تعریف ترموکوپل	سنسوری برای اندازه‌گیری دما که از دو فلز غیرهم‌جنس تشکیل شده و بر اساس اختلاف دما ولتاژ تولید می‌کند.
کاربرد اصلی	اندازه‌گیری دقیق و سریع دما در محیط‌های صنعتی، آزمایشگاهی، پزشکی، فضایی، و صنایع الکترونیک.
انواع اصلی ترموکوپل	J، K، T، E (فلز پایه)، R، S، B (فلز قیمتی).
ویژگی‌های انواع	- نوع J: آهن و کنستانتان، دمای 0 تا 750 درجه سانتی‌گراد.
	- نوع K: نیکل-کروم و آلومل، دمای -200 تا 1200 درجه سانتی‌گراد.
	- نوع R و S: پلاتین و پلاتین-رودیوم، دمای 0 تا 1600 درجه سانتی‌گراد.
مزایای ترموکوپل	- دامنه دمایی وسیع (200- تا 2000+ درجه سلسیوس).
	- دقت بالا و پایداری.
	- پاسخ‌دهی سریع.
	- مقاومت در محیط‌های سخت.
معایب ترموکوپل	- تأثیر طول سیم بر دقت.
	- نیاز به کالیبراسیون دوره‌ای.
	- غیرخطی بودن خروجی.
	- تأثیرپذیری از محیط (رطوبت، خوردگی).
تفاوت با RTD	RTD دقت بالاتر و پایداری طولانی دارد اما دامنه دمایی محدودتر و پاسخ‌دهی کندتر نسبت به ترموکوپل دارد.
کاربردهای خاص	- صنایع فضایی: اندازه‌گیری دما در شرایط خلاء و دماهای بالا یا نزدیک صفر مطلق.
	- پزشکی: سرما درمانی و برودت‌سنجی.
	- الکترونیک: نظارت بر دما در تولید نیمه‌رساناها.
نگهداری و عیب‌یابی	- تمیزکاری دوره‌ای.
	- بررسی سیم‌ها و اتصالات.
	- کالیبراسیون منظم.
	- تست مقاومت و خروجی ولتاژ.
مزایای نسبت به RTD	- هزینه پایین‌تر.
	- بازه دمایی وسیع‌تر.
	- مقاومت بیشتر در شرایط سخت محیطی.
قوانین عملکرد	بر اساس اختلاف دمایی بین دو فلز و اثر سیبک، ولتاژ تولید می‌شود که متناسب با دما است.

ترموکوپل چیست؟ ترموکوپل یک سنسور دمای پرکاربرد است که از اتصال دو فلز غیرهم‌جنس تشکیل شده و با توجه به اختلاف دما، ولتاژی متناسب تولید می‌کند. هدف استفاده از ترموکوپل، اندازه‌گیری دقیق و سریع دما در محیط‌های مختلف صنعتی و آزمایشگاهی است. انواع ترموکوپل برای کاربردهای مختلف صنعتی و آزمایشگاهی طراحی شده‌اند و هر کدام ویژگی‌ها و محدوده دمایی خاص خود را دارند. در ادامه به طور مفصل تر به دو سوال ترموکوپل چیست و چه انواعی دارد، خواهیم پرداخت.

سنسور دما یا ترموکوپل چیست؟

ترموکوپل یک سنسور دما صنعتی است که برای اندازه‌گیری دما به کار می‌رود. این سنسور از دو سیم ناهم‌جنس ساخته شده است که با یکدیگر جوش خورده‌اند و اتصالی را تشکیل می‌دهند.

این اتصال در جایی قرار دارد که دما قرار است اندازه‌گیری شود. وقتی که دما در این اتصال تغییر می‌کند، یک ولتاژ تولید می‌شود. برای محاسبه دما، این ولتاژ با استفاده از جدول‌های مرجع ترموکوپل تبدیل می‌شود. در ادامه به طور مفصل به سوال ترموکوپل چیست پاسخ داده می شود و انواع ترموکوپل نیز معرفی خواهد شد.

وبسایت processparameters در مورد چیستی و کاربرد ترموکوپل اینگونه می نویسد:

A thermocouple is simply a sensor that is used for measuring temperature. This design of sensor consists of two dissimilar metal wires which are joined together at one end, connected to an instrument that is capable of accepting a thermocouple input and measure the reading

ترموکوپل یک سنسور است که برای اندازه گیری دما استفاده می شود. این طراحی حسگر شامل دو سیم فلزی غیرمشابه است که در یک انتها به هم متصل شده اند و به وسیله ای متصل می شوند که قادر به پذیرش ورودی ترموکوپل و اندازه گیری است.

در واقع، ترموکوپل به عنوان یک سنسور حساس و دقیق برای اندازه‌گیری دما در انواع صنایع و برنامه‌های مختلف استفاده می‌شود. انواع ترموکوپل «فلز پایه» J و K و T و E هستند و به عنوان رایج‌ترین انواع ترموکوپل‌ها شناخته می‌شوند. برای پاسخ کامل تر به سوال ترموکوپل چیست ویدئو زیر را ببینید.

ترموکوپل ها و انواع آن ها یا سنسورهای دما در تایپ های گوناگون و مدل های مختلف در دنیا به چند نام شناخته میشوند. از جمله این نام ها جفت حرارتی، سنسور حرارتی یا حسگر گرمایشی میباشد.

 

ترموکوپل پلاتین

 

مقایسه انواع ترموکوپل ها

نوع ترموکوپل	دقت	حساسیت (µV/°C)	محدوده دمایی (°C)	کاربرد
K (کرومل/آلومل)	±2.2°C یا ±0.75%	39 تا 41	-200 تا 1260	صنایع عمومی، کوره‌ها و تجهیزات گرمایشی
J (آهن/کانستانتان)	±2.2°C یا ±0.75%	50 تا 60	-210 تا 1200	محیط‌های خلأ و اکسایشی، ابزارهای صنعتی
N (نیکروسیل/نیسیل)	±2.2°C یا ±0.75%	24 تا 38	-200 تا 1300	کاربردهای دمای بالا و مقاوم به اکسیداسیون
T (مس/کانستانتان)	±1°C یا ±0.75%	17 تا 58	-250 تا 350	کاربردهای دمای پایین و دقیق، محیط‌های خلأ
E (کرومل/کانستانتان)	±1.7°C یا ±0.5%	40 تا 80	-200 تا 900	حساسیت بالا در دماهای متوسط، استفاده در تجهیزات پزشکی
R (پلاتین/رودیوم)	±1.5°C یا ±0.25%	6 تا 14	0 تا 1480	کوره‌های با دمای بسیار بالا، صنایع شیمیایی
S (پلاتین/رودیوم)	±1.5°C یا ±0.25%	10	0 تا 1480	صنایع دارویی و بیوتکنولوژی، کوره‌ها
B (پلاتین/رودیوم)	±0.5°C یا ±0.25%	10	0 تا 1700	صنایع هسته‌ای، اندازه‌گیری دماهای بسیار بالا

انواع ترموکوپل

ترموکوپل‌ها از انواع مختلفی تشکیل شده‌اند که هر یک ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. انواع ترموکوپل‌های J، K، T و E از نوع “فلز پایه” هستند و برای اندازه‌گیری دما در دامنه‌های مختلف استفاده می‌شوند.

این انواع ترموکوپل‌ها معمولاً در صنایع مختلفی مانند پزشکی، خودروسازی و الکترونیک کاربرد دارند. از سوی دیگر، ترموکوپل‌های R، S و B که “فلز قیمتی” نامیده می‌شوند، در برنامه‌هایی با دماهای بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند، مانند کوره‌های صنعتی و آزمایشگاهی.

هر یک از این ترموکوپل‌ها دارای مقاومت و استحکام مختلفی هستند که باعث می‌شود برای هر کاربرد خاصی ترموکوپل مناسبی انتخاب شود. انواع ترموکوپل ها در تایپ های مختلف عبارتند از:

• نوع J : ترموکوپل نوع J از ترکیب آهن و کنستانتان (آلیاژ مس-نیکل) ساخته شده و محدوده دمایی بین 0 تا 750 درجه سانتی‌گراد را اندازه‌گیری می‌کند. این نوع ترموکوپل برای کاربردهای صنعتی در محیط‌های خشک و بدون رطوبت مناسب است.
• نوع R :ترموکوپل نوع R از ترکیب پلاتین و آلیاژ پلاتین-رودیوم (87% پلاتین، 13% رودیوم) ساخته شده است و توانایی اندازه‌گیری دما در بازه 0 تا 1600 درجه سانتی‌گراد را دارد. این نوع ترموکوپل برای محیط‌های دمای بالا مانند کوره‌های صنعتی و فرایندهای متالورژی مناسب است.
• نوع S: ترموکوپل نوع S از ترکیب پلاتین و آلیاژ پلاتین-رودیوم (90% پلاتین و 10% رودیوم) ساخته شده و می‌تواند دما را در بازه 0 تا 1600 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری کند. این ترموکوپل به دلیل دقت بالا و پایداری، در کاربردهای آزمایشگاهی و صنایع با دمای بالا مانند کوره‌های ذوب فلزات استفاده می‌شود.
• نوع K :از شاخص ترین آن ها میتوان به ترموکوپل تایپ K که آن را دو فلز ناهمنام به نام های نیکل کروم (NiCr) و آلومل (Al) تشکیل میدهند که با اتصال این دو آلیاژ دریک نقطه ترموکوپل به وجود آمده و آن نقطه به عنوان جفت حرارتی یا حسگر گرمایشی دمای هر نقطه ای که مدنظر داشته باشیم را از دمای 200- تا 1200+ اندازه گیری می کند.

شما میتوانید ترموکوپل نوع k را بسازید. ساخت ترموکوپل نوع K، یک فرآیند مهم و جالب است که می‌تواند به کاربران کمک کند تا دما را با دقت بسنجند. برای یادگرفتن اینکار، بلاگ “آموزش ساخت ترموکوپل تایپ K” را مطالعه کنید.

در ادامه به طور مفصل در مورد هر کدام از انواع ترموکوپل خواهید خواند.

ترموکوپل تایپ K چیست؟

ترموکوپل نوع k چیست؟ ترموکوپل نوع K یا “K Type Thermocouple” یکی از انواع مهم و کاربردی سنسورهای اندازه گیری دما است. این نوع سنسور با نام‌های ترموکوپل تیپ K، تایپ K و سِری کا نیز شناخته می‌شود و جزو محبوب‌ترین و پر استفاده ترین محصولات در بین دماسنج‌های ترموکوپل محسوب می‌گردد.

از بین انواع ترموکوپل، این سری در دو نوع ترموکوپل K هدمونت و ترموکوپل سیمی می باشد. در مدل هدمونت ترموکوپل تایپ K از اجزایی به نام هد (کلگی) و پراب (غلاف) در ابعاد مختلف و در صورت نیاز اتصال کانکشن (رزوه) در سایزهای مختلف و ترمینال یا ترانسمیتر داخل هد میباشد که از نقطه خارجی هد ترموکوپل تایپ K که توسط گلند بسته میشود.

کابل رابط متصل به ترمینال یا ترانسمیتر خارج شده که اتصال کرومل و آلومل در کابل و مغزی هنگام اتصال رعایت شده به نمایشگر متصل میشود و این جفت حرارتی دما را با تلورانس چند درجه ای نسبت به بازه ی دمایی و متریال ترموکوپل تایپ K و متریال کابل ترموکوپل تایپ K و سطح مقطع مغزی تایپ K و جنس و متریال داخلی و بیرونی کابل رابط تایپ K بستگی دارد، اندازه گیری میکند.

