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 واقع، ترموکوپل به عنوان یک سنسور حساس و دقیق برای اندازه‌گیری دما در انواع صنایع و برنامه‌های مختلف استفاده می‌شود. ترموکوپل‌های «فلز پایه» از انواع J و K و T و E تشکیل شده‌اند و به عنوان رایج‌ترین نوع ترموکوپل‌ها شناخته می‌شوند.

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.

انواع ترموکوپل

ترموکوپل‌ها از انواع مختلفی تشکیل شده‌اند که هر یک ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. 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 K
• نوع J
• نوع R,S

که 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 میکند.

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.

کاربرد ترموکوپل

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.

ترموکوپل چگونه کار میکند؟

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.

 

ترموکوپل تایپ K

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.

این سری از ترموکوپل ها در دو نوع ترموکوپل K هدمونت و ترموکوپل سیمی میباشد. 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.

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 نوع ترموکوپل 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.

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.

ترموکوپل‌های نوع K، با قیمت بالاتر از ترموکوپل‌های نوع J، اما با توانایی تحمل دماهای بسیار بالا تا ۱۲۶۰ درجه سلسیوس، به عنوان سنسورهای دمایی همه‌کاره بسیار محبوب هستند. مطالعه بیشتر در بلاگ تفاوت ترموکوپل نوع K و نوع J.

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؟

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.

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؟

ترموکوپل‌ها مزایایی نسبت به سایر حسگرهای دما دارند. برای کسب اطلاعات کامل تر بهتر است بلاگ “تفاوت های ترموکوپل و سنسور RTD” را مطالعه کنید.

• 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.

راهنمای خرید ترموکوپل

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.

درباره ترموکوپل بیشتر بخوانید: اشتباهات رایج اندازه گیری دما با ترموکوپل

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.

درباره ترموکوپل بیشتر بخوانید: ترموکوپل ضد اسید چیست؟

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.