ترموکوپل چیست؟
ترموکوپل یک نوع سنسور دما است که از دو فلز مختلف ساخته شده و برای اندازه‌گیری دما در محدوده‌های گسترده‌ای استفاده می‌شود. ترموکوپل‌ها به دلیل دقت بالا، پاسخ سریع و قابلیت اطمینان در دماهای بسیار بالا یا پایین، در صنایع مختلفی از جمله پتروشیمی، فولادسازی، تولید نیرو و صنایع غذایی کاربرد دارند. این ابزار در انواع مختلفی با قابلیت‌های گوناگون تولید می‌شوند که هر کدام برای کاربردهای خاصی طراحی شده‌اند. مثلاً، برخی برای کار در دماهای بسیار بالا و برخی دیگر برای دقت بیشتر در دماهای پایین‌تر ایده‌آل هستند.
توجه داشته باشید که با توجه به انواع ترموکوپل‌های موجود در بازار با توانایی اندازه‌گیری دما در دامنه‌های مختلف، هنگام خرید ترموکوپل نوعی را انتخاب کنید که دقیقاً با اهداف محیط کاری مورد نظر شما سازگار باشد. انتخاب صحیح ترموکوپل می‌تواند به اندازه‌گیری دقیق و صحیح دما و جلوگیری از هزینه بیشتر کمک کند.
آشنایی با طرز کار ترموکوپل
ترموکوپل، به سادگی و به عنوان یک دستگاه ابتدایی، از اثر ترموالکتریکی در اتصال دو فلز ناهمسان مانند مس و آلیاژ کنستانتان برای اندازه‌گیری دقیق دما بهره می‌برد. این اثر باعث ایجاد یک اختلاف پتانسیل حدود چند میلی‌ولت (mV) بین این دو فلز می‌شود که به آن اثر سیبک یا Seebeck می‌گویند. در نتیجه تشکیل یک گرادیان دما در سیم‌های رسانا، نیروی محرکه الکتریکی تولید می‌شود و ولتاژ خروجی ترموکوپل به تغییرات دما وابسته است.
در کارکرد ترموکوپل، در صورتی که دو اتصال در دمای یکسان باشند، اختلاف پتانسیل صفر است. اما با اتصال این دو فلز در یک مدار و در دماهای مختلف، ولتاژ خروجی به اندازه تفاوت دما بین دو اتصال تشخیص داده می‌شود. افزایش دما منجر به افزایش این تفاوت ولتاژ می‌شود تا به سطح پیک ولتاژ اتصال‌ها برسد و این اختلاف دما را مشخص خواهد کرد.
ترموکوپل‌ها از مواد مختلفی ساخته می‌شوند که امکان اندازه‌گیری دماهای بسیار بالا و پایین را فراهم می‌کنند. با انتخاب گسترده از مواد و بازه‌های دما، استانداردهای رنگی برای ترموکوپل‌ها ایجاد شده است تا کاربران بتوانند سنسور مناسب را انتخاب کنند. برخی از ترموکوپل‌های معمول شامل آهن-کنستانتان (نوع J)، مس-کنستانتان (نوع T) و نیکل-کروم (نوع K) می‌شوند. ولتاژ خروجی این ترموکوپل‌ها کم است و نیاز به تقویت‌کننده (امپلی‌فایر) دارند.
تفاوت انواع ترموکوپل با یکدیگر
بطور کلی، با استفاده از دو هادی متفاوت، می‌توان یکی از انواع ترموکوپل‌ها را ایجاد کرد. در عمل، تنها چند نوع هادی به طور معمول در این ترموکوپل‌ها به کار می‌روند که انتخاب آنها بر اساس پایداری شیمیایی، پایداری مواد، قدرت و... انجام می‌شود.
در صنایع و مصارف مختلف، 9 نوع ترموکوپل استاندارد متداول هستند. نام‌گذاری آنها بر اساس رابطه emf و دمای آنها انجام می‌شود.
تولیدکنندگان از درصد‌های متفاوتی از آلیاژها برای تهیه این محصول استفاده می‌کنند تا پایداری، مقاومت و خواص ترموالکتریکی بیشتری را فراهم کنند و نام‌های تجاری مختلفی را بر روی محصولات خود ارائه دهند.
نحوه اتصال ترموکوپل
طول کابل جبران‌ساز ترموکوپل به دلیل مقاومت داخلی کم آن در دستگاه‌های اندازه‌گیری حائز اهمیت است. با این وجود، استفاده از کابل با طول بیشتر و سطح مقطع کوچک، می‌تواند مقاومت ترموکوپل یا کابل جبران‌ساز را افزایش دهد. به‌منظور جلوگیری از خطاهای نمایشگر، مقاومت داخلی مدار ورودی دستگاه اندازه‌گیری باید حداقل ۱۰۰۰ برابر بیشتر از مقاومت سنسور ترموکوپل باشد. تنها با استفاده از کابل جبران‌ساز با همان خصوصیات ترموالکتریک یا مواد مشابه می‌توان جلوی ایجاد گشتاور جدید در نقطه اتصال را گرفت؛ در غیر این صورت، ممکن است گشتاور جدیدی در این نقطه ایجاد شود. کابل جبران‌ساز باید تا نقطه اتصال مرجع گذاشته شود و هنگام اتصال ترموکوپل‌ها، قطبیت را رعایت کنید.
کاربرد انواع ترموکوپل در صنایع
ترموکوپل‌ها به عنوان سنسورهای حسگر دما در محیط‌ها و صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. در زیر، موارد استفاده از ترموکوپل‌ها توضیح داده شده است:
-
صنایع فولاد
ترموکوپل‌ها در کوره‌ها و فرایندهایی مانند صنایع فولاد برای کنترل دما و اندازه‌گیری دما در نقاط مختلف استفاده می‌شوند.
-
صنایع پتروشیمی و گاز
این سنسورها برای کنترل دما در واحدهای پالایش نفت و تجهیزات صنعت گاز استفاده می‌شوند. ترموکوپل‌ها درواقع، در محیط‌های خطرناک و با تغییرات دمایی شدید به خاطر پایداری و دقت بالای اندازه‌گیری دما، معروف هستند.
-
صنایع غذایی
استفاده از ترموکوپل‌ها در دستگاه‌های پخت و پز و فرآیندهای تولید مواد غذایی برای کنترل دما و تضمین بهداشت و کیفیت محصولات مورد توجه قرار گرفته است.
-
صنایع خودروسازی
در تست موتورها، کنترل دما در فرآیندهای تولید قطعات و آزمایش‌های حرارتی از ترموکوپل‌ها استفاده می‌شود.
-
پزشکی
در تجهیزات پزشکی برای اندازه‌گیری دما در دستگاه‌های تشخیصی و تجهیزات جراحی از انواع سنسورهای حرارتی استفاده می‌شود.
-
آزمایشگاهی
برای اندازه‌گیری دما در آزمایشگاه‌ها و دستگاه‌های تجربی به دلیل دقت و قابلیت اطمینان بالای مورد نیاز از ترموکوپل‌ها استفاده می‌شود.
-
فضایی
در مأموریت‌های فضایی برای کنترل دما در اجزای مختلف سیستم‌های فضایی از این سنسورها استفاده می‌کنند.
-
صنایع الکترونیک و کامپیوتر
در دستگاه‌ها و قطعات الکترونیکی برای کنترل دما و جلوگیری از افت حرارت از ترموکوپل‌ها بهره می‌برند.
ترموکوپل‌ها به دلیل دقت، قابلیت اطمینان و عملکرد عالی در شرایط مختلف، در بسیاری از صنایع و برنامه‌ها برای اندازه‌گیری دما و کنترل فرآیندهای حرارتی به کار می‌روند.
خرید ترموکوپل نامناسب چه عواقبی به دنبال دارد؟
خرید ترموکوپل نامناسب می‌تواند عواقب جدی در اندازه‌گیری دما و کنترل فرآیندها به همراه داشته باشد. برخی از عواقب احتمالی عبارتند از:
-
عدم دقت در اندازه‌گیری دما
ترموکوپل‌ها با دقت خاصی برای محدوده‌های دمایی خود طراحی شده‌اند. خرید نوع نامناسب ممکن است منجر به عدم دقت در اندازه‌گیری دما شود و اطلاعات نادرستی را ارائه دهد.
-
خرابی در شرایط خاص
هرکدام از ترموکوپل‌ها برای شرایط خاصی طراحی می‌شوند؛ بنابراین، استفاده از نوع نامناسب در شرایط خاصی ممکن است به سرعت به خرابی منجر شود.
-
اختلال در کنترل فرآیندها
در صورت استفاده از ترموکوپل نامناسب، کنترل فرآیندهای حرارتی ممکن است با مشکلات مختلفی مواجه شود و این موضوع می‌تواند به اختلال در تولید یا کیفیت محصولات منجر گردد.
-
خطا در اطلاعات نمایشگر
اگر ترموکوپل با توجه به خواص و مشخصات فنی نمایشگر انتخاب نشود، ممکن است اطلاعات نمایشگر نادرست باشد و اعتماد به داده‌های اندازه‌گیری شده کاهش یابد.
-
خطرات ایمنی
در برخی صنایع، استفاده از ترموکوپل نامناسب، به خصوص در محیط‌های خطرناک یا با دماهای بسیار بالا یا پایین، ممکن است به خطرات ایمنی منجر شود.
برای جلوگیری از این مشکلات، مهم است که ترموکوپل مناسب بر اساس نیازهای دقیق فرآیند و مشخصات فنی محیط انتخاب شود و از تأمین‌کنندگان معتبر خریداری گردد. شما می‌توانید جهت انتخاب بهترین ترموکوپل براساس نیاز محیط کاری خود با قیمتی عالی و کیفیت بسیار بالا با کارشناسان کار بلد ما در شرکت دانش بنیان پایاسنس در ارتباط باشید.
نتیجه گیری
استفاده صحیح از ترموکوپل برای اندازه‌گیری دما در صنایع مختلف از اهمیت به سزایی برخوردار است. انتخاب نوع مناسب و رعایت مشخصات فنی ترموکوپل، دقت در اندازه‌گیری دما و کنترل فرآیندها را تضمین می‌کند و از خطاها در اطلاعات نمایشگر جلوگیری خواهد کرد.
موضوعات مرتبط:
برچسب‌ها: