سیم ترموکوپل یکی از مهمترین اجزای سیستم‌های اندازه‌گیری دماست که نقش حیاتی در انتقال نشانگر حرارتی ایفا می‌کند. اگر به‌دنبال خرید سیم ترموکوپل اصلی، با کیفیت بالا و قیمت مناسب هستند، در این مطلب هر چه باید بدانید را برایتان آماده کرده‌اید.
سیم ترموکوپل چیست؟
سیم ترموکوپل ، سیمی خاص و مهندسی شده است که برای انتقال دقیق ولتاژ حرارتی. از محل اندازهاز محل اندازه گیری (یعنی نوک ترموکوپل) به تجهیزات پایش یا کنترل مانند نمایشگر، ترانسمیتر یا کنترلر استفاده می شود. این سیم‌ها از همان دو فلز غیرهمجنس تشکیل می‌شوند و در ساختار اصلی ترموکوپل نیز به‌کار رفته‌اند (مثل نیکل-کروم و نیکل-آلومینیوم در نوع K)، اگر از سیم‌های معمولی استفاده شود، اختلاف پتانسیل و خطای دیگری ایجاد می‌شود.
سیم ترموکوپل در واقع بخشی از مدار اندازه گیری دما ست و کیفیت، نوع و ساختار آن مستقیماً بر دقت نهایی دما تاثیر می‌طراحی و عرضه میتاثیر می‌گذارد. این سیم‌ها بسته به نوع ترموکوپل (مثل نوع K، J، N و…)، جنس عایق (فایبرگلاس، تفلون و…)، بازه T، PVC و محیط کاری (خورنده، گرم، انفجاری و…) در انواع طراحی و عرضه می‌شوند.
حهت آشنایی با ترموکوپل چیست و مهمترین کاربردی که در ابزار دقیق دارد کلیک کنید.
ترموکوپل چند سیم دارد؟
به‌صورت پایه و استاندارد، ترموکوپل دارای دو سیم است که از دو فلز غیرهمجنس است تشکیل شده وتشکیل شده و در یک نقطه به هم متصل شده اند. این نقطه اتصال محل اندازه‌گیری دما (Hot Junction) نامیده می‌شود. این دو سیم بسته به نوع ترموکوپل (مثل نوع K، J، T و…) از جنس‌های دماهای موجود هستند و در تمام طول سیمکشی باید از همان فلزات هم‌نوع استفاده شود تا اندازه‌گیری دقیق باقی بماند.
اما در عمل، ممکن است ترموکوپل‌ها به صورت دو سیمه، چهار سیمه یا حتی بیشتر سیمکشی شوند . با توجه به افزایش تعداد “فلزات” نیست، بلکه به دلیل ویژگی های کاربردی زیر است:
- ترموکوپل استاندارد → دو سیم ( یک سیم مثبت و یک سیم منفی )(یک سیم مثبت و یک سیم منفی)
- ترموکوپل با سیم شیلددار یا محافظ → دو سیم + شیلد یا زمین
- ترموکوپل با کابل دو جفتی ← چهار سیم (برای خاص مانند افزونگی یا دو سنسور در یک غلاف)
بنابراین، هر ترموکوپل به‌صورت ذاتی فقط به دو سیم اصلی می‌رسد نیاز دارد ، امانیاز دارد، اما در بسیاری از کاربردهای صنعتی و حساس، برای افزایش دقت، ایمنی یا مقاومت در برابر نویز، از کابل‌های چهار سیمه یا دارای شیلد و محافظ فلزی استفاده می‌شود.
