ترموکوپل

ساده ترین طرح های ترموکوپل آنهایی هستند که با استفاده از سیم های حرارتی عایق ساخته شده اند. مواد عایق معمولی عبارتند از الیاف شیشه، الیاف معدنی، PVC، لاستیک سیلیکون، PFA یا سرامیک. آنها باید با الزامات نصب سازگار باشند. که شامل مقاومت شیمیایی، مقاومت در برابر دما، محافظت در برابر رطوبت و غیره است.

کابل های ترموکوپل عایق معدنی است.

در تئوری، یک ترموکوپل می تواند از هر دو ماده متفاوت ساخته شود. اما برای بهبود خطی بودن دقت و پاسخ دما از مواد خاصی برای ساخت  استفاده می شود. به عنوان مثال ترموکوپل ساخته شده از مس / کنستانتان به عنوان  نوع T شناخته می شود. ترموکوپل های ساخته شده از آهن / کنستانتان به عنوان  نوع J شناخته می شوند و در نهایت محبوب ترین ترموکوپل نوع K از ترکیب آلومل و کروم ساخته شده است. هنگامی که بیش از یک ترموکوپل ساخته شده از مواد مشابه با هم ترکیب شوند، ترموپیل نامیده می شوند. Constantan یک نام اختصاصی برای آلیاژ مس نیکل است که با نام اورکا نیز شناخته می شود. ترموکوپل ها را می توان برای کاربردهای مختلف ساخت و تنظیم کرد. آنها را می توان برای افزایش عمر، پاسخ سریع یا می توان برای اندازه گیری محدوده دمایی بسیار وسیع ساخت.

نحوه کار ترموکوپل ها و اصول اولیه کار

از ترموکوپل ها همواره به عنوان عنصر حس کننده در سنسور حرارتی یا سوئیچ های حرارتی استفاده می شود. اصول کار کرد آن بر اساس دو فلز غیر مشابه است که بین آنها اتصال بسیار کوچکی برقرار شده است. با تغییر دما پتانسیل نقطه ی اتصال دو فلز تغییر میکند. پتانسیل نقطه ی اتصال برای یک نقطه ی اتصال قابل اندازه گیری نیست، اما زمانیکه دو نقطه ی اتصال در یک مدار قرار می گیرند بطوریکه هر یک از دونقطه ی اتصال در دمای متفاوت با دیگری قرار داشته باشد، آنگاه ولتاژی که در حد چند میلی ولت بین آن دو نقطه ایجاد می شود.

در صورتیکه دو نقطه اتصال در محیطی یا دمایی یکسان قرار داده شوند ولتاژ دو نقطه ی اتصال صفر ولت خواهد بود. و با افزایش دمای یکی یا دو نقطه اتصال نسبت به دیگری ولتاژ مزبور افزایش خواهد یافت تا اینکه مقدار نهایی ولتاژ برسد. شکل زیر نشان میدهد که ترموکوپل بدلیل رفتار غیر خطی مشخصه حالت معکوسی که در دماهای بالاتر از نقطه بازگشت برای مشخصه پیش می آید تنها در فاصله محدودی دارای کاربرد مفید است.

در تئوری، یک ترموکوپل می تواند از هر دو ماده متفاوت ساخته شود. اما برای بهبود خطی بودن دقت و پاسخ دما از مواد خاصی برای ساخت آن ها استفاده می شود. به عنوان مثال ترموکوپل ساخته شده از مس / کنستانتان به عنوان ترموکوپل نوع T شناخته می شود. ترموکوپل های ساخته شده از آهن / کنستانتان به عنوان ترموکوپل نوع J شناخته می شوند و در نهایت محبوب ترین ترموکوپل نوع K از ترکیب آلومل و کروم ساخته شده است. هنگامی که بیش از یک ترموکوپل ساخته شده از مواد مشابه با هم ترکیب شوند، ترموپیل نامیده می شوند. Constantan یک نام اختصاصی برای آلیاژ مس نیکل است که با نام اورکا نیز شناخته می شود. ترموکوپل ها را می توان برای کاربردهای مختلف ساخت و تنظیم کرد. آنها را می توان برای افزایش عمر، پاسخ سریع یا می توان برای اندازه گیری محدوده دمایی بسیار وسیع ساخت.

ترموکوپل به سادگی یک سنسور دما است که برای اندازه گیری دما استفاده می شود. این طراحی سنسور شامل دو سیم فلزی غیرمشابه است که در یک انتها به هم متصل شده اند و به ابزاری متصل می شوند که قادر به پذیرش ورودی ترموکوپل و اندازه گیری حرارت است. ترموکوپل ها بسته به نوع ترموکوپلی که استفاده می کنید می توانند اندازه گیری دما را در طیف وسیعی از دماها انجام دهند.

درجه حرارت. این سادگی اجرا هم نعمت است و هم لعنت. از یک طرف، اندازه گیری بسیار آسان است: فقط سیستم را روشن کنید و نتیجه ظاهر می شود. از سوی دیگر، این سهولت استفاده اغلب کاربران را از صرف زمان کافی برای درک آنچه در حال رخ دادن است منصرف می کند و نتیجه ناگوار ممکن است خطاهای اندازه گیری ناشناخته و غیر ضروری باشد.

ترموکوپل ها به طور معمول برای اندازه گیری دما از -270 درجه سانتیگراد تا 2320 درجه سانتیگراد استفاده می شوند. انواع دیگر سنسورها برای استفاده در بخش هایی از این محدوده در دسترس هستند. به طور خاص، سنسورهایی که جایگزین ترموکوپل هستند (و محدوده کاربرد آنها) به شرح زیر است:

آشکارسازهای دمای مقاومتی و ترمیستورها (دومی برای محدوده باریکی از دماهای نزدیک به محیط) تنها رقبای جدی برای استفاده به عنوان سنسورهای غوطه‌وری در محیط‌های فرآیندی هستند که به یک غلاف یا لوله محافظ برای جداسازی سنسور از فرآیند نیاز دارند. سنسورهای مدار مجتمع در محیط های خوش خیم مانند سیستم های گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع یا به عنوان اجزای سیستم های ابزار دقیق الکترونیکی استفاده می شوند.

برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.

رقبای ترموکوپل ها برای اندازه گیری فرآیند دارای مزایای نسبی متفاوتی هستند، عمدتاً با توجه به معیارهای مناسب بودن برای یک کاربرد معین. این معیارها محدوده دمای مجاز، دقت و مقرون به صرفه بودن سیستم اندازه گیری هستند (سیستم اندازه گیری از سه جزء مورد نیاز برای اندازه گیری تشکیل شده است: سنسور، سیم کشی و ابزار دقیق). برای چند سال، ترموکوپل ها سهم بازار خود را به RTD ها در فروش کل سنسور دما از دست داده اند. این روند احتمالا ادامه خواهد داشت. RTD ها از حسگرهای آزمایشگاهی شکننده و گران قیمت به سنسورهای صنعتی کاملاً ناهموار و ارزان تبدیل شده اند - عمدتاً به دلیل بهبود کیفیت عناصر RTD لایه نازک - اگرچه هنوز به اندازه ترموکوپل ها مقاوم نیستند. RTD ها تمایل به کالیبراسیون کمتر و هزینه کمتری برای سیم کشی بین سنسور و فرستنده یا بازخوان آن دارند. دقت قابل دستیابی بیشتر یک مزیت برای RTD ها نسبت به هر نوع ترموکوپل تا دمای حدود 460 درجه سانتیگراد است. فراتر از این دما، RTD ها هنوز هم حد خطای کمتری نسبت به ترموکوپل های فلزی پایه دارند، اما محدودیت های خطای بیشتری نسبت به ترموکوپل های فلز نجیب دارند.

ترموکوپل‌ها کم‌هزینه‌ترین حسگرها برای بسیاری از کاربردها باقی می‌مانند، دقت و تمایل آن‌ها به کالیبراسیون در حال بهبود است زیرا ظرافت‌های اصول زیربنایی دماسنجی ترموکوپل بهتر درک می‌شوند و پیشرفت‌هایی در کنترل ترکیب و روش‌های ساخت حسگر ایجاد می‌شود. آنها برای استفاده در پیکربندی های غیر معمول مناسب هستند، ناهموار هستند و می توانند در دماهای بالا کار کنند. این مزایا تضمین می کند که ترموکوپل ها همچنان حسگرهای بسیار مهمی برای صنعت خواهند بود.

جدول زیر مزایا و معایب نسبی ترموکوپل ها و RTD ها را خلاصه می کند.

سنسورهای دمای غیر تماسی نیز موجود است. آنها قابلیت اندازه گیری را فراهم می کنند که شامل موقعیت هایی می شود که اندازه گیری با ترموکوپل ممکن نیست. سنسورهای دمای مادون قرمز و پیرومترهای نوری می توانند با استفاده از هر سنسور دمای تماسی، دمایی را اندازه گیری کنند که بسیار بیشتر از دمای ممکن است. این سنسورها با اندازه گیری تابش الکترومغناطیسی ساطع شده از یک جسم کار می کنند. آنها برای نظارت بر دمای سطح مفید هستند. از معایب سنسورهای غیر تماسی می توان به هزینه بالا، خطای ناشی از عدم قطعیت انتشار، ناتوانی در اندازه گیری دمای داخلی و شکنندگی خود دستگاه اندازه گیری اشاره کرد.

اصل کار پایه ترموکوپل

یک ترموکوپل بر اساس اصل اثر Seebeck کار می کند. همانطور که توماس Seebeck برای اولین بار این اثر را کشف کرد، این اثر به عنوان اثر Seebeck شناخته می شود. اما به خاطر این مقاله، ما به جزئیات بیشتر در مورد اثر Seebeck نمی پردازیم. اگر می‌خواهید بیشتر بدانید. می‌توانید به هر طریقی آن را بررسی کنید، اما اساساً آنچه در آن نوشته شده است، اگر یک تکه سیم داشته باشید و اختلاف دما بین دو اتصال داشته باشید. مقدار کمی جریان از آن عبور می‌کند و شما یک تفاوت ولتاژ، تصویر زیر دقیقا همین را نشان می دهد.

نظریه اصلی جالب به نظر می رسد. برای تأیید آن، بیایید نظریه را آزمایش کنیم. برای تست آن مولتی مترم را بیرون آوردم، گیره های تمساحی را به مولتی متر وصل کردم و آنها را با هم کوتاه کردم، پس از آن صفحه را روی محدوده mV قرار دادم و ولتاژ را مشاهده کردم. همانطور که به وضوح می بینید که قرائت ولتاژ روی مولتی متر صفر را نشان می دهد.

حالا فندک گازم را بیرون آوردم و شروع کردم به گرم کردن محل اتصال یا نوک گیره های تمساحی، همانطور که در تصویر زیر مشاهده می کنید، مولتی متر در حال اندازه گیری ولتاژ کمی در محدوده میکرو آمپر است.

و بعد از چند ثانیه ولتاژ بیشتر می شود همانطور که در تصویر زیر نیز مشاهده می کنید.

در آزمایش فوق به وضوح می بینید که اثر Seebeck عملاً کار می کند و با اندازه گیری ولتاژ در دو محل اتصال می توانیم دما را محاسبه کنیم. درست به نظر می رسد آسان است، اما با ادامه مقاله متوجه خواهیم شد که اندازه گیری دمای مناسب با ترموکوپل چندان آسان نیست.

اثر سیبک

در حوالی سال ۱۸۲۱، سیبک در حین مطالعه ی اثرهای الکترومغناطیسی فلزات، وجود مدارهای گرما برقی را مشاهده کرد او پی برد با هم بستن سرهای دو سیم فلزی ناهمسان به یکدیگر مدار بسته ای تشکیل میشود، که در صورت وجود اختلاف دما بین اتصال های دو سر، در مدار جریان الکتریکی برقرار میشود.

برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.

اثر پلیته یا پلیتر

ژان پلیته (۱۸۳۴) در یافت هنگامی که جریان الکتریکی از اتصال دو فلز ناهمسان بگذرد، گرما آزاد یا جذب می شود. هنگامیکه جریان الکتریکی در همان جهت سیبک جاری شود، در اتصال گرم تر گرما جذب و در اتصال سردتر، گرما آزاد می شود. اثر پلیته را می توان به صورت تغییر در مقدار گرما در هنگام عبور کمیت بار (۱ کولن) از اتصال تعریف کرد.

اثر پلیته، مبنای اصلی گرمایش و سرمایش گرما برقی است.(باید توجه داشت که این اثر با اثر گرمایی ژول متفاوت است، زیرا در اثر ژول با معکوس کردن جریان، آزاد شدن گرما به جذب گرما یا برعکس تبدیل نمی شود.)

با مجموعه اتصالات چپ و راست در یک دما، ولتاژ در هر اتصال برابر خواهد بود و قطب های مخالف به ولتاژ نهایی صفر خنثی می شوند.

با این حال، اگر مجموعه سمت چپ گرم شود و مجموعه سمت راست سرد شود، ولتاژ در هر اتصال سمت چپ بیشتر از هر اتصال سمت راست خواهد بود و در نتیجه ولتاژ خروجی کل برابر با مجموع همه دیفرانسیل‌های جفت اتصال است.

در یک ترموپیل، چیزها دقیقاً به این ترتیب تنظیم می شوند. یک منبع گرما (احتراق، مواد رادیواکتیو قوی، گرمای خورشیدی، و غیره) به یک مجموعه از اتصالات اعمال می شود، در حالی که مجموعه دیگر به یک نوع هیت سینک (خنک شده با هوا یا آب) متصل می شود.

به اندازه کافی جالب توجه است، همانطور که الکترون ها از طریق یک مدار بار خارجی متصل به ترموپیل جریان می یابند، انرژی گرمایی از اتصالات گرم به اتصالات سرد منتقل می شود و پدیده ترمو الکتریک دیگری را نشان می دهد: به اصطلاح اثر Peltier (جریان الکتریکی که انرژی گرمایی را منتقل می کند).

کاربرد دیگر ترموکوپل ها در اندازه گیری میانگین دما بین چندین مکان است. ساده ترین راه برای انجام این کار اتصال چندین ترموکوپل به صورت موازی با یکدیگر است.

سیگنال میلی ولت تولید شده توسط هر ترموکوپل به طور میانگین در نقطه اتصال موازی خواهد بود. اختلاف ولتاژ بین اتصالات در امتداد مقاومت سیم های ترموکوپل کاهش می یابد:

با این حال، متأسفانه، میانگین دقیق این پتانسیل های ولتاژ Seebeck متکی به برابر بودن مقاومت سیم هر ترموکوپل است. اگر ترموکوپل ها در مکان های مختلفی قرار داشته باشند و سیم های آنها به صورت موازی در یک مکان واحد به هم متصل شوند، طول سیم مساوی بعید است.

ترموکوپلی که دارای بیشترین طول سیم از نقطه اندازه گیری تا نقطه اتصال موازی است، بیشترین مقاومت را دارد و بنابراین کمترین تأثیر را بر میانگین ولتاژ تولیدی خواهد داشت.

اثر تامسون

سر ولیام تامسون (لرد کلوین) در سال ۱۸۵۱ دریافت گرادیان دما در یک رسانای فلزی، با گرادیان ولتاژ کوچکی همراه است که بزرگی راستای آن به نوع فلز بستگی دارد. در هنگام برقراری جریان الکتریکی، بدلیل وجود گرادیان گرما برقی، گرما آزاد و یا جذب می شود و نتیجه ی کلی آن است که گرمای آزاد شده در فاصله ی محصور بین اختلاف دما اندکی از مقدار گرمای مربوطه به مقاومت رسانا، بیشتر یا کمتر است.

اثرهای تامسون برابر و مخالف اند و بدین ترتیب همدیگر را خنثی میکنند و لذا بدلیل عدم افزایش نیروی محرکه الکتریکی (EMF) در مدار، برای ترموکوپل ها استفاده از سیم های رابط مجاز است.

چگونه با ترموکوپل دما را اندازه گیری کنیم؟

اگرچه تئوری و کار یک ترموکوپل بسیار ساده به نظر می رسد، اما تبدیل ولتاژ تولید شده توسط ترموکوپل به اندازه دقیق دما آسان نیست. زیرا سیگنال ولتاژ کوچک است. قرائت ولتاژ و دما غیر خطی است. به غیر از این که برای کاهش محیط و نویز رادیویی دریافت شده توسط سیم بلند ترموکوپل، به جبران و مدارهای تهویه متفاوتی نیاز دارید. با این توضیحات کوچک می توانید به سختی اندازه گیری دما با ترموکوپل پی ببرید.

برای اندازه گیری دما در حال حاضر با ترموکوپل به چیزی به نام تهویه اتصال سرد نیاز دارید. همانطور که از تصویر زیر می بینید.

مؤسسه ملی استانداردها یا NIST یک دسته جداول کامل به ما می دهد که آب یخ را به عنوان مرجع در اتصال سرد به ما می دهد تا مرجعی از غیر خطی بودن بین اتصال سرد و گرم را به ما ارائه دهد. یکی از این جداول در زیر نشان داده شده است.

و اگر می خواهید دما را بسیار دقیق اندازه گیری کنید، باید این جداول NIST را در نظر بگیرید. در نگاه اول جدول کمی پیچیده به نظر می رسد. اما اگر به گوشه پایین سمت چپ نگاه کنید، خواهید دید که در دمای 0*C ترموکوپل دقیقا 0uV به شما می دهد. بنابراین اتصال گرم در محور عمودی یا Y و اتصال سرد در محور افقی یا X است. اما از آنجایی که سیستم‌های واقعی در یک محیط عملی کار می‌کنند، باید تمام شرایط دما را در نظر بگیرید تا تغییرات دما را در نظر بگیرید.

برای آسان‌تر کردن زندگی ما و اندازه‌گیری دقیق دما، سازندگان بزرگی مانند تگزاس اینسترومنتز، دستگاه‌های آنالوگ و ماکسیم آی‌سی‌هایی ساختند که به‌طور خاص برای اندازه‌گیری دمای ترموکوپل طراحی شده‌اند و به این آی‌سی‌ها مبدل ترموکوپل به دیجیتال جبران‌شده با اتصال سرد می‌گویند. آی سی محبوب MAX6675 و MAX31855، MAX31856 چنین آی سی هایی هستند که تمام کار سخت را برای اندازه گیری دما از یک ترموکوپل انجام می دهند. MAX6675 جبران اتصال سرد را انجام می دهد و سیگنال ترموکوپل نوع K را دیجیتالی می کند. داده ها با وضوح 12 بیتی، سازگار با SPI و فرمت فقط خواندنی خروجی می شوند. این مبدل دما را تا 0.25 درجه سانتیگراد تشخیص می دهد، اجازه می دهد تا 1024+ درجه سانتیگراد را بخواند، و دقت ترموکوپل 8 LSB را برای دماهای بین 0 درجه سانتیگراد تا +700 درجه سانتیگراد نشان می دهد. محبوب ترین راه برای راه اندازی و راه اندازی استفاده از آی سی آردوینو و MAX6675 برای نمونه های اولیه است.

برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.

انواع ترموکوپل بر اساس استاندارد EN 60584/IEC 584

ترموکوپل های شرح داده شده در این استانداردها به طور کلی به دو گروه تقسیم می شوند. ترموکوپل های فلزی گرانبها انواع S، R و B، و ترموکوپل های فلزی پایه انواع E، J، K، N و T.

این انواع ترموکوپل استاندارد شده در بسیاری از استانداردهای بین المللی گنجانده شده اند و نسبت به مقادیر پایه ولتاژ حرارتی آنها سازگار هستند. به عنوان مثال می توان از ترموکوپل نوع K مطابق با استاندارد EN 60584 به عنوان ترموکوپل نوع K مطابق با ANSI-MC 96.1 یا حتی به عنوان ترموکوپل نوع K مطابق با JIS C 1602 استفاده کرد. فقط در محدوده های انحراف کلاس های دقت ممکن است تفاوت هایی وجود داشته باشد، یافت می شود. اطلاعات دقیق برای هر نوع در استاندارد مربوطه موجود است.

ترموکوپل نوع S