ترموکوپل چیست و مهمترین کاربردی که در ابزار دقیق دارد

ترموکوپل (Thermocouple) چیست؟

این وسیله به عنوان یکی از مهم‌ترین و رایج‌ترین تجهیزات ابزار دقیق در صنعت هستند که جهت اندازه گیری دما کاربرد دارند. مکانیسم ترموکوپل (Thermocouple) را بر اساس پدیده ی سیبک (Seebeck) طراحی کرده‌اند که در این عملکرد اختلاف دما بین دو نقطه را به ولتاژ تبدیل می‌کنند. اگر بخواهیم تعریف جامع تری را بیان کنیم ترموکوپل را به عنوان سنسوری برای اندازه‌گیری دما می‌شناسند.

رابطه بین ترموکوپل و ابزار دقیق چیست؟

همان‌طور که می‌دانید قلب تپنده هر صنعت را ابزار دقیق آن تشکیل می‌دهد، به زبان ساده‌تر می‌توانیم در مورد این ابزار بگوییم که تجهیزاتی هستند که بر حسب نوع کمیت مورد نیاز واحد تحت کنترل، اعم از فشار، دما، دبی، سطح و غیره با توجه به شرایط و استانداردهای تعین شده، انتخاب و مورد استفاده قرار می‌گیرند که در حقیقت زیر ساخت یک سیستم کنترل و اتوماسیون را تشکیل می‌دهند و شامل ابزاری نظیر: انواع سنسور، انواع کنترلر، نشاندهنده، ترانسمیتر، رکوردر و غیره می‌ ‌باشند که این ابزار وظیفه اندازه‌گیری، انتقال، نمایش، ثبت و کنترل پارامترهای مهم فیزیکی را در پروسه‌های صنعتی به شکلی دقیق بر دوش دارند.

ابزار دقيق را مي‌توان به دو صورت دسته‌بندي كرد يكي از نظر نوع عملکرد این ابزار؛ برای مثال ابزاری که عمل کنترل دما یا فشار و رطوبت و یا سطح را بر عهده دارند به كنترلر مشهورند و به همین ترتیب ابزار نمایش این مقادیر که به Indicator یا نمایشگر معروفند و ابزار انتقال اطلاعات مقادیر به صورت سیگنال‌های استاندارد که ترانسميتر یا منتقل کننده نامیده می‌شوند.
ابزار دقیق را همچنين می‌توان از نظر پارامتري كه این ابزار بايستي عملياتي بر روي آن انجام دهد دسته‌بندی کرد برای مثال بخش‌های ابزار دقیق مربوط به دما نظیر کنترلر دما، ترانسمیتر دما و ترمومتر یا نمایشگر دما، ابزار اندازه‌گیری و کنترل دقیق فشار، فلومتر یا سنجش جریان سیالات و انتقال مقادیر فلو یا کنترل فلو، ابزار سطح سنجی یا اندازه‌گیری سطح مواد درون مخازن و کنترل دقیق آنها و ابزار سرعت سنجی، ابزار رطوبت سنجی و غیره می‌باشد.
بنابراین ابزار دقیق به تمام آن چیزی اطلاق می‌شود که با اندازه گیری و کنترل ارتباط پیدا می‌کند بنابراین مهم‌ترین کاربرد ترموکوپل در ابزار دقیق نیز انجام فرایند اندازه‌گیری دما است که بوسیله این دستگاه انجام می‌گیرد.

طرز کار ترموکوپل چگونه است

این وسیله از دو فلز غیر همسان ساخته شده است که به یکدیگر متصل می‌باشند. زمانی که به محل اتصال این فلزات حرارت می‌رسد در این محل جریان بسیار ضعیفی تولید شده و به سمت سیم ها جریان پیدا می‌کنند. بالا رفتن دما در محل اتصال دو فلز باعث می‌شود که ولتاژ تولید شده افزایش پیدا کند در واقع باید بدانید که این سنسور در هر دما ولتاژ معینی را تولید کرده با اندازه‌گیری دقیق این ولتاژ قادر خواهید بود که دمای محل اتصال را به شکل دقیق اندازه گیری نماید. این وسایل در کنار گسترده بودن محدوده ی کاری و دقت بالایی که دارد قادر است دماهایی بین 180- تا 180+ درجه سانتیگراد را اندازه گیری کند.

کاربرد ترموکوپل در صنعت

کاربرد این وسیله بسیار گسترده است و این ابزارها قابلیت اتصال به کامپیوتر را داشته و می‌توانند در مدارهای الکتریکی جایگزین شود این عملکرد باعث می‌شود تا نتیجه به شکل خودکار ثبت شود. Thermocouple با توجه به نقطه ی ذوب و فلز به کار رفته در ساختار آن و نقطه‌ی ذوب آن قیمت متغیری دارد با توجه به این موارد باز هم این سنسورها به عنوان وسایل ارزان قیمت و قابل دسترس با عمری طولانی هستند که بسیار قابل دسترس بوده و قابلیت استفاده در محیط‌های سخت را دارد. حال این سوال پیش خواهد آمد کاربرد ترموکوپل در صنعت چیست؟ این ابزار به عنوان یکی از پرکاربرد‌ترین سنسورهای دمایی در صنایع مختلف کاربرد دارد، این دستگاه‌ها در هر عملیات به عنوان کنترل کننده حرارت و تنظیمات به عنوان یک نیاز حیاتی محسوب شده و در مواردی مانند کوره های حرارتی، گرم کننده‌های صنعتی، همه مخازن، آبگرمکن، اجاق گازها، صنایع ذوب آهن و فولاد و غیره استفاده می‌شود.

تفاوت ترموکوپل صنعتی با مدل ساده آن چیست

ترموکوپل صنعتی یا جفت گرمایی تفاوت این نوع با ساده آن در دقت بالا و سرعت و توان اندازه‌گیری بالایی دارد در مدل‌های ساده آن اندازه‌گیری دما بین 180- تا 180+ است اما در مدل های صنعتی این قابلیت ارتقا یافته و تشخیص دما از 270- تا 2500+ درجه سلسیوس را دارد که این قابلیت ها بسته به نوع پیکربندی آن قابل استفاده است. با توجه به اینکه این دستگاه‌ها از توانایی‌های فوق العاده‌ای برخوردار هستند اما در عین حال از ساختار ساده‌ای برخوردار هستند. در ساخت مدل‌های صنعتی از آلیاژهای مختلفی استفاده می‌شود.

معرفی انواع ترموکوپل یا Type Thermocouple

ترموکوپل‌ها انواع مختلفی دارند که طبق جنس فلز و آلیاژ آن به هشت دسته Type K, J, E, T, N, B, S, R تقسیم می‌شوند. این نوع ابزارها هر کدام ویژگی‌های خاص خود را دارند. اما، برخی از نمونه‌ها برای جدا کردن آن از محیط توسط یک غلاف ایمنی احاطه شده است. این غلاف ایمنی اثر خوردگی را به شدت کاهش می‌دهد. در ادامه باید بگوییم که Thermocouple در انواع غلاف‌دار، پرابی، پرابی پرتابل، سیمی و سطحی ارائه می‌شوند.

ترموکوپل نوع K

این ترموکوپل از سیم فلزی Ni-Cr (به نام تجاری کرومل Chromel ) و Ni-Al (به نام تجاری آلومل Alumel) ساخته می‌شود. این ترموکوپل ارزان قیمت است و یکی از پرکاربردترین و متداول‌ترین نوع ترموکوپل‌ها می‌باشد. رنج عملکرد دمایی آن بین °250 سانتیگراد و °1300 سانتیگراد این رنج مطلق نیست و بسته به سازنده و نوع ظاهری آن متفاوت خواهد بود. بطور مثال ترموکوپل‌های سیمی شکل نوع K رنج 40- تا 250+ درجه می‌باشد و نوع میله ای آن قادر به اندازه‌گیری تا محدوده 1300 درجه هستند. حساسیت ترموکوپل تیپ K تقریبا  41µV/°C است و معمولا در دماهای بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. ترموکوپل نوع K بخاطر استفاده از مس خاصیت ضد اکسیداسیون دارد لذا در کوره‌ها که اکسیداسیون رخ می‌دهد مناسب است.

ترموکوپل نوع J

این ترموکوپل از فلز آهن ( Fe ) و آلیاژهای مس- نیکل Cu-Ni (کنستانتان Constantan ) ساخته می‌شود. رنج دمایی این ترموکوپل بین °180- سانتیگراد و °800+ سانتیگراد است. به دلیل احتمال اکسید شدن آهن این ترموکوپل، در صنایع قالب ریزی پلاستیک استفاده می‌شود. حساسیت ترموکوپل تیپ J به اندازه ی 51µV/°C است. در ترموکوپل نوع J به علت وجود آهن در مکان‌هایی که امکان اکسیداسیون وجود دارد بهتر است استفاده نشود.

ترموکوپل نوع E

این ترموکوپل با استفاده از فلزات Ni-Cr (کرومل) و Cu-Ni (کنستانتان Constantan ) ساخته می‌شود. رنج عملکرد دمایی آن، بین °40- سانتیگراد و °900+ سانتیگراد است. این ترموکوپل با 62µV/°C بیشترین حساسیت را دارد و می‌توان از آن در کاربردهای خلاء و مواردی که سنسور در آن حفاظت نشده، استفاده کرد.

ترموکوپل نوع T

این ترموکوپل از مس Cu و آلیاژ Cu-Ni (کنستانتان Constantan ) ساخته می‌شود. رنج عملکرد دمایی این نوع ترموکوپل، بین °250- سانتیگراد و °400+ سانتیگراد است. این ترموکوپل نسبتا ارزان و برای کاربردهای با دمای پایین مناسب است و در برابر رطوبت مقاوم است. حساسیت این ترموکوپل، 46µV/°C است. ترموکوپل تیپ T در صنعت به دلایل زیر بیشتر مورد استفاده می‌گیرد:

• نسبت به تمام انواع ترموکوپل خطی‌تر است.
• رنج درجه حرارت مناسبی دارد.
• همچنین از حساسیت خوبی برخوردار است.

ترموکوپل نوع N

این ترموکوپل از فلزهای Ni-Cr-Si (به نام تجاری نیکروسیل) و Ni-Si-Mg (به نام تجاری نیسیل Nisil) ساخته می‌شود. محدوده دمائی آن بین °270- سانتیگراد و °1300+ سانتیگراد است. حساسیت این ترموکوپل،  30µV/°C است و معمولا در دماهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین تحمل این سنسور در برابر اکسید شدن در دماهای بالا بسیار مقاوم می‌باشد.

ترموکوپل نوع B ,S ,R

این ترموکوپل ها با استفاده از Pt-Rh (پلاتین – رادیوم) با ترکیبات مختلف ساخته می شود (تفاوت این سه نوع در میزان پلاتین آنهاست). قیمت آنها بالا و حساسیت آن بسیار کم و در حدود 10µV/°C و محدوده دمایی آن تقریبا °50- سانتیگراد  و °1750+ سانتیگراد است. انواع این ترموکوپل‌ها در اندازه‌گیری با دمای بالا بطور مثال در صنعت شیشه و فولاد به کار می روند.

تولید انواع محصولات ترموکوپل

ترموکوپل‌ها در انواع مختلفی در سطح دنیا تولید می‌شود در حالیکه استانداردهای متداول آن بین 10 تا 12 ترموکوپل می‌باشد که در مدل‌های مختلف و اشکال گوناگون تولید می‌شود و با توجه به کاربرد، محیط اندازگیری دما و رنج دمای اندازه‌گیری به طبقات زیر تقسیم بندی می شوند:

ترموکوپل داخلی:

ترموکوپل هددار:

ترموكوپل‌ها با توجه به نوع استفاده، رنج دمايي و محل و طريقه نصب به اشكال مختلف ساخته مي‌شوند. يكي از پرمصرفترين و محبوبترين اين اشكال ترموكوپل هددار يا junction box مي‌باشد. در اين نوع ترموكوپل به دليل نوع ساختار قسمت اتصال الكتريكي توسط هد محافظت مي‌شود و باعث سهولت نصب اتصال الكتريكي گرديده و همچنين تعويض و يا تغيير كابل رابط به سادگي و بدون نياز به تعويض خود سنسور توسط خود مصرف كننده امكان پذير مي‌باشد.

ترموکوپل با ترانسمیتر:

ترموكوپل‌ها به دليل رنج گسترده اندازه گيري و دقت بالا يكي از محبوب‌ترين و پر مصرف‌ترين سنسورهاي دما است اما در صورتي كه فاصله محل نصب تا محل قرأت يا كنترل دما زياد باشد استفاده از ترموكوپل با ترانسميتر ضروري است در غير اين صورت خطا و عدم دقت اندازه گيري حتمي خواهد بود. اين نوع ترموكوپل به دليل وجود ترانسميتر كه در هد سنسور تعبيه شده سيگنال دريافتي از ترموكوپل را به يك سيگنال 4~20 میلی آمپر تبديل ميكند كه قابل انتقال به مسيرهاي طولاني مي باشد.

ترموکوپل دمای بالا:

این مدل ترموکوپل‌ها غالبا در انواع صنایع با شرایط دمایی بسیار بالا مانند صنایع شیشه و فولاد استفاده می‌شود. این نوع ترموکوپل‌ها از نوع R ,S ,B هستند به وسیله پلاتین و رادیوم و ترکیبات مختلف ساخته می‌شود. در واقع ترموکوپل پلاتین رادیوم را از فلزات گران قیمت تنها به همین دلیل ساده تولید می‌کنند که بتوان به نوعی دمای سیالات بسیار داغ مانند فلزات ذوب شده و یا شیشه ی مذاب را بدست آورد. محدوده ی دمایی که برای این نوع ترموکوپل ها در نظر گرفته شده °0 سانتیگراد و °1750 سانتیگراد می باشد.

ترموكوپل با سوكت:

استفاده از ترموكوپل با سوكت براي نصب در محل‌هايي كه دسترسي ساده‌اي ندارد و همچنين فضاي كافي جهت اتصال الكتريكي وجود ندارد بسيار مناسب است. سادگي اتصال كابل رابط به ترموكوپل از طريق سوكت تعبيه شده ،قابل تعويض بودن كابل رابط در صورت بروز صدمات احتمالي،كوچكي اتصال الكتريكي يا همان سوكت از مزاياي ترموكوپل با سوكت است.

ترموکوپل با سیم رابط:

يکی ديگر از انواع ترموكوپل‌ها كه از نظر شكل فيزيكي تنوع بسيار زيادي دارند ترموكوپل با كابل رابط مي باشد. در اين نوع ترموكوپل سيم و يا كابل رابط مستقيم در نوك غلاف محافظتي كوپل شده است و به دليل حجم كوچك و نصب ساده در محلهايي كه فضاي كافي جهت نصب وجود ندارد بسيار مناسب است. انتخاب كابل مناسب با توجه به شرايط محيطي محل نصب از نكات مهم در هنگام خريد اين نوع ترموكوپل مي‌باشد.

البته جهت انتخاب صحیح ترموکوپل باید موارد بسیاری را در نظر گرفت که از آن جمله می‌توان به رنج دمای ترموکوپل، محل نصب ترموکوپل، محیط اندازگیری دما، فاصله ترموکوپل تا نمایش دهنده یا محل اندازه گیری و کنترل، نوع اتصال یا نحوه اتصال ترموکوپل اشاره کرد.

به منظور خرید و سفارش انواع ترموکوپل می‌توانید با گروه صنعتی ابزار دقیق ساتراپ دما تماس حاصل فرمایید و از مشاوره رایگان کارشناسان ما بهره‌مند شوید.

فروش و ساخت انواع ترموکوپل

گروه صنعتی ابزار دقیق ساتراپ دما از جمله پیشتازان تولید کننده تجهیزات ابزار دقیق و ساخت انواع ترموکوپل در این زمینه است که با توجه به استانداردهای بین المللی و بکارگیری دانش فنی و علمی و با بروزرسانی تجهیزات و مدیریت کیفیت خود توانسته گام بلندی در تولید یک محصول با کیفیت بردارد. با توجه به پیشرفت دنیایی تکنولوژی امروزه امکان خرید و سفارش اینترنتی تجهیزات دقیق در هر صنعتی ایجاد شده است و گروه صنعتی ابزار دقیق ساتراپ دما مفتخر است تا با استفاده از این تکنولوژی بخش عظیمی از تقاضاهای صنایع نفت وگاز، نیروگاه‌ها ، صنایع غذایی و دارویی و بسیاری از صنایع کوچک و بزرگ دیگر را به صورت آنلاین و ساخت سفارشی ترموکوپل و تجهیزات دیگر ابزار دقیق تولید نماید. گروه صنعتی ابزار دقیق ساتراپ دما با ترکیبی از تجربه، کیفیت و خدمات ممتاز و اعتماد شما توانسته است راه حل های جامع و محصول با کیفیت در زمینه اندازه گیری دما، همراهی مطمئن برای کلیه صنایع کشور باشد.

از ابتدای فعالیت گروه صنعتی ابزار دقیق ساتراپ دما، یکی از مهم‌ترین اصولی که این شرکت همواره به آن متعهد بوده، کسب رضایت مشتریان و تضمین سلامت کالای فروخته شده است. که در راستای آسودگی خاطر مشتریان کوشیده‌ایم تا هر سفارش در شرایط مطلوب و مورد انتظار به دست مشتری برسد. با وجود این ممکن است مشتریان پس از خرید، با مسایلی روبه‌رو شوند که درچنین مواردی خدماتی در چارچوب خدمات پس از فروش یا گارانتی نیز در نظر گرفته شده است تا مشتریان عزیز با خیال آسوده خرید مطمئن انجام دهند.