ساخت و طراحی انواع ترموکوپل در تایپ های K-J-E-T-N-S-C-B-R و انواع سنسور pt100
ترموکوپل چیست؟
ترموکوپل (Thermocouple) یک سنسور تشخیص میباشد که شامل دو سیم غیر هم جنس است، که در یک انتها به یک دیگر متصل شده اند و زمانیکه میان دو طرف سیم های غیر همجنس اختلاف دما شکل گیرد یک جریان الکتریکی در مسیر برقرار میشود. به این پدیده اثر سیبک گفته میشود که اساس کار ترموکوپل‌ها میباشد.
به یک طرف این اتصال، اتصال گرم و به طرف دیگر آن اتصال سرد گفته میشود. سمت گرم داخل یک محفظه محافظ قرار داده شده و در معرض فرایند قرار داده میشود.
اگر محل اتصال دو فلز ترموکوپل حرارت داده‌شود، به دلیل اثر سیبک در دو سر دیگر آن‌ها که از یک دیگر جدا هستند اختلاف پتانسیلی (ولتاژ) تولید شود. این ولتاژ تابع دما است و با اندازه‌گیری آن، می‌توان دما را اندازه گرفت.
فلزات ترموکوپلی به‌طور کلی نسبت به قیمت‌شان به دو گروه تقسیم می‌شوند؛ ترموکوپل با مغزی فلزهای پایه و ترموکوپل با مغزی فلزهای گران قیمت نظیر پلاتین.
مزیت های ترموکوپل
مزیت اصلی ترموکوپل‌ها، محدودهٔ وسیع اندازه‌گیری دمای آن هاست که معمولاً از دمای ۱۸۰- تا ۱۸۰۰ درجه سلسیوس را در برمی گیرد.
دیگر مزیت ترموکوپل‌ها، عملکرد خطی آن‌ها در محدوده اندازه‌گیری است.
عملکرد
طبق اثر سیبک، ولتاژ اندازه‌گیری شده در اتصال سرد، متناسب با اختلاف دما بین اتصال گرم و اتصال سرد میباشد. به این ولتاژ ولتاژ سیبک، ولتاژ ترموالکتریک یا EMF ترموالکتریکی گفته میشود. با افزایش دما، ولتاژ اندازه‌گیری شده در اتصال سرد با رابطه ای غیر-خطی افزایش می‌یابد. میزان خطی بودن رابطه دما-ولتاژ به ترکیب فلزهای انتخاب شده برای ساخت ترموکوپل وابسته است.
برای محاسبه اختلاف ولتاژ بین اتصال سرد و اتصال گرم نیاز به دانستن دمای اتصال سرد داریم. در نتیجه دمای اتصال سرد باید مشخص باشد. به این فرایند «جبران اتصال سرددبه انگلیس ( Cold Junction Compensation) گفته میشود. این کار معمولاً توسط ترانسمیتر انجام میشود. انجام دقیق جبران اتصال سرد در تعیین دقیق دما امری حیاتی است. صحت انجام اینکار به دو عامل وابسته است: دقت محاسبه دمای نقطه مرجع و میزان نزدیک بودن محل دمای مرجع به اتصال سرد. بسیاری از ترنسمیترها از یک بلوک دما-ثابت (که معمولاً از مس ساخته میشود) به همراه یک ترمیستور داخلی، یا RTD یا یک مدار ترانزیستوری برای محاسبه دمای بلوک استفاده می‌کنند.
انواع ترموکوپل
ترموکوپل‌ها دارای انواع مختلفی (تیپ‌ها) برای اندازه‌گیری دما هستند. به‌طور مثال انواع R - S - B با قابلیت اندازه‌گیری دما در محدوده ۲۰۰- الی ۱۸۰۰ و انواع L - K- J با قابلیت اندازه‌گیری دما در محدوده ۱۸۰- الی ۱۰۰۰ درجه سلسیوس بکار می‌روند.
ولتاژ تولید شده دو سر انتهای ترموکوپل، در حد میلی‌ولت، و رفتار الکتریکی ترموکوپل، بسته به آلیاژ آن، تابع جداول استانداردی است که تقریباً در هر نوع، یکسان است. یکی از انواع معمول آن، آلیاژ کروم و نیکل (نیکروم) است. معمولاً برای جلوگیری از آسیب دیدن ترموکوپل آن را درون محفظهٔ فلزی یا سرامیکی قرار می‌دهند. روش اتصال (جوشکاری) دو سر ترموکوپل تابع ضوابط خاصی است به‌طوری که نباید هنگام جوشکاری فلز یا چیز دیگری در فرایند جوش دخالت نماید در غیر این‌صورت رفتار ترموکوپل، رفتار استاندارد تعریف شده در جداول مربوطه نخواهد بود.
(CHROMEL-ALUMEL) ترموکوپل تیپ K
ترموکوپل نوع K از سیم فلزی Ni-Cr (به نام تجاری کرومل Chromel) و Ni-Al (به نام تجاری آلومل Alumel) ساخته می شود.این ترموکوپل ارزان قیمت است و یکی از پرکاربردترین ترموکوپل ها می باشد. بازه عملکرد دمایی آن بین −200 °C و 1350 °C و حساسیت آن تقریبا 41 µV/°C است و معمولا در دماهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد. ترموکوپل نوع K بخاطر استفاده از مس خاصیت ضد اکسیداسیون دارد لذا در کوره ها که اکسیداسیون رخ می دهد مناسب تر می باشد
(IRON-CONSTANTAN) ترموکوپل تیپ J
این ترموکوپل از فلز آهن Fe و آلیژهای مس - نیکل Cu-Niساخته می شود. بازه دمایی این ترموکوپل بین −180 °C و 750 °C است. به دلیل احتمال اکسید شدن آهن این ترموکوپل ، در صنایع قالب ریزی پلاستیک استفاده می شود. حساسیت ترموکوپل نوع J ، به اندازه ی 55 µV/°Cاست و برای طرح های جدید توصیه می شود. در ترموکوپل نوع J به علت وجود آهن در مکان هایی که امکان اکسیداسیون وجود دارد استفاده نمی شود
ترموکوپل تیپ k
ترموکوپل s
جدول ترموکوپل نوع j
خرید ترموکوپل
ترموکوپل نوع s
قیمت ترموکوپل نوع j
خرید ترموکوپل نوع j