ترموکوپل چیست و چگونه کار می کند؟
ترموکوپل ها (Thermocouple) که با نام هایی از قبیل: جفت های حرارتی، گرماجفت، جفت های گرمایشی، ترموکوبل، حسگر و سنسور سنجش دما شناخته می شوند، رایج ترین تجهیزات اندازه گیری دما هستند که به زبان ساده از دو فلز غیر هم جنس تشکیل شده و این دو فلز از یک سر به هم متصل شده اند. هنگامی که نقطه اتصال این دو فلز گرم می شود، در اثر “پدیده سیبک (seebeck)”، ولتاژی در دو سر آزاد آن، ایجاد می گردد. این اختلاف ولتاژ با میزان دمای نقطه اتصال رابطه مستقیم دارد و می توان با استفاده از این پدیده میزان دمای نقطه اتصال را اندازه گیری نمود. خیلی از شما عزیزان درخواست داشته اید تا مقاله ای جامع در خصوص انواع ترموکوپل ها بنویسیم و درباره های کارکردهای آن، تایپ ها و نحوه کالیبراسیون آن ها توضیح دهیم. خوب الوعده وفا. ما در این مقاله به طور جامع و کامل این نوع از سنسورهای دما را مورد بررسی قرار داده و بسیاری از سوالات و پرسش های شما عزیزان را پاسخ داده ایم. امیدواریم این نوشته بتواند اطلاعات شما را در خصوص یکی از محبوب ترین و کاربردی ترین تجهیزات برقی ، کامل کند و بتوانید براساس اطلاعات صحیح و درست، سنسور موردنظرتان را تهیه کنید.
انواع ترموکوپل هایی که از فلز پایه (Base Metal) ساخته شده اند:
نوع K: این نوع از دماسنج ها، رایج ترین نوع از دماسنج های حرارتی هستند که به طور گسترده در صنایع مختلف استفاده می گردند و محدوده دمایی وسیعی دارند. سنسورهای های نوع K از آلیاژهای پایه نیکل ساخته شده که در برابر خوردگی مقاوم بوده و تقریباً برای کلیه مصارف صنعتی و نیمه صنعتی مناسب هستند. پایه مثبت (+) که با رنگ زد مشخص شده اند، غیر مغناطیسی است. پاها منفی(-) که با رنگ قرمز مشخص شده، مغناطیسی است. شما می توانید از میان فلزات پایه معمولی که از عملیات دمای بالا پشتیبانی می کنند، انتخاب خود را انجام دهید. از این ترموکوپل ها، برای استفاده در محیط های اکسیدی یا خلا در دمای تا ۱۳۷۲ درجه سانتیگراد (۲۵۰۱٫۶ درجه فارنهایت) استفاده می شوند.
نوع J: این تایپ از حسگرهای دما را می توان بعد از تایپ K، پرکاربردترین سنسور برای مصارف صنعتی و نیمه صنعتی در نظر گرفت. طراحی مناسب برای استفاده در محیط های اکسیدی و محیط های خلا تا دمای ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد (۲۱۹۲ درجه فارنهایت) با اندازه گیج سیم ضخیم تر. در دمای بالاتر از ۵۴۰ درجه سانتیگراد (۱۰۰۰ درجه فارنهایت)، سیمی که از جنس آهن است، به سرعت اکسید شده و عمر مفید سیم های با اندازه های ظریف را محدود می کند.
سنسورهای ترموکوپل چگونه کار می کنند؟
یک جفت گرمایی یا ترموکوپل (Thermocouple)، ابزاری مخصوص اندازه گیری است و برای سنجش دمای بدنه تجهیزات مختلف و اجزاء درونی آن و انواع مواد مختلف طراحی شده است. یک جفت گرمایی از دو رشته سیم از جنس دو فلز متفاوت ساخته شده است. زمانی که این دو سیم به یکدیگر متصل شوند، یک مدار را تشکیل می دهند. این مدار باعث ایجاد دو اتصال الکتریکی جدا از هم می شود. یکی از اتصال ها در جایی تشکیل شده که درجه حرارت بایستی اندازه گیری شود. این قسمت به نام اتصال گرم یا اتصال اندازه گیری نامیده می شود. اثر ترموالکتریک یا پدیده سیبک چیست؟ + قوانین Thermocouple برای اینکه روش کار و قوانین سنسورهای دما را بدانید، می بایست پدیده سیبک و قوانین جفت های گرمایشی را به خوبی بشناسید. برای ساخت ترموالکتریک می بایست به دو سر ابتدایی فلزهای ناهمنام به هم متصل شده از قبل، دما بدهیم. در این صورت در نقطه اتصال دو فلز اختلاف پتانسیل ترموالکتریک خواهیم داشت. حال یک سوال بسیار مهم: آیا می دانید چرا در این نقطه اختلاف پتانسیل ایجاد می شود؟ دلیل اصلی، سرعت میانگین الکترون های آزاد فلزات می باشد.
ترموکوپل چگونه وصل می شود؟
طول کابل جبران ساز ترموکوپل به دلیل مقاومت داخلی پایین آن در درجه دوم اهمیت قرار دارد. با این حال، با طول کابل طولانی تر با سطح مقطع کوچک، مقاومت ترموکوپل یا کابل جبران ساز می تواند مقادیر نسبتاً بالایی را در نظر بگیرد. برای جلوگیری از نمایش خطاهای نمایشگر، مقاومت داخلی مدار ورودی دستگاه ارزیابی باید حداقل ۱۰۰۰ برابر بیشتر از مقاومت سنسور ترموکوپل متصل باشد. فقط می توان از کابل های جبران ساز از همان مواد خود عنصر یا با خواص ترموالکتریک مشابه استفاده کرد، در غیر این صورت یک گشتاور جدید در نقطه اتصال ایجاد می شود. کابل جبران باید تا اتصال مرجع گذاشته شود. هنگام اتصال ترموکوپل ها، قطبیت را رعایت کنید.