بیشتر بخوانید: تست ترموکوپل، یکی از موارد بسیار مهم در صنعت اندازه گیری دما است. ترموکوپل‌ها از دو رشته فلزی تشکیل شده‌اند که در نقاط اتصالشان یک پتانسیل الکتریکی تولید می‌کنند که با تغییر دما تغییر می‌کند. برای آموزش این تست، بلاگ “آموزش ویدیویی تست سلامت ترموکوپل با مولتی متر و تشخیص نوع آن” را مطالعه کنید.

ترموکوپل تایپ K را با چه مشخصاتی خریداری کنیم؟

در خرید ترموکوپل تایپ K و در هر دو نوع هدمونت و سیمی یکسری مشخصات فنی و ابعادی وجود دارد که جهت تهیه ترموکوپل تایپ K لازم است.

انتخاب انواع ترموکوپل های هدمونت یا سیمی

در صورت انتخاب مدل هدمونت اول سایز قطر و طول پراب(غلاف) ترموکوپل تایپ K که نوک آن دمارا اندازه میگیرد را باید بدانیم.برای مثال ترموکوپل هدمونت تایپ K قطر پراب 6میلی متر و طول پراب 50میلی متر میباشد.

قسمت اتصال یا کانکشن

که در بعضی موارد ترموکوپل هدمونت تایپ K را به صورت رزوه دار استفاده میکنند که آن اتصال یا کانکشن در قسمت زیر هد ترموکوپل تایپ K قرار گرفته و جهت بسته شدن آن به محل مورد نظر روی دستگاه یا کوره یا هرمحل مورد نظری میباشد که سایز آن بستگی به فضای نقطه مدنظر دارد.

برای مثال ترموکوپل هدمونت تایپ K قطر 6 میلی متر و طول 100 میلی متر با کانکشن 1/2 اینچ را برای شما در تصویر پایین شرح میدهیم.

مشخصات لازم جهت خرید ترموکوپل تایپ K

با مشخص کردن این چهار ویژگی تقریبا توانسته ایم سفارش خود را به متصدی فروش ترموکوپل تایپ K انتقال دهیم. لازم به ذکر است که در بعضی مواقع ترموکوپل تایپ K را نسبت به دمای کاری آن طراحی و تولید میکنند. پس نتیجه میگیریم که قبل از مشخصات ظاهری ترموکوپل K هدمونت یا سیمی بهتر است که بازه دمایی آن را بدانیم.

ترموکوپل تایپ K بازه دمایی 200- تا 1200+ درجه را تحمل و اندازه گیری میکند. در نوع دوم یعنی ترموکوپل سیمی تایپ K به جز هد و ترمینال تمامی مشخصات ترموکوپل هدمونت تایپ K را نیاز داریم که اعم از قطر پراب و طول پراب و سایز رزوه میباشد. در این نوع کابل رابط تایپ K از قسمت انتهایی پراب با متراژ مختلف جهت اندازه گیری دما تا نمایشگر اتصال پیدا میکند.

از بلاگ دنیای حرارت بیشتر بخوانید: تست سلامت ترموکوپل نوع K

نتیجه: در ترموکوپل سیمی K طول سیم و سطح مقطع آن از مشخصه های مهم جهت تهیه آن میباشد که در قیمت تاثیر بسیار دارد. در ترموکوپل سیمی تایپ K گاهی تا نمایشگر دستگاه هایی وجود دارد که با ایجاد نویز خطای ترموکوپل تایپ K را چند برابر میکند. در این مواقع بهتراست از کابل رابط با متریال شیلد استفاده کنیم که باز هم این مورد در قیمت آن تاثیر مستقیم دارد.

از بلاگ دنیای حرارت بیشتر بخوانید: آموزش ساخت ترموکوپل نوع K

سوکت کانکتور ترموکوپل

سوکت کانکتور ترموکوپل و کانکتور ترموکوپل دو عنصر اساسی در صنعت ترمومتری است که در اندازه‌گیری دما استفاده می‌شوند. سوکت کانکتور ترموکوپل و کانکتور ترموکوپل هر دو ارتباط بین ترموکوپل و دستگاه اندازه‌گیری را فراهم می‌کنند.

اولین کاربرد مهم سوکت کانکتور ترموکوپل در صنعتی است که نیاز به انتقال دقیق دما و اطلاعات دیگر مربوط به حرارت دارد. این ابزارها به کار می‌روند تا دمای محیط را اندازه‌گیری کنند و اطلاعات را به سیستم کنترلی ارسال کنند. با استفاده از این کانکتورها، دقت بالا و قابلیت انتقال اطلاعات به صورت سریع و قابل اطمینان فراهم می‌شود.

دومین کاربرد مهم سوکت کانکتور ترموکوپل و کانکتور ترموکوپل در تجهیزات الکترونیکی است. این کانکتورها برای اتصال قطعات الکترونیکی به یکدیگر استفاده می‌شوند و به انتقال اطلاعات و انرژی بین این قطعات کمک می‌کنند. با استفاده از کانکتور ترموکوپل، اتصالات الکترونیکی به صورت سریع و مطمئن انجام می‌شود و خطر اتصال ناصحیح و خرابی قطعات کاهش می‌یابد.

بیشتر بخوانید: ترموکوپل تایپ K برای محیط‌های با رطوبت بالا، دمای بالا و امکان اکسید شدن مورد استفاده قرار می‌گیرد. از طرف دیگر، ترموکوپل تایپ J برای محیط‌هایی که نیاز به حساسیت و دقت بالا دارند و دمای آن‌ها بسیار بالا نیست، مناسب است. برای آشنایی با تفاوت های این ترموکوپل ها، میتوانید بلاگ “0 تا 100 تفاوت ترموکوپل نوع K و نوع J” را مطالعه کنید.

ترموکوپل تایپ J و آشنایی با آن

ترموکوپل تایپ J یکسری مشخصه های فنی و ابعادی دارد که کاملا با ترموکوپل تایپ K در هر دو نوع هدمونت یا سیمی مشابه میباشد. تفاوت اصلی ترموکوپل تایپ J با ترموکوپل تایپ K در نوع آلیاژ و بازه دمایی و سرعت انتقال دما میباشد. ترموکوپل J از دو لاین مغزی آهن و کنستانت متشکل میشود که دارای محدوده دمایی 50- تا 800+ میباشد.

ترموکوپل نوع J و K چه تفاوتی دارند؟

ترموکوپل تایپ K برای محیط‌های با رطوبت بالا، دمای بالا و امکان اکسید شدن مورد استفاده قرار می‌گیرد. از طرف دیگر، ترموکوپل تایپ J برای محیط‌هایی که نیاز به حساسیت و دقت بالا دارند و دمای آن‌ها بسیار بالا نیست، مناسب است.

ترموکوپل تایپ S و R

تایپ S و R را از گذشته تاکنون به علت شباهت زیادی که درکارایی و نوع آلیاژ و بازه دمایی با یکدیگر دارند باهم معرفی میکنند. این دو تایپ در آلیاژ هم با یکدیگر مشابه هستند.

مشخصات تایپ R و S

اینگونه که هردو آنها یک لاین پلاتین داشته و لاین دیگر آنها هم در ترموکوپل تایپ S و هم در ترموکوپل تایپ R آلیاژ پلاتین رادیوم به کار رفته است که تنها فرق این دو تایپ در درصد خلوص پلاتین و رادیوم در یکی از دو لاین میباشد.

منطق این تایپ ها از ترموکوپل در قیمت بالای آنها که سانتی به فروش میرسند مشترک بودن آلیاژ مغزی آنها و آلیاژ ساخت طلا میباشد که در ترموکوپل تایپ R خلوص بیشتری از رادیوم دیده میشود.

ترموکوپل تایپ S و ترموکوپل تایپ R را 90%از نوع هدمونت استفاده میکنند که با توجه به بازه دمایی بالای آنها اغلب از غلاف سرامیکی آلومینا یا استخوانی ساخته میشوند.

در ترموکوپل ها این دو تایپ R,S دقت بالاتری نسبت به ترموکوپل تایپ K,J دارند و در قیمت تفاوت بین آنها چشمگیر است. تحمل دمایی این تایپ ها تا 1480 درجه میباشد که این دما در ترموکوپل تایپ R,S از مزایا آنها بشمار میرود و از معایب آنها نیز در همین پروسه دما میتوان به عدم امکان سنجش دمای منفی (زیر صفر) اشاره کرد.

این نوع ترموکوپل را در صنعت برای اندازه گیری دمای بالاتر از ترموکوپل تایپ K استفاده میکنند که گاهی اوقات به علت قیمت بالای آنها از خرید آن صرف نظر میشود. دنیای حرارت تمامی تایپ های ترموکوپل را در تمامی ابعاد در هر دو نوع هدمونت یا سیمی در کیفیت های چین، تایوان، آلمان و ایتالیا موجود دارد.

ترموکوپل و RTD چه تفاوتی دارند؟

ویژگی	RTD	ترموکوپل
روش کار	اندازه‌گیری دما از طریق تغییر مقاومت فلز	اندازه‌گیری دما از طریق تغییر ولتاژ (EMF)
مواد اصلی	فلز مقاومتی	دو سیم فلزی از جنس‌های مختلف
دقت	دقت بالا	دقت بالا
بازه دمایی	محدود	بسیار گسترده (۲۷۰- تا ۲۷۰۰ درجه سلسیوس)
هزینه	گران‌تر	ارزان‌تر
استحکام و دوام	متوسط	بالا
باز تولیدپذیری	محدود	بالا
نیاز به مدار پل	نیاز دارد	نیازی ندارد

ترموکوپل و سنسور RTD دو دستگاه حیاتی در اندازه‌گیری دما هستند. هر دوی این‌ها به عنوان سنسورهای دما استفاده می‌شوند، اما تفاوت اصلی بین آن‌ها در روش کارکرد آن‌ها است.RTD از یک فلز برای اندازه‌گیری تغییرات مقاومت استفاده می‌کند که با تغییر در دما هماهنگ می‌شود.

سنسور	ویژگی‌ها
ترمیستور	اندازه‌گیری دما با استفاده از تغییر مقاومت حساس به دما
ترموستات	تشخیص تغییرات دما و کنترل سیستم‌های گرمایش یا سرمایش

از سوی دیگر، ترموکوپل دستگاهی است که از دو سیم فلزی ساخته شده است و با تغییر در دما، تفاوت ولتاژ در محل اتصال ایجاد می‌کند. هر دوی این روش‌ها می‌توانند به دقت و قابلیت اطمینان بالایی دما را اندازه‌گیری کنند.

علاوه بر RTD و ترموکوپل، ترموستات و ترمیستور نیز به عنوان سنسورهای دما استفاده می‌شوند. این سنسورها، با اندازه‌گیری مقدار انرژی گرمایی تولید شده در سیستم، تغییرات فیزیکی مرتبط با دما را تشخیص می‌دهند.

به عنوان مثال، در RTD تغییر در مقاومت فلز نشان‌دهنده‌ی تغییر در دما است و در ترموکوپل تغییر در EMF نشان‌دهنده‌ی تغییر دما می‌باشد. با استفاده از این سنسورها، می‌توان به طور دقیق دمای یک سیستم را اندازه‌گیری کرده و کنترل کرد.

مزایای ترموکوپل به نسبت آر تی دی چیست؟

• اولاً، ترموکوپل‌ها ارزان‌تر از رزیستورهای دماسنجی مقاومتی (RTD) هستند.
• دوماً، ترموکوپل‌ها بازه‌های دمایی گسترده‌ای دارند و قادر به اندازه‌گیری دما در بازه‌های گسترده‌ای هستند.
• سوماً، ترموکوپل‌ها دارای باز تولیدپذیری بالایی هستند و در صورت تعویض با یک ترموکوپل جدید، دقت و درستی اندازه‌گیری حفظ می‌شود.
• ترموکوپل‌ها می‌توانند در بازه دمایی گسترده‌ای از ۲۷۰ تا ۲۷۰۰ درجه سلسیوس عمل کنند.
• ساختار محکم و بادوامی نیز برای ترموکوپل‌ها مشخص است و آن‌ها نیازی به مدار پل ندارند.

مزایا و معایب استفاده از ترموکوپل چیست؟

مزایا

ترموکوپل ‌ها دارای چندین مزیت مهم هستند که آن‌ ها را به انتخابی مطلوب برای بسیاری از کاربرد ها تبدیل کرده است:

• دامنه دمایی وسیع: ترموکوپل‌ ها قادر به اندازه ‌گیری دماهای بسیار بالا و پایین هستند که این امر آن‌ ها را برای کاربردهای صنعتی ایده ‌آل می ‌کند.
• پایداری و دقت: با استفاده از مواد مناسب، انواع ترموکوپل ‌ها می ‌توانند دقت بالایی را در طول زمان حفظ کنند.
• اندازه‌ گیری سریع: به دلیل پاسخ ‌دهی سریع ترموکوپل ‌ها به تغییرات دما، این دستگاه‌ ها برای فرآیند هایی که نیاز به نظارت لحظه ‌ای دارند، بسیار مناسب هستند.
• سازگاری محیطی: ترموکوپل ‌ها می ‌توانند در محیط ‌های خشن و نامناسب همچون فضاهای خورنده یا فشارهای بالا کار کنند.

معایب انواع ترموکوپل ها

هرچند ترموکوپل‌ ها دارای مزایای زیادی هستند، اما برخی معایب نیز باید مورد توجه قرار گیرد:

• تأثیر طول سیم: مقاومت سیم ‌های ترموکوپل می ‌تواند بر دقت اندازه ‌گیری تأثیر بگذارد، به خصوص در اندازه‌ گیری ‌های بلند مدت.
• نیاز به کالیبراسیون: برای حفظ دقت، ترموکوپل‌ ها نیاز به کالیبراسیون دوره ‌ای دارند.
• غیر خطی بودن: سیگنال خروجی ترموکوپل ‌ها در تمامی دامنه دمایی خطی نیست و این ممکن است باعث ایجاد خطا در اندازه‌ گیری ‌های دقیق شود.
• تأثیر محیط: عواملی مانند رطوبت، خوردگی، و آلودگی می ‌توانند بر دقت اندازه ‌گیری ترموکوپل ‌ها تأثیر بگذارند.
• نیاز به جبران سرد: برای اندازه ‌گیری دقیق دما، باید دمای اتصال سرد ترموکوپل را جبران کرد.

کاربرد ترموکوپل چیست؟

ترموکوپل‌ها به عنوان یک سنسور حرارتی، در صنایع مختلف استفاده می‌شوند. این دستگاه‌ها در برق‌سازی، صنعت نفت و گاز، داروسازی، بیوتکنولوژی، سیمان‌سازی و صنایع کاغذ و پالپ به کار می‌روند.

علاوه بر این، ترموکوپل‌ها در اجاق‌های گازی، شومینه‌ها و توسترها نیز استفاده می‌شوند. انتخاب ترموکوپل‌ها به دلیل هزینه پایین، محدوده دمایی بالا، بازه‌های وسیع دما و دوام بالا انجام می‌شود.

قوانین ترموکوپل

قوانین ترموکوپل اصول و قواعدی هستند که نحوه عملکرد ترموکوپل‌ها را توصیف می‌کنند. ترموکوپل‌ها از دو فلز متفاوت ساخته شده‌اند که با یکدیگر اختلاف دمایی دارند. وقتی این دو فلز به یکدیگر وصل می‌شوند، یک ولتاژ تولید می‌شود که با توجه به اختلاف دمایی بین دو فلز، قابل اندازه گیری است.

ترموکوپل‌ها از قوانین فیزیکی پایه‌ای تبعیت می‌کنند و به دلیل توانایی آن‌ها در اندازه‌گیری دما، در بسیاری از صنایع و برنامه‌ها استفاده می‌شوند. با توجه به اینکه هر فلزی یک رابطه‌ی خاصی برای تولید ولتاژ دارد، انتخاب مناسبی از فلزها در ساخت ترموکوپل‌ها می‌تواند به دقت و کارایی آن‌ها کمک کند.

بیشتر بخوانید: انتخاب سنسور دمای مناسب، گامی کلیدی در مسیر اندازه‌ گیری دقیق و قابل اعتماد دما در صنایع مختلف است. در این میان، دو رقیب دیرینه، ترموکوپل و RTD، همواره در صدر انتخاب‌ ها قرار دارند. در بلاگ “تفاوت های بین ترموکوپل و سنسور RTD که باید بدانید” این دو سنسور را به صورت جامع با هم مقایسه کرده ایم.

تفاوت ‌های ترموکوپل با سایر سنسور های دما

تفاوت با RTD

یکی از رایج ‌ترین مقایسه ‌ها بین ترموکوپل‌ ها و مقاومت‌ های حرارتی (RTD) انجام می ‌شود. RTD‌ها دارای دقت بالاتر و پایداری در طولانی مدت هستند، اما دامنه دمایی محدودتر و زمان پاسخ ‌دهی کند تری نسبت به ترموکوپل ‌ها دارند. ترموکوپل ‌ها به دلیل سرعت بالا و مقاومت در برابر شرایط محیطی سخت، در بسیاری از کاربردهای صنعتی برتری دارند.

تفاوت با ترمیستور

ترمیستورها (Thermistors) به عنوان سنسور های دما، بسیار حساس هستند و برای کاربردهای دقت بالا در دماهای محدود مورد استفاده قرار می‌ گیرند. اما ترموکوپل ‌ها به دلیل دامنه دمایی وسیع ‌تر و قابلیت استفاده در محیط‌ های سخت، کاربرد بیشتری دارند.

تفاوت با سنسور های مادون قرمز

سنسور های مادون قرمز (IR) دما را بدون تماس مستقیم اندازه‌ گیری می ‌کنند. این سنسور ها برای اندازه ‌گیری دماهای بسیار بالا و یا اشیاء متحرک ایده ‌آل هستند. اما ترموکوپل‌ ها به دلیل دقت بیشتر و توانایی کار در محیط ‌های خاص، هنوز هم به عنوان گزینه ‌ای مناسب در بسیاری از صنایع باقی مانده ‌اند.

انواع ترموکوپل چگونه کار میکند؟

کارکرد انواع ترموکوپل به طور کلی یکسان است. ترموکوپل، یک دستگاه ساده و ابتدایی است که برای اندازه‌گیری دما استفاده می‌شود. این دستگاه از دو فلز ناهمسان تشکیل شده است که در اثر تغییر دما، یک اختلاف پتانسیل بین آن‌ها ایجاد می‌شود.

این اختلاف پتانسیل، توسط اثر سیبک تولید می‌شود که با ایجاد یک گرادیان دما در سیم‌های رسانایی، نیروی محرکه الکتریکی تولید می‌شود. در نتیجه، ولتاژ خروجی ترموکوپل بر اساس تغییرات دما استوار است و می‌تواند به عنوان یک سنسور دما در انواع صنایع و کاربردهای مختلف استفاده شود.

ترموکوپل‌ها از انواع مختلفی از مواد ساخته می‌شوند که امکان اندازه‌گیری دماهای به شدت بالا و پایین، از 200- درجه تا 2000+ درجه سلسیوس را محقق می‌سازند.

برای راحتی کاربران و انتخاب صحیح ترموکوپل برای هر کاربرد، استانداردهای بین‌المللی با کدهای رنگی برای ترموکوپل‌ها ایجاد شده است. این استانداردها به کاربران کمک می‌کنند تا سنسور ترموکوپل مناسب را برای هر کاربردی انتخاب کنند.

بیشتر بخوانید: ترموکوپل ها نوعی سنسور دما صنعتی هستند که از دو سیم فلزی غیر هم جنس تشکیل شده اند. با اتصال این دو سیم به یکدیگر و ایجاد یک جفت گرمایی، اختلاف پتانسیلی به وجود می آید که با افزایش دما، این اختلاف پتانسیل نیز افزایش می یابد. با اندازه گیری این اختلاف پتانسیل، می توان دمای نقطه اتصال دو سیم را به دست آورد. برای استفاده از ترموکوپل ها حتما بلاگ “آموزش نصب و تست ترموکوپل صنعتی + نکات مهم” را مطالعه کنید.

نگهداری و عیب‌ یابی ترموکوپل

روش‌ های نگهداری صحیح

برای اطمینان از عملکرد صحیح ترموکوپل‌ ها، نیاز است که این دستگاه ‌ها به طور منظم نگهداری و بررسی شوند. از جمله مهم‌ ترین موارد نگهداری می ‌توان به تمیزکاری دوره‌ ای، بررسی وضعیت سیم ‌ها و کالیبراسیون منظم اشاره کرد. توجه به این موارد می ‌تواند عمر مفید ترموکوپل ‌ها را افزایش دهد و دقت اندازه‌ گیری ‌ها را حفظ کند.

روش ‌های عیب‌ یابی

در صورتی که ترموکوپل‌ ها دچار خرابی یا مشکل شوند، باید از روش ‌های عیب ‌یابی مناسب استفاده شود. از جمله روش ‌های معمول عیب ‌یابی می ‌توان به اندازه‌ گیری مقاومت مدار، بررسی بصری برای تشخیص خرابی ‌های فیزیکی، و تست خروجی ولتاژ اشاره کرد. در صورت شناسایی مشکل، باید قطعات معیوب جایگزین شوند یا در صورت لزوم، ترموکوپل جدیدی نصب گردد.

کاربردهای خاص و پیشرفته ترموکوپل‌ ها

کاربرد در صنایع فضایی

ترموکوپل‌ ها به دلیل دقت بالا و مقاومت در برابر شرایط سخت، در صنایع فضایی برای اندازه‌ گیری دماهای بسیار بالا و پایین در ماموریت ‌های فضایی و ماهواره ‌ها به کار می‌ روند. این دستگاه‌ ها می ‌توانند در خلاء و دماهای نزدیک به صفر مطلق کار کنند.

کاربرد در پزشکی

در پزشکی، ترموکوپل ‌ها برای اندازه‌ گیری دقیق دما در فرآیندهای خاصی همچون سرما درمانی یا برودت سنجی مورد استفاده قرار می ‌گیرند. این دستگاه‌ ها به دلیل دقت بالا و زمان پاسخ ‌دهی سریع، می ‌توانند اطلاعات دقیقی را در شرایط بحرانی ارائه دهند.

کاربرد در صنایع الکترونیک

در صنایع الکترونیک، ترموکوپل ‌ها برای نظارت بر دماهای بالا در طول فرآیندهای تولید نیمه ‌رساناها و تجهیزات الکترونیکی به کار گرفته می ‌شوند. دقت و پایداری این دستگاه‌ ها باعث شده که در تولید محصولات حساس به دما مورد استفاده قرار گیرند.

ترموکوپل‌ ها با توجه به تاریخچه طولانی، مزایای فراوان، و کاربردهای گسترده، یکی از مهم ‌ترین ابزار های اندازه‌ گیری دما در صنایع مختلف به شمار می ‌روند. با نگهداری صحیح و بهره‌ برداری از تکنولوژی‌ های جدید، این دستگاه‌ ها می ‌توانند نقش بسزایی در پیشرفت ‌های علمی و صنعتی آینده ایفا کنند. هرچند ترموکوپل‌ ها با برخی محدودیت‌ ها و معایب همراه هستند، اما هنوز هم به عنوان ابزاری مطمئن و کارآمد در بسیاری از کاربردهای حساس و بحرانی به کار گرفته می‌ شوند.

تاریخچه و تکامل ترموکوپل

ترموکوپل ‌ها یکی از پر استفاده ‌ترین و پر کاربرد ترین سنسور های اندازه ‌گیری دما در صنایع مختلف هستند. این دستگاه ‌ها با تکیه بر اصول پایه ‌ای فیزیکی و اثرات ترموالکتریکی، توانسته‌ اند به عنوان ابزاری مطمئن و دقیق برای اندازه ‌گیری دما در شرایط مختلف به کار گرفته شوند.

در ادامه، به بررسی تاریخچه و تکامل ترموکوپل‌ ها، مزایا و معایب آن‌ ها، تفاوت ‌ها با سایر سنسور های دما، روش ‌های نگهداری و عیب ‌یابی، و کاربردهای خاص و پیشرفته ترموکوپل‌ ها خواهیم پرداخت.

آغاز داستان ترموکوپل

ترموکوپل‌ ها به عنوان یکی از قدیمی ‌ترین ابزارهای اندازه ‌گیری دما، تاریخچه ‌ای بسیار طولانی دارند. اصل بنیادی این دستگاه‌ ها بر اساس اثر سیبک (Seebeck Effect) است که توسط فیزیکدان آلمانی توماس یوهان سیبک در سال 1821 کشف شد. او متوجه شد که اگر دو فلز مختلف به یکدیگر متصل شده و یک حلقه الکتریکی ایجاد کنند، هنگامی که دو محل اتصال این فلزات در دماهای مختلف قرار گیرند، ولتاژی در مدار ایجاد می‌ شود که مستقیماً با اختلاف دما متناسب است. این پدیده اولین گام به سوی ساخت ترموکوپل‌ ها بود.

بیشتر بخوانید: جدول دمای جامع ترموکوپل، جدولی است که ولتاژ خروجی ترموکوپل را برای دماهای مختلف نشان میدهد. در واقع، این جداول رابطه بین ولتاژ خروجی ترموکوپل و دمای اتصال آن را نشان می دهند. این اطلاعات برای تبدیل ولتاژ اندازه گیری شده توسط ترموکوپل به دمای واقعی استفاده می شود. برای کسب اطلاعات بیشتر بلاگ “جدول دمای جامع ترموکوپل، محدوده دمایی انواع تایپ ترموکوپل” مطالعه کنید.

تکامل و پیشرفت ‌های علمی

در ابتدا، ترموکوپل ‌ها از فلزات گران ‌قیمتی مانند پلاتین و رودیوم ساخته می‌ شدند و کاربرد آن‌ ها محدود به آزمایشگاه‌ ها بود. با پیشرفت تکنولوژی و کشف آلیاژهای جدید، ترموکوپل ‌های متنوعی با ویژگی ‌های متفاوت تولید شدند که امکان اندازه‌ گیری دما در طیف وسیعی از کاربرد ها را فراهم کرد.

در طی قرن 19 و اوایل قرن 20، ترموکوپل‌ ها به عنوان ابزاری ساده و مؤثر برای اندازه‌ گیری دما توسعه یافتند. با پیشرفت تکنولوژی و علم مواد، تحقیقات به سمت یافتن ترکیبات بهینه از فلزات برای ایجاد ولتاژ های بیشتر و دقیق ‌تر حرکت کرد. توسعه فلزات و آلیاژهای جدید منجر به افزایش دقت، پایداری و قابلیت استفاده از ترموکوپل ‌ها در محیط‌ های مختلف شد.

ترموکوپل‌ ها در دنیای مدرن

امروزه، ترموکوپل ‌ها در بسیاری از صنایع از جمله صنایع نفت و گاز، فولاد، الکترونیک، خودرو سازی، متالوژی، پزشکی و حتی فضانوردی به کار گرفته می ‌شوند. توسعه تکنولوژی ‌های جدید، همچون نانوترموکوپل‌ ها و ترموکوپل‌ های چند کاناله، نشان از پتانسیل بی ‌نهایت این دستگاه ‌ها در اندازه‌ گیری دماهای بسیار بالا و پایین، حتی در شرایط محیطی دشوار دارد.

راهنمای خرید ترموکوپل

بیشتر بخوانید: یکی از بارز ترین علائم خرابی ترموکوپل، نمایش دمای نادرست یا غیرمنطقی است. اگر متوجه شدید که دمای نمایش داده شده به طور قابل توجهی با دمای واقعی محیط یا سیستمی که ترموکوپل در آن قرار دارد، متفاوت است، احتمال خرابی ترموکوپل وجود دارد. برای آشنایی با مشخصه های خرابی این ابزار،  بلاگ “علائم خرابی ترموکوپل – اشتباهات اندازه گیری دما با آن” را مطالعه کنید.

برای انتخاب یک ترموکوپل مناسب، باید در نظر داشت که این سنسور می‌تواند در اشکال مختلفی وجود داشته باشد. بنابراین، بهتر است معیارهای مختلفی را در نظر بگیریم. از جمله معیارهایی که معمولاً برای انتخاب ترموکوپل استفاده می‌شود می‌توان به بازه دما، مقاومت شیمیایی، مقاومت در برابر لرزش و سایش و نیازمندی‌های نصب اشاره کرد. همچنین، نیازمندی‌های نصب ممکن است بسته به شرایط خاص، تعیین کننده‌ی انتخاب پروب ترموکوپل باشد.

خرید ترموکوپل در دو نوع سیمی یا هدمونت مستلزم یکسری اطلاعات میباشد که در ادامه به این مشخصه های فنی میپردازیم. قبل از هرچیزی باید نوع ترموکوپل را برحسب دمای کاری آن ها مشخص کنیم. برای مثال ترموکوپل تایپ k دمای 0 تا 1200 درجه یا ترموکوپل تایپ j دمای 50 تا 350 درجه.

دومین مشخصه ابعاد فنی این حسگرهای گرمایشی میباشد که اعم از مشخص کردن قطر پراب به میلی متر،طول پراب به میلی متر و در صورت نیاز به کانکشن (رزوه) سایز آنرا به اینچ مشخص کنیم.

برای مثال ترموکوپل تایپ k دمای 0 تا 1200 درجه قطر 6 میلی متر و طول 50 میلی متر با رزوه 1/2 اینچ یا ترموکوپل تایپ j دمای 50 تا 350 درجه قطر 8 میلی متر و طول 100 میلی متر با رزوه 1/4 اینچ. در صورت مدل سیمی در این جفت های حرارتی یکی از مشخصه های مهم طول کابل خروجی آن میباشد.

که نسبت به طول بلندتر جهت کم کردن میزان خطا و بالاتر بردن سرعت انتقال کابل را افشان با سطح مقطع حداقل 0/5×2 میلی متر استفاده میکنیم و در صورت وجود نویز یا رطوبت در طول مسیر سیم تا نمایشگر متریال خارجی آنرا به شیلد یا سیلیکون تبدیل میکنیم.

از دیگر مشخصه های این ترموکوپل ها میتوان به وجود ترانسمیتر با خروجی 4 تا 20 میلی آمپر جهت دقت بالاتر در خواندن دما اشاره کرد که در مدل های هدمونت (کلگی دار) داخل هد و در صورت سیمی بودن به انتهای کابل نصب شده و مابین ترموستات و ترموکوپل قرار میگیرد.

این مبدل حرارتی میزان دما را با خروجی میلی آمپر به نمایشگر انتقال میدهد. خرید ترموکوپل در تایپ های مختلف و در بهترین کیفیت مستلزم مقدار هزینه ای میباشد که برای خرید ترموکوپل میخواهید، پرداخت کنید.

برای مثال ترموکوپل تایپ k هدمونت 50 سانتی را تا دمای 600 یا 700 درجه میتوان با یک هزینه معقول خریداری کرد اما اگر دمای آن به 1200 درجه تغییر کند هزینه تمام ترموکوپل قبلی فقط با غلاف یا پراب ترموکوپل 1200 درجه برابری میکند.

مقاومت این غلاف نه تنها در تحمل دما،بلکه در میزان مقاومت در برابر هرگونه خورندگی یا فرسایش نیز مقدار هزینه سنگینی را به آن اضافه میکند.

این آلیاژهای مقاوم عبارتند:

1. استنلس استیل 310،316 یا 321
2. تیتانیوم
3. سیلیکون کارباید sic
4. تفلون
5. آلیاژ 4841
6. سوپر آلیاژ
7. کوارتز

که در صنعت استفاده گوناگون از آنها میشود. خرید ترموکوپل را در کیفیت های چینی و تایوانی و اروپایی در برندهای جومو، ویکا، اندرس هاورز و رزمونت با ضمانت اصالت کالا با بهترین متریال و مقرون به صرفه ترین قیمت از این فروشگاه تجربه کنید.

جمع بندی

ترموکوپل یک حسگر حرارتی است که برای اندازه‌گیری دما استفاده می‌شود. این حسگر از ترکیب دو فلز مختلف تشکیل شده است که در نتیجه تولید یک ولتاژ الکتریکی را به اثر دمای محیط کاهش یا افزایش می‌دهد. انواع ترموکوپل‌ها شامل ترموکوپل نوع K، نوع J، نوع E و نوع T می‌شوند. هر نوع ترموکوپل مختص به کاربردهای خاصی استفاده می‌شود.

برای مثال، ترموکوپل نوع K برای اندازه‌گیری دما در محدوده‌های بالا و پایین مورد استفاده قرار می‌گیرد، در حالی که ترموکوپل نوع J برای اندازه‌گیری دما در محدوده‌های متوسط استفاده می‌شود. ترموکوپل‌ها در صنایع مختلفی از جمله صنایع نفت و گاز، صنایع غذایی و صنایع دارویی استفاده می‌شوند.

تمامی محصولات در صورت نیاز متقاضی در بعضی از کیفیت های اروپایی به شرط کالیبراسیون مرجع و گارانتی بی قید و شرط در فاکتور فروشگاه ذکر و مهر میشود. تخصص دنیای حرارت در این زمینه با تجربه بالا و رزومه کاری آن در سطح پتروشیمی و پالایشگاه به شما اطمینان خاطر میدهد که پس از یکبار تجربه خرید برای همیشه محصولات حرارتی خود را از ما بخواهید.

سوالات متداول در مورد ترموکوپل

• ترموکوپل چیست؟

ترموکوپل یک سنسور دمای پرکاربرد است که از اتصال دو فلز غیرهم‌جنس تشکیل شده و ولتاژی متناسب با اختلاف دمایی ایجاد می‌کند. این ولتاژ برای اندازه‌گیری دقیق دما در صنایع مختلف استفاده می‌شود.

• انواع ترموکوپل کدامند؟

ترموکوپل‌ها به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند:

فلز پایه: شامل انواع J، K، T و E که محدوده دمایی و کاربردهای رایج دارند.

فلز قیمتی: شامل انواع R، S و B که در دماهای بالا و کاربردهای خاص مانند کوره‌های صنعتی استفاده می‌شوند.

• ترموکوپل چگونه کار می‌کند؟

ترموکوپل بر اساس اثر سیبک کار می‌کند؛ زمانی که دو فلز مختلف در یک نقطه به هم متصل شوند و اختلاف دما بین نقطه اتصال و محل دیگر وجود داشته باشد، ولتاژی تولید می‌شود. این ولتاژ با توجه به تغییرات دما اندازه‌گیری و به دما تبدیل می‌شود.

• مزایا و معایب ترموکوپل چیست؟

مزایا: دامنه دمایی وسیع، پاسخ‌دهی سریع، پایداری در محیط‌های سخت و هزینه مقرون‌به‌صرفه.

معایب: نیاز به کالیبراسیون منظم، تأثیر طول سیم بر دقت، و غیرخطی بودن ولتاژ خروجی.

• ترموکوپل چه کاربردهایی دارد؟

ترموکوپل در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز، پزشکی، فضایی، و الکترونیک برای اندازه‌گیری دماهای بالا یا پایین و همچنین در لوازم خانگی مانند اجاق‌ها و شومینه‌ها به‌کار می‌رود.