انواع سیم ترموکوپل
سیم‌های ترموکوپل بر اساس نوع فلزات سازنده، ساختار، نوع عایق، و کاربرد محیطی در دسته‌های مختلفی طبقه‌بندی می‌شوند. مهمترین تقسیم‌بندی‌ها به شرح زیر است:
۱. بر اساس نوع ترموکوپل (Type)
سیم ترموکوپل باید دقیقاً از همان فلزاتی ساخته شده باشد که در ساختار ترموکوپل به‌کار می‌روند؛ این یعنی هر نوع ترموکوپل، سیم مخصوص خودش را دارد. انواع رایج عبارت‌اند از:
| نوع ترموکوپل | فلز مثبت ( + ) | فلز منفی ( – ) | محدوده دمایی تقریبی | ویژگی‌ها |
|---|---|---|---|---|
| K | نیکل-کروم (NiCr) | نیکل-آلومینیوم (NiAl) | -200 تا +1260°C | رایج‌ترین، مقاوم، مناسب کاربردهای صنعتی عمومی |
| J | آهن | نیکل-کاپر (CuNi) | -40 تا +750°C | مناسب دماهای میانه، قیمت مناسب، زنگ‌زدگی بالا |
| T | مس | نیکل-کاپر (CuNi) | -200 تا +370°C | دقت بالا در دماهای پایین، مناسب کاربردهای غذایی |
| N | نیکل-کروم-سیلیسیم (Nicrosil) | نیکل-سیلیسیم-مگنزیم (Nisil) | -200 تا +1300°C | دقت بالا، پایداری بهتر از نوع K |
| E | نیکل-کروم | نیکل-کاپر (CuNi) | -200 تا +900°C | سیگنال بالا، مناسب محیط مرطوب |
| S / R / B | پلاتینیومی | پلاتینیومی با ناخالصی | تا +1600°C | مناسب کاربردهای آزمایشگاهی و دمای بسیار بالا |
۲. بر اساس جنس عایق (Insulation Material)
سیم ترموکوپل بسته به شرایط محیطی، با عایق‌های متفاوت عرضه می‌شود:
| نوع عایق | محدوده دما | ویژگی‌ها |
|---|---|---|
| PVC | تا حدود 105°C | اقتصادی، نرم، مناسب محیط‌های خشک و کنترل پنل |
| تفلون (PTFE) | تا حدود 250°C | مقاوم به مواد شیمیایی، انعطاف‌پذیر، ضد رطوبت |
| فایبرگلاس | تا حدود 480°C | مقاوم به حرارت، اما نسبتاً شکننده در محیط‌های ارتعاشی |
| سرامیک/فیبر سرامیکی | تا بیش از 1000°C | مناسب محیط‌های بسیار داغ مانند کوره‌ها |
۳. بر اساس ساختار فیزیکی کابل
- ساده (2 رشته‌ای): رایج‌ترین نوع برای کاربردهای عمومی
- چهار رشته‌ای (دو زوج): برای redundancy یا دو سنسور همزمان
- شیلددار: دارای لایه محافظ فلزی برای حذف نویز الکترومغناطیسی
- آرموردار: دارای غلاف فلزی برای مقاومت مکانیکی بالا و محیط‌های صنعتی خشن
۴. بر اساس کلاس دقت (Accuracy Class)
مطابق استانداردهای IEC 60584 و ANSI، سیم‌های ترموکوپل در دو کلاس ارائه می‌شوند:
- کلاس 1: دقت بالا، مناسب برای اندازه‌گیری‌های دقیق
- کلاس 2: اقتصادی‌تر، برای کاربردهای عمومی
رنگ بندی سیم های ترموکوپل
رنگبندی سیم‌های ترموکوپل به‌منظور شناسایی سریع نوع ترموکوپل، سیم مثبت و منفی و مرجع انجام می‌شود. این رنگ‌بندی‌ها توسط استانداردهای مشابه ANSI (آمریکا)، IEC (آروپا/بین‌ملی)، BS (بریتانیا) و JIS (ژاپن) تعریف شده‌اند. پرکاربردترین استانداردها در ایران معمولاً ANSI و IEC هستند.
۱. رنگبندی طبق استاندارد ANSI (آمریکا)
| نوع ترموکوپل | رنگ روکش کلی کابل | رنگ سیم مثبت | رنگ سیم منفی |
|---|---|---|---|
| ک | سبز | سبز | سفید |
| جی | سیاه | سیاه | سفید |
| تی | الف | آبی | سفید |
| E | ارغوانی (بنفش | ارغوانی | سفید |
| ن | نارنجی | نار | سفید |
| R / S / B | سفید | سفید | قرمز |
نکته ANSI:درتمام انواع،سیم منفی همیشه رنگ سفید است.
۲. رنگ‌های استاندارد IEC (بین‌المللی / اروپا)
| نوع ترموکوپل | رنگ روکش کلی کابل | رنگ سیم مثبت | رنگ سیم منفی |
|---|---|---|---|
| ک | سبز | سبز | سفید |
| جی | مشکی | مشکی | سفید |
| تی | ق | قهوه | سفید |
| E | بنفش | بنفش | سفید |
| ن | صور | شما | سفید |
| R / S / | نارنجی | نارنجی | سفید |
نکته IEC:این استاندارد معمولاً ازسفید به‌عنوان سیم منفی استفاده می‌کند، اما ممکن است رنگ کابل خارج شود.
اتصال سیم ترموکوپل
۱. انتخاب سیم مناسب
ترموکوپل‌ها از دو فلز مختلف ساخته می‌شوند که از نظر دمایی و الکتریکی ویژگی‌های متفاوتی دارند. برای اتصال صحیح، باید سیم‌های ترموکوپل از همان فلزات تشکیل‌دهنده ترموکوپل انتخاب شوند. این انتخاب در دقت اندازه‌گیری و عملکرد صحیح دستگاه تأثیر زیادی دارد.
چرا انتخاب درست مهم است؟
- نوع فلز: اگر از سیم‌هایی استفاده شود که جنس آن‌ها با فلزات تشکیل‌دهنده ترموکوپل هم‌خوانی نداشته باشد، میزان اختلاف پتانسیل (ولت) تولیدی تغییر خواهد کرد و دقت اندازه‌گیری دما کاهش می‌یابد.
- نوع ترموکوپل: ترموکوپل‌ها در انواع مختلفی مانند نوع K، J، T، E و غیره تولید می‌شوند. هر کدام از این ترموکوپل‌ها از ترکیب خاصی از فلزات ساخته می‌شوند که باید با سیم‌های مطابق با آن ترکیب استفاده شوند.
- ترموکوپل نوع K: از ترکیب نیکلی-کروم (Ni-Cr) و نیکلی-آلومینیوم (Ni-Al) تشکیل می‌شود.
- ترموکوپل نوع J: از آهن (Fe) و آلیاژ کنستانتان (Cu-Ni) تشکیل می‌شود.
- ترموکوپل نوع T: از مس (Cu) و آلیاژ کنستانتان (Cu-Ni) تشکیل می‌شود.
انتخاب صحیح سیم برای هر نوع ترموکوپل حیاتی است، زیرا اگر جنس سیم با نوع ترموکوپل مطابقت نداشته باشد، سیگنال تولیدی به‌طور قابل‌توجهی تحت تأثیر قرار می‌گیرد.
۲. آماده‌سازی سیم‌ها
قبل از هرگونه اتصال، سیم‌های ترموکوپل باید به‌طور صحیح آماده شوند تا اتصال درست و قابل اعتمادی برقرار شود. در این مرحله، مهمترین نکات شامل لخت کردن سیم‌ها، برش دقیق به اندازه و جلوگیری از آسیب به رشته‌های سیم است.
مراحل آماده‌سازی سیم:
- لخت کردن سیم: برای اتصال سیم‌ها به یکدیگر یا به دستگاه‌های اندازه‌گیری، باید بخش انتهایی سیم لخت شود. این کار باید با دقت انجام شود تا سیم‌ها آسیب نبینند و هیچ رشته‌ای از سیم‌ها جدا نشود.
- استفاده از لخت‌کن‌های مخصوص سیم برای این کار توصیه می‌شود تا از قطع شدن یا آسیب به هادی‌ها جلوگیری شود.
- طول سیم لخت: طول لخت شده باید دقیقاً به اندازه مورد نیاز باشد. طول اضافی سیم می‌تواند باعث تماس‌های ناخواسته و مشکلات در اتصال شود.
پیشنهاد: سیم‌ها باید به اندازه دقیق لخت شوند تا از ایجاد اتصالات ضعیف یا اتصال‌های ناخواسته جلوگیری شود.
۳. انتخاب نوع اتصال
اتصال سیم‌های ترموکوپل به یکدیگر یا به دستگاه‌های اندازه‌گیری باید به‌درستی انجام شود تا ارتباط الکتریکی دقیق و پایدار برقرار گردد. دو روش اصلی برای اتصال وجود دارد:
- اتصال جوشکاری:
- در این روش، دو سیم ترموکوپل با استفاده از جوشکاری در دمای بالا به یکدیگر متصل می‌شوند. این روش در شرایطی که نیاز به اتصال دائمی و مقاوم است، استفاده می‌شود.
- مزایا: اتصال محکم و مقاوم در برابر تغییرات دمایی بالا.
- معایب: دشواری در جداسازی و تغییر سیم‌ها.
- اتصال مکانیکی (کلمپ یا گیره):
- در این روش، از گیره‌ها یا قطعات مکانیکی مخصوص برای اتصال سیم‌ها استفاده می‌شود. این روش برای سیستم‌های آزمایشی یا سیستم‌هایی که به‌طور موقت نیاز به اتصال دارند، مناسب است.
- مزایا: امکان جداسازی و تغییر سریع سیم‌ها.
- معایب: در صورت نصب نادرست، احتمال ایجاد اتصالات ضعیف وجود دارد.
ما در این مقاله به صورت مفصل در رابطه با انواع اتصالات ترموکوپل صحبت کرده ایم.
۴. استفاده از ترمینال‌ها
ترمینال‌ها، قطعاتی هستند که برای اتصال سیم‌های ترموکوپل به دستگاه‌های اندازه‌گیری، کنترلرها و سیستم‌های مختلف استفاده می‌شوند. این قطعات معمولاً به‌طور ویژه طراحی می‌شوند تا سیگنال‌های ترموکوپل را با دقت منتقل کنند.
خواندن این مقاله را از دست ندهید:ترمینال بلوک ترموکوپل، راهکاری حرفه‌ای برای اتصالات پایدار
۵. نصب ترموکوپل به دستگاه‌های اندازه‌گیری
پس از اتصال صحیح سیم‌ها به ترمینال‌ها، باید ترموکوپل به دستگاه‌های اندازه‌گیری مانند مولتی‌متر، پوزیشنر یا کنترلر دما وصل شود. نصب صحیح این دستگاه‌ها برای حصول دقت بالا و عملکرد بهینه ضروری است.
نکات کلیدی نصب:
- محکم کردن اتصالات: اتصال سیم‌ها به دستگاه‌ها باید به‌درستی محکم شود تا از ایجاد اتصالات ضعیف جلوگیری شود.
- بررسی قطعات: بررسی ترمینال‌ها و اتصال‌ها به‌طور منظم برای جلوگیری از خرابی‌ها یا اتصالات نادرست.
۶. جلوگیری از تداخل الکترومغناطیسی
ترموکوپل‌ها سیگنال‌های الکتریکی بسیار حساسی تولید می‌کنند که می‌تواند تحت تأثیر میدان‌های الکترومغناطیسی قرار بگیرد. برای جلوگیری از این تداخل، باید از روش‌های محافظتی مانند شیلد کردن سیم‌ها یا فاصله‌گذاری مناسب استفاده کرد.
راهکارها برای کاهش تداخل:
- استفاده از شیلد: سیم‌های ترموکوپل باید در برابر تداخل الکترومغناطیسی محافظت شوند. استفاده از شیلد فلزی برای پوشش سیم‌ها یکی از روش‌های مؤثر است.
- فاصله‌گذاری: از قرار دادن سیم‌های ترموکوپل در نزدیکی کابل‌های برق و سایر منابع تولید میدان الکترومغناطیسی پرهیز شود.
۷. کالیبراسیون و تست
پس از اتصال سیم‌ها و نصب ترموکوپل، باید از صحت عملکرد سیستم اطمینان حاصل کرد. این کار از طریق کالیبراسیون و تست انجام می‌شود.
ما در این مقاله به صورت دقیق به بررسی انواع روش های کالیبراسیون ترموکوپل پرداخته ایم.
۸. نگهداری و بررسی دوره‌ای
اتصال سیم‌های ترموکوپل باید به‌طور دوره‌ای بررسی شود تا از هرگونه خرابی یا اختلال جلوگیری گردد.
اقدامات نگهداری:
- بازرسی منظم: بررسی اتصالات و سیم‌ها برای شناسایی آسیب‌ها، خوردگی‌ها یا سایر مشکلات.
- جایگزینی سیم‌های آسیب‌دیده: در صورت مشاهده هرگونه آسیب، سیم‌های آسیب‌دیده باید تعویض شوند تا از عملکرد دقیق سیستم اطمینان حاصل شود.
سیم جبران ساز ترموکوپل
از آنجا که ترموکوپل‌ها به اختلاف دمای میان دو نقطه اتصال سیم‌هایشان حساس هستند، اگر سیم‌های ترموکوپل به دستگاه اندازه‌گیری متصل شوند، دمای نقطه اتصال این سیم‌ها به دستگاه (که معمولاً دمای محیط است) می‌تواند تأثیر زیادی بر دقت اندازه‌گیری داشته باشد. برای حل این مشکل، از سیم جبران ساز ترموکوپل استفاده می‌شود تا اثرات دمای اتصالات (که به‌طور معمول دمای محیط است) جبران شود. این سیم‌ها معمولاً از جنس‌هایی مشابه با سیم‌های ترموکوپل هستند، اما به‌طور خاص برای جبران دما در نقاط اتصال طراحی شده‌اند.
مشاوره قبل از خرید
برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با خرید محصولات می‌توانید با شماره تلفن‌های زیر تماس بگیرید: