ترموکوپل سنسوری است که دما را اندازه گیری می کند. از دو نوع فلز مختلف تشکیل شده است که در یک انتها به هم متصل شده اند. هنگامی که محل اتصال دو فلز گرم یا سرد می شود، ولتاژی ایجاد می شود که می تواند به مقدار دما تبدیل شود. ترموکوپل یک سنسور دما ساده و مقرون به صرفه است که در طیف وسیعی از فرآیندهای اندازه گیری دما مورد استفاده قرار می گیرد.

ترموکوپل چگونه کار می کند؟

هنگامی که دو سیم متشکل از فلزات غیرمشابه به هم متصل می شوند  و محل اتصال سیم ها گرم می شود، جریان پیوسته ای در مدار ترموالکتریک جریان می یابد. ولتاژ دو سر مدار باز سیم ها (ولتاژ Seebeck) تابعی از دمای محل اتصال و ترکیب دو فلز(با توجه به نوع فلزهای ترکیب شده) است. این بدان معناست که وقتی محل اتصال دو فلز گرم یا سرد می شود ولتاژی تولید می شود که می تواند به مقدار معادل دما  تبدیل شود.

چگونه بفهمم کدام نوع اتصال را انتخاب کنم؟

سنسورهای ترموکوپل روکش دار با یکی از سه نوع اتصال در دسترس هستند: زمین شده(grounded) غیر زمین شده (ungrounded)  یا در معرض(exposed).

ترموکوپل های اتصال زمین شده:

در نوک یک ترموکوپل اتصال به زمین، سیم های ترموکوپل به طور فیزیکی به داخل دیواره پروب متصل می شوند. این منجر به انتقال حرارت خوب از بیرون، از طریق دیواره پروب به محل اتصال ترموکوپل می شود.این بدان معنی است که ترموکوپل های زمین شده زمان پاسخگویی سریع تری نسبت به ترموکوپل های زمین نشده خواهند داشت.ترموکوپل های اتصال زمین برای اندازه گیری دمای گاز و مایع خورنده ساکن یا جاری و برای کاربردهای فشار بالا توصیه می شود. محل اتصال یک ترموکوپل زمین شده به غلاف محافظ جوش داده می شود که نسبت به نوع اتصال زمین نشده پاسخ سریع تری می دهد.

با این حال، ترموکوپل های زمین شده به شدت مستعد نویز ناشی از حلقه های زمین (ground loops)هستند و در نتیجه دقت کمتری دارند.

ترموکوپل های اتصال زمین نشده:

در یک پروب زمین نشده، محل اتصال ترموکوپل از دیواره پروب جدا می شود. زمان پاسخ دهی آهسته تر از مدل اتصال زمین شده است.از طرف دیگر، محل اتصال به صورت الکتریکی از غلاف جدا شده است که از تداخل نویز الکتریکی با سیگنال جلوگیری می کند.که باعث افزایش دقت اندازه گیری دما می شود( به خصوص در هنگام اندازه گیری  سیگنال های با دامنه بسیار پایین).

ترموکول با اتصال زمین نشده به صورت الکتریکی از غلاف جدا هستند و توسط آن محافظت شود این باعث میشود که برای اندازه گیری در محیط های خورنده مناسب باشند. محل جوش سیم ترموکوپل به وسیله پودر MgO (نرم) از غلاف ترموکوپل عایق شده است.

ترموکوپل های اتصال در معرض:

ترموکوپل در مدل اتصال در معرض (اکسپوز) از نوک غلاف بیرون زده و در معرض محیط اطراف قرار می گیرد. این نوع بهترین زمان پاسخ را ارائه می دهد، اما در کاربردهای غیر خورنده و بدون فشار استفاده می شود.یک ترموکوپل با اتصال در معرض برای اندازه‌گیری دمای گاز غیرخورنده ساکن یا جاری در جایی که زمان پاسخ سریع مورد نیاز است توصیه می‌شود. محل اتصال سیم های ترموکوپل بیرون از غلاف فلزی محافظ است تا پاسخ سریع و دقیقی را ارائه دهد.

انواع ترموکوپل

ترموکوپل ها بر اساس  ترکیبات مختلف فلزات و یا کالیبراسیون تقسیم بندی میشوند. ترموکوپل هایکه  بر اساس  ترکیبات  فلزات دسته بندی می شوند به ترموکوپل‌های “Base Metal” معروف هستند که متداول‌ترین آنها  انواع J، K، T، E و N می باشند. همچنین ترموکوپل های که  بر اساس   کالیبراسیون‌هایی با دمای بالا دسته بندی می شوند به عنوان ترموکوپل‌های Noble Metal شناخته می‌شوند که در انواع R، S، C و GB وجود دارند.

دقت و محدوده دمایی ترموکوپل های مختلف چیست؟

مهم است که به یاد داشته باشید که هم دقت و هم بازه اندازه گیری به مواردی مانند آلیاژهای ترموکوپل ، ساختار سنسور، جنس غلاف، محیط اندازه گیری شده، وضعیت محیط (مایع، جامد یا گاز) بستگی دارد. و همچنین عواملی مانند قطر سیم ترموکوپل (اگر نوع ترموکوپل ازمدل در معرض (اکسپوز) باشد) یا قطر غلاف هم می توانند در دفت و محدوده دمایی ترموکوپل موثر باشد.

انواع ترموکوپل و بازه دمایی انواع ترموکوپل:

چرا ترموکوپل های نوع K تا این حد محبوب هستند؟

ترموکوپل های نوع K به دلیل دامنه دمایی و دوام گسترده ای که دارند بسیار محبوب هستند. مواد رسانای مورد استفاده در ترموکوپل های نوع K از نظر شیمیایی بی اثرتر از نوع T (مس) و نوع J (آهن) هستند. در حالی که سیگنال خروجی ترموکوپل های نوع K کمی کمتر از تیپ های T، J و E است، اما از نزدیک ترین رقیب خود (نوع N) بالاتر است . ترموکوپل های نوع K مدت زمان بیشتری نسبت به ترموکوپل ها دیگر مورد استفاده بوده است.

چگونه بین انواع مختلف انتخاب کنم؟

انتخاب نوع مناسب ترموکوپل به تطبیق ترموکوپل با بازه اندازه گیری شما بستگی دارد. در اینجا چند مورد وجود دارد که باید مورد توجه قرار گیرد:

محدوده دما: انواع مختلف ترموکوپل دارای محدوده دمایی متفاوتی هستند. به عنوان مثال، نوع T با فلز پایه مسی خود حداکثر دمای 370 درجه سانتیگراد دارد. از طرف دیگر، نوع K تا دمای 1260 درجه سانتیگراد قابل استفاده است.

اندازه رسانا: قطر سیم های ترموکوپل نیز در صورت نیاز به اندازه گیری طولانی مدت باید در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، ترموکوپل های نوع T به صورت پیشفرض دارای درجه حرارت 370 درجه سانتیگراد هستند، این در صورتی است که ترموکوپل شما دارای سیمهای با قطر #14AWG (قطر 0.064 اینچ) باشد، ولی اگر ترموکوپل نوع T شما دارای قطر سیم #30AWG باشد، میزان حداکثر دمای قابل اندازه گیری به 150 درجه سانتیگراد کاهش می یابد.

دقت: ترموکوپل های نوع T  1± درجه سانتیگراد یا ± 0.75 درصد خطا را دارای می باشد که بیشترین دقت را در بین تمام ترموکوپل های پایه فلز دارد. به دنبال آن نوع E (±1.7C یا 0.5%) و انواع J، K و N (±2.2C یا 0.75%) برای محدودیت های استاندارد خطا (به ازای ANSI/ASTM E230) قرار می گیرد.

سایر ملاحظات مهم عبارتند از مواد غلاف ، مواد عایق و هندسه سنسور.

تفاوت بین سیم گرید ترموکوپل و گرید اکستنشن چیست؟

سیم گرید ترموکوپل سیمی است که برای ساختن نقطه حسگر (یا قسمت پروب) ترموکوپل استفاده می شود. سیم گرید اکستنشن (گسترش) فقط برای گسترش سیگنال ترموکوپل از یک پروب به دستگاهی که سیگنال را می خواند استفاده می شود. سیم گرید اکستنشن (گسترش) معمولاً دارای محدودیت دمای محیطی کمتری است که در آن سیم ممکن است استفاده شود. یعنی ممکن است سیگنالی را ارسال کند که نشان دهنده دمای بالاتری است که از پروب دریافت می شود، اما سیم از نظر فیزیکی ممکن است در معرض دماهای بالاتر قرار نگرفته باشد. سیم ترموکوپل ممکن است به عنوان سیم اکستنشن (گسترش) استفاده شود، اما سیم گرید  اکستنشن (گسترش) در نقطه سنجش (یا قسمت پروب) ترموکوپل استفاده  نمی شود. معمولا شماره سیم اکستنشن (گسترش) با پیشوند “EX” شروع می شود.

پارس مگا دارای دو نوع ترانسمیتر دما با ورودی ترموکوپل با دقت بالا و عملکرد خطی می باشد که دارای خروجی سریال نیز هست.
PM-TT4K   و PM-TT1X برای اطلاع از امکانات این ترانسمیتر دما میتوانید لینک مربوط به هر کدام را مطالعه کنید