختلفی دارند که طبق جنس فلز و آلیاژ آن به شش دسته ذیل تقسیم می شوند.

۱- ترموکوپل نوع K :

این ترموکوپل از سیم فلزی Ni-Cr (به نام تجاری کرومل Chromel ) و Ni-Al (به نام تجاری آلومل Alumel) ساخته می شود. این ترموکوپل‌ها ارزان قیمت است و یکی از پرکاربردترین و متداولترین نوع ترموکوپل‌ها می باشد. رنج عملکرد دمایی آن بین −۲۵۰ °C و۱۳۰۰ °C (این رنج مطلق نیست و بسته به سازنده و نوع ظاهری آن متفاوت خواهد بود بطور مثال ترموکوپل‌های سیمی شکل نوع K رنج ۴۰- تا ۲۵۰ درجه می باشد و نوع میله ای آن قادر به اندازه گیری تا محدوده ۱۳۰۰ درجه هستند). حساسیت ترموکوپل تیپ K تقریبا ۴۱ µV/°C است و معمولا در دماهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد. ترموکوپل‌ها نوع K بخاطر استفاده از مس خاصیت ضد اکسیداسیون دارد لذا در کوره ها که اکسیداسیون رخ می دهد مناسب است.

۲- ترموکوپل نوع J :

این ترموکوپل از فلز آهن ( Fe ) و آلیاژهای مس- نیکل Cu-Ni (کنستانتان Constantan ) ساخته می شود. رنج دمایی این ترموکوپل‌ها بین -۱۸۰°C و ۸۰۰°C است. به دلیل احتمال اکسید شدن آهن این ترموکوپل، در صنایع قالب ریزی پلاستیک استفاده می شود. حساسیت ترموکوپل‌ها نوع J ، به اندازه ی ۵۱ µV/°Cاست. در ترموکوپل‌های نوع J به علت وجود آهن در مکانهایی که امکان اکسیداسیون وجود دارد بهتر است استفاده نشود.
۳- ترموکوپل نوع E:
این نوع از ترموکوپل‌ها با استفاده از فلزات Ni-Cr (کرومل) و Cu-Ni (کنستانتانConstantan ) ساخته می شود. رنج عملکرد دمایی آن، بین −۴۰ °C و ۹۰۰°C است. این ترموکوپل‌ها با ۶۲ µV/°C بیشترین حساسیت را دارد و می توان از آن در کاربردهای خلاء و مواردی که سنسور در آن حفاظت نشده، استفاده کرد.

۴- ترموکوپل نوع T :

این ترموکوپل از مس Cu و آلیاژ Cu-Ni (کنستانتان Constantan) ساخته می-شود. رنج عملکرد دمایی این نوع ترموکوپل‌ها، بین −۲۵۰ °C و ۴۰۰°C است. این ترموکوپل‌ها نسبتا ارزان و برای کاربردهای با دمای پایین مناسب است و در برابر رطوبت مقاوم است. حساسیت این ترموکوپل‌ها، ۴۶ µV/°C است. ترموکوپلهای نوع T در صنعت به دلایل زیر بیشتر مورد استفاده می گیرد :

• نسبت به تمام انواع ترموکوپل‌ها خطی تر است

• رنج درجه حرارت مناسبی دارد

• همچنین از حساسیت خوبی برخوردار است

۵- ترموکوپل نوع N :

این ترموکوپل‌ها از فلزهای Ni-Cr-Si (به نام تجاری نیکروسیل) و Ni-Si-Mg (به نام تجاری نیسیل Nisil) ساخته می شود. محدوده دمائی آن بین -۲۷۰°C و +۱۳۰۰ °C است. حساسیت این ترموکوپل‌ها، ۳۰ µV/°C است و معمولا در دماهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین تحمل این سنسور در برابر اکسید شدن در دماهای بالا بهتر نوع K می باشد.

۶- ترموکوپل نوع R، S و B :

این ترموکوپل‌ها با استفاده از Pt-Rh (پلاتین – رادیوم) با ترکیبات مختلف ساخته می شود (تفاوت این سه نوع در میزان پلاتین آنهاست). قیمت آن¬ها بالا و حساسیت آن بسیار کم و در حدود۱۰ µV/°C و محدوده دمایی آن تقریبا -۵۰ °C و +۱۷۵۰ °C است. انواع این ترموکوپلها در اندازه گیری با دمای بالا بطور مثال در صنعت شیشه و فولاد به کار می روند.

در انتخاب ترموکوپل موارد زیر بایستی مورد توجه قرار گیرد :

1. رنج دمائی کارکرد ترموکوپل‌

2. تیپ ترموکوپل

3. طول ترموکوپل

4. جنس غلاف ترموکوپل

5. دقیق بودن ترموکوپل و کلاس دقت آن

6. نوع سرامیک به کار برده شده در ترموکوپل