برای اندازه ‌گیری ولتاژ خروجی ترموکوپل، از دستگاه‌ های مختلفی مانند مولتی‌ متر و دیتالاگر استفاده می ‌شود. دقت اندازه‌ گیری ولتاژ، نقشی اساسی در صحت سنجش دما ایفا می ‌کند. همچنین می‌ توان از قانون Seebeck استفاده کرد که در ادامه به صورت کامل آن را توضیح میدهیم.

دنیای حرارت نمایندگی فروش ترموکوپل های صنعتی در لاله زار است که با گارانتی و فاکتور رسمی میتواند موارد مورد نیاز شما را تامین کند.

اندازه‌ گیری ولتاژ خروجی ترموکوپل

برای اندازه ‌گیری ولتاژ خروجی ترموکوپل، از دستگاه‌ های مختلفی مانند مولتی‌ متر و دیتالاگر استفاده می ‌شود. دقت اندازه‌ گیری ولتاژ، نقشی اساسی در صحت سنجش دما ایفا می ‌کند.

محاسبات ولتاژ خروجی ترموکوپل

برای محاسبه ولتاژ خروجی ترموکوپل، می‌توان از قانون Seebeck استفاده کرد

V = α * (T1 – T2)

در این معادله:

• V: ولتاژ خروجی ترموکوپل (بر حسب ولت)
• α: ضریب Seebeck برای نوع ترموکوپل (بر حسب ولت بر درجه سانتیگراد)
• T1: دمای نقطه اتصال گرم (بر حسب درجه سانتیگراد)
• T2: دمای نقطه اتصال مرجع (بر حسب درجه سانتیگراد)

ضریب Seebeck برای هر نوع ترموکوپل متفاوت است و میتوان آن را در جداول استاندارد پیدا کرد.

اندازه ‌گیری دما با ترموکوپل

ترموکوپل ‌ها از دو فلز ناهمنوع تشکیل شده‌ اند که در یک انتها به هم متصل میشوند (اتصال گرم) و در سمت دیگر باز میمانند (اتصال سرد). اتصال سرد به مدار سیگنال ‌دهی متصل می ‌شود. دمای اتصال گرم، کمیت ناشناخته در اندازه ‌گیری دما با ترموکوپل است.

اثر سیبک

زمانی که اتصالات گرم و سرد در دماهای مختلف باشند، ولتاژی در دو سر هادی ‌های اتصال سرد ایجاد می ‌شود که به آن EMF ترموالکتریک یا ولتاژ خروجی ترموکوپل می‌ گویند. این اثر به عنوان اثر سیبک شناخته می‌ شود و ولتاژ خروجی را با اختلاف دمای بین اتصالات گرم و سرد مرتبط می‌ کند.

محاسبه دما

فرمول زیر رابطه ولتاژ (Vth) را با دمای اتصال گرم (Th) و دمای اتصال سرد (Tc) بر حسب درجه سانتیگراد نشان می ‌دهد:

Vth = S * (Th – Tc)

EMF تولید شده بر حسب میلی‌ ولت است و برای تبدیل دقیق ولتاژ به دما، به یک مدار سیگنال ‌دهی نیاز است.

ضریب سیبک

ضریب سیبک برای هر نوع ترموکوپل متفاوت است و رابطه بین ولتاژ و دما غیر خطی است. برای تعیین دمای اتصال گرم، باید ولتاژ خروجی، نوع ترموکوپل و دمای اتصال سرد را دانست. دمای اتصال گرم را می ‌توان از فرمول زیر به دست آورد

Th = Tc + Vth / S

بیشتر بخوانید: آموزش نصب و تست ترموکوپل صنعتی

مراحل اندازه ‌گیری دما با ترموکوپل

برای اندازه‌ گیری دما با ترموکوپل، مراحل زیر را باید انجام داد:

• نوع ترموکوپل مناسب با محدوده دمای مورد نظر را انتخاب کنید.
• ترموکوپل را به نقطه مورد نظر برای اندازه‌ گیری دما وصل کنید.
• دمای اتصال مرجع را اندازه‌ گیری کنید.
• ولتاژ خروجی ترموکوپل را با استفاده از یک ولت ‌متر با امپدانس ورودی بالا اندازه ‌گیری کنید.
• از قانون Seebeck برای محاسبه دما استفاده کنید.

نکات کلیدی در محاسبات ترموکوپل

• دقت کنید که ترموکوپل به درستی به نقطه مورد نظر برای اندازه ‌گیری دما وصل شده باشد.
• از ولت ‌متر با امپدانس ورودی بالا برای اندازه ‌گیری ولتاژ خروجی ترموکوپل استفاده کنید.
• دمای اتصال مرجع را با دقت اندازه ‌گیری کنید.
• از جداول استاندارد برای پیدا کردن ضریب Seebeck برای نوع ترموکوپل مورد استفاده خود استفاده کنید.
• به خاطر داشته باشید که رابطه ولتاژ-دما برای ترموکوپل‌ ها خطی نیست.

بیشتر بخوانید: واحد و تجهیزات اندازه گیری دما

محاسبات ترموکوپل

ترموکوپل‌ ها سنسور دما صنعتی هستند که از دو سیم فلزی غیر هم جنس ساخته شده‌ اند که به هم متصل شده ‌اند. با اعمال اختلاف دما بین دو سر سیم‌ ها، یک ولتاژ خروجی ایجاد می ‌شود که می ‌توان از آن برای اندازه‌ گیری دما استفاده کرد.

در دنیای صنعتی امروز، اندازه ‌گیری دقیق دما نقشی حیاتی ایفا می‌ کند. از خطوط تولید گرفته تا آزمایشگاه‌ های علمی، همگی به ابزاری قابل اعتماد برای سنجش دما نیاز دارند. در میان انبوه دماسنج‌ های موجود، ترموکوپل ‌ها به دلیل دقت بالا، محدوده دمایی گسترده و قیمت مناسب، به گزینه‌ ای محبوب تبدیل شده ‌اند. اما قلب تپنده این دماسنج‌ های کارآمد، ولتاژ خروجی ترموکوپل است.

ولتاژ خروجی ترموکوپل چیست؟

همانطور که از نامش پیداست، ولتاژ خروجی ترموکوپل به ولتاژی اطلاق می‌ شود که توسط این دماسنج در پاسخ به اختلاف دما بین دو نقطه ایجاد می ‌شود. این ولتاژ، که در حد میلی ‌ولت است، به طور مستقیم با اختلاف دما بین اتصال گرم (محل اندازه ‌گیری دما) و اتصال سرد (محل مرجع) متناسب است.

بیشتر بخوانید: جدول دمای انواع ترموکوپل

ولتاژ خروجی ترموکوپل به چند عامل بستگی دارد

• نوع ترموکوپل: ترموکوپل ‌ها در انواع مختلف با آلیاژهای مختلف سیم‌ ها ساخته می ‌شوند. هر نوع ترموکوپل، رابطه ولتاژ-دما منحصر به فرد خود را دارد.
• اختلاف دما بین دو سر سیم‌ ها: هر چه اختلاف دما بیشتر باشد، ولتاژ خروجی نیز بیشتر خواهد بود.
• کیفیت سیم‌ ها: کیفیت و جنس سیم‌ های ترموکوپل بر ولتاژ خروجی آن تاثیر می ‌گذارد.
• دمای اتصال مرجع: دمای نقطه اتصال دو سیم در ترموکوپل.

اهمیت ولتاژ خروجی ترموکوپل

ولتاژ خروجی ترموکوپل از جهات مختلف حائز اهمیت است:

• اندازه‌ گیری دقیق دما: ولتاژ خروجی ترموکوپل، مبنای اندازه‌ گیری دما در این دماسنج ‌ها است. با تبدیل این ولتاژ به دما، می‌ توان اطلاعات دقیقی از دمای محیط مورد نظر به دست آورد.
• محدوده دمایی گسترده: ترموکوپل ‌ها در طیف وسیعی از دما ها، از منفی 270 درجه سانتیگراد تا 2300 درجه سانتیگراد، قابل استفاده هستند. این امر، کاربرد آنها را در صنایع مختلف امکان ‌پذیر می‌ کند.
• قیمت مناسب: در مقایسه با سایر دماسنج‌ های دقیق، ترموکوپل ‌ها از قیمت مناسب‌ تری برخوردارند. این موضوع، آنها را به گزینه‌ ای مقرون به صرفه برای بسیاری از کاربرد ها تبدیل کرده است.

بیشتر بخوانید: تفاوت های ترموکوپل و سنسور RTD

ولتاژ خروجی انواع ترموکوپل ها

ترموکوپل نوع K

• از آلیاژهای کروم و آلومینیوم بر پایه نیکل ساخته شده است.
• محدوده دمایی: 270- تا 1372+ درجه سانتیگراد
• ضریب سیبک: ℃/41µV در دمای 25 درجه سانتیگراد
• کاربرد: سیستم های سنجش دما مبتنی بر میکروکنترلر در بخش های گوناگون صنعت
• مزایا: مقرون به صرفه، اندازه دقیق، پایداری لازم

مشخصات، قیمت و خرید ترموکوپل نوع K

ترموکوپل نوع J

• از آلیاژهای آهن و مس نیکل (constantan) تشکیل شده است.
• محدوده دمایی: 270- تا 1200+ درجه سانتیگراد
• ضریب سیبک: ℃/52µV در دمای 25 درجه سانتیگراد
• مزایا: ارزان قیمت
• معایب: حساسیت به خوردگی، ماندگاری کوتاه در محیط های مرطوب

مشخصات، قیمت و خرید ترموکوپل نوع J

ترموکوپل نوع N

• از آلیاژهای سیلیکونی نیکل و کروم (نیکروسیل و نیسیل) تشکیل شده است.
• محدوده دمایی: 270- تا 1300+ درجه سانتیگراد
• ضریب سیبک: ℃/27µV در دمای 25 درجه سانتیگراد
• کاربرد: محیط های حرارتی شدید مانند کاربردهای هسته ای و کوره ای

ترموکوپل نوع T

• از آلیاژهای مس-کنستانتان تشکیل شده است.
• محدوده دمایی: 270- تا 400+ درجه سانتیگراد
• ضریب سیبک: ℃/41µV در 25 درجه سانتیگراد
• کاربرد: کاربردهای انجماد عمیق و دمای بسیار پایین مانند سیستم های برودتی و ابررسانا

بیشتر بخوانید: علائم خرابی ترموکوپل

ترموکوپل نوع E

• از آلیاژهای نیکل-کروم و کنستانتان تشکیل شده است.
• محدوده دمایی: 270- تا 1000+ درجه سانتیگراد
• ضریب سیبک: ℃/61µV در 25 درجه سانتیگراد
• کاربرد: محیط های خلأ و اکسیدی
• مزایا: پایداری و دقت بالا

ترموکوپل نوع S

• از آلیاژهای پلاتین-رودیوم و فلز پلاتین تشکیل شده است.
• محدوده دمایی: 50- تا 1750+ درجه سانتیگراد
• ضریب سیبک: ℃/6µV در 25 درجه سانتیگراد
• کاربرد: دماهای بسیار بالا در صنایع زیست، پزشکی و دارویی

ترموکوپل نوع R

• از آلیاژهای پلاتین-رودیوم با درصد رودیوم بیشتر از نوع S تشکیل شده است.
• محدوده دمایی: 50- تا 1768+ درجه سانتیگراد
• ضریب سیبک: ℃/9µV در دمای 25 درجه سانتیگراد
• کاربرد: دماهای بسیار بالا
• مزایا: قدرت و پایداری به مراتب بهتر از نوع S

بیشتر بخوانید: آموزش تست سلامت ترموکوپل