ترموکوپل و ترمیستور دو نوع حسگر دما هستند که در صنایع مختلف برای اندازه‌گیری دما استفاده می‌شوند. تفاوت‌های اصلی این دو حسگر در نحوه عملکرد، دقت و کاربردهای آنهاست، به‌طوری‌که هر یک در شرایط خاص و برای نیازهای متفاوت مناسب‌تر است.
ترموکوپل (Thermocouple)
نحوه عملکرد:
ترموکوپل‌ها بر اساس پدیده‌ای به نام اثر سیبک (Seebeck Effect) عمل می‌کنند. وقتی دو فلز مختلف (مثلاً مس و کنستانتان یا کرومل و آلومل) به هم متصل می‌شوند و یک اتصال در دمایی متفاوت از اتصال دیگر قرار می‌گیرد، ولتاژی بین دو انتها ایجاد می‌شود که متناسب با اختلاف دما است. این ولتاژ، که به عنوان سیگنال ترموالکتریک شناخته می‌شود، می‌تواند با یک ولت‌متر یا دستگاه‌های اندازه‌گیری دیگر به دما تبدیل شود. ما در این مقاله در رابطه با ترموکوپل و انواع ترموکوپل ابزاردقیق به صورت جزئی صحبت کرده ایم.
نوع فلزات مورد استفاده در ترموکوپل مشخص می‌کند که آن ترموکوپل برای چه محدوده دمایی و با چه دقتی مناسب است. برای مثال:
- ترموکوپل نوع K (کرومل-آلومل): برای دماهای بین -200 تا 1260 درجه سانتی‌گراد.
- ترموکوپل نوع J (آهن-کنستانتان): برای دماهای بین -40 تا 750 درجه سانتی‌گراد.
- ترموکوپل نوع R و S (پلاتین-رودیوم): برای دماهای تا 1600 درجه سانتی‌گراد.
دقت:
دقت ترموکوپل‌ها به طور کلی کمتر از دقت ترمیستورها است. این دقت معمولاً در حدود ±1 تا ±2 درجه سانتی‌گراد است، اگرچه برخی از ترموکوپل‌ها می‌توانند با کالیبراسیون دقیق، دقتی بهتر نیز ارائه دهند. عواملی که می‌توانند دقت ترموکوپل را تحت تأثیر قرار دهند شامل نوع ترموکوپل، شرایط محیطی، طول سیم‌ها، و کیفیت اتصال‌ها است.ما در این مقاله به بررسی روش های کالیبراسیون ترموکوپل پرداخته ایم
کاربردها:
ترموکوپل‌ها به دلیل محدوده دمایی وسیع و مقاومت در برابر شرایط سخت، در صنایع مختلفی کاربرد دارند:
- صنایع فولاد و متالورژی: برای اندازه‌گیری دمای کوره‌ها و فلزات مذاب.
- توربین‌های گازی و بخاری: برای نظارت بر دماهای بسیار بالا.
- سیستم‌های کنترل دما در فرایندهای شیمیایی: به ویژه در محیط‌های خطرناک یا خورنده.
- اندازه‌گیری دما در موتورها و تجهیزات سنگین: به دلیل مقاومت بالا و قابلیت اطمینان.
مزایا:
- محدوده دمایی وسیع: ترموکوپل‌ها می‌توانند دماهای بسیار بالا یا پایین را اندازه‌گیری کنند.
- پاسخ سریع به تغییرات دما: به دلیل ساختار ساده و فیزیکی کوچک.
- دوام و مقاومت بالا: مناسب برای شرایط محیطی سخت مانند دماهای بسیار بالا یا محیط‌های خورنده.
معایب:
- دقت پایین‌تر: نسبت به دیگر سنسورهای دما مانند ترمیستورها، دقت کمتری دارند.
- سیگنال خروجی کم: ولتاژ تولید شده توسط ترموکوپل بسیار کم است (در حد میلی‌ولت) و نیاز به تقویت‌کننده دارد.
- نویزپذیری: به دلیل سیگنال ضعیف، ممکن است در محیط‌های الکتریکی نویز زیادی داشته باشند.
- نیاز به کالیبراسیون: برای دستیابی به دقت بالاتر، نیاز به کالیبراسیون دقیق دارند.
ترمیستور (Thermistor)
نحوه عملکرد:
ترمیستورها از مواد نیمه‌هادی ساخته شده‌اند که مقاومت الکتریکی آن‌ها به شدت به دما وابسته است. دو نوع اصلی ترمیستورها عبارتند از:
- NTC (Negative Temperature Coefficient): مقاومت این نوع ترمیستور با افزایش دما کاهش می‌یابد. این نوع ترمیستورها در کاربردهایی که نیاز به دقت بالا در دماهای پایین‌تر دارند، به کار می‌روند.
- PTC (Positive Temperature Coefficient): مقاومت این نوع ترمیستور با افزایش دما افزایش می‌یابد. این نوع بیشتر در کاربردهای حفاظتی به کار می‌رود، مانند جلوگیری از جریان بیش از حد در مدارهای الکتریکی.
هنگامی که دما تغییر می‌کند، مقاومت ترمیستور به صورت غیرخطی تغییر می‌کند. این تغییر مقاومت به وسیله مدارهای الکترونیکی اندازه‌گیری می‌شود و سپس به دما تبدیل می‌شود. برای تبدیل مقاومت به دما معمولاً از جدول‌های مرجع یا فرمول‌های ریاضی خاص استفاده می‌شود.
اگر به آشنایی با ترمیستور و انواع ترمیستور تمایل دارید حتما کلیک کنید.
دقت:
ترمیستورها به دلیل حساسیت بالا به تغییرات دما، دقت بسیار بیشتری نسبت به ترموکوپل‌ها دارند. دقت آن‌ها می‌تواند تا حدود ±0.1 تا ±0.2 درجه سانتی‌گراد باشد. با این حال، به دلیل غیرخطی بودن پاسخ آن‌ها، برای دستیابی به دقت بالا ممکن است نیاز به مدارات تصحیح یا محاسبات دقیق‌تر باشد.
کاربردها:
ترمیستورها به دلیل دقت بالا و اندازه کوچک در کاربردهایی که نیاز به اندازه‌گیری دقیق دما دارند، استفاده می‌شوند:
- تجهیزات پزشکی: مانند ترمومترهای دیجیتال، که نیاز به دقت بالا دارند.
- کنترل‌های حرارتی در لوازم خانگی: مانند یخچال‌ها، ماشین‌های لباسشویی و سیستم‌های تهویه مطبوع.
- محافظت در برابر جریان بیش از حد: در مدارهای الکتریکی برای جلوگیری از داغ شدن بیش از حد قطعات.
- الکترونیک مصرفی: در باتری‌ها و شارژرها برای مدیریت دما و ایمنی.
مزایا:
- دقت بالا: مناسب برای کاربردهایی که نیاز به اندازه‌گیری دقیق دارند.
- حساسیت بالا: تغییرات کوچک دما می‌تواند باعث تغییرات بزرگ در مقاومت شود.
- اندازه کوچک: مناسب برای فضاهای محدود.
معایب:
- محدوده دمایی محدودتر: معمولاً در محدوده -50 تا 150 درجه سانتی‌گراد کار می‌کنند.
- غیرخطی بودن: تغییرات مقاومت با دما به صورت غیرخطی است و نیاز به مدارات تصحیح کننده دارد.
- عدم پایداری در دماهای بسیار بالا: در دماهای بسیار بالا عملکرد آن‌ها ممکن است ناپایدار شود.
جمع‌بندی نهایی:
- ترموکوپل‌ها: برای کاربردهایی با دماهای بسیار بالا یا شرایط محیطی سخت مناسب‌تر هستند. دقت پایین‌تر و نویزپذیری بیشتری دارند اما محدوده دمایی وسیع و مقاومت بالایی دارند.
- ترمیستورها: برای کاربردهایی که نیاز به دقت بالایی در محدوده دمایی خاصی دارند، بهترین گزینه هستند. این سنسورها دارای دقت و حساسیت بالا هستند اما در دماهای بسیار بالا یا پایین عملکرد خوبی ندارند و نیاز به مدارات تصحیح کننده دارند.
در نهایت، انتخاب بین ترموکوپل و ترمیستور به نیازهای خاص شما در زمینه دما و محیط کاربرد بستگی دارد.
لینک های مفید:
- چگونه ترموکوگل را حذف کنیم؟
- نکات مهم در رابطه با تعمیر ترموکوپل
- چرا ترموکوپل خراب می شود؟علل خرابی ترموکوپل
مشاوره قبل از خرید
برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با خرید محصولات می‌توانید با شماره تلفن‌های زیر تماس بگیرید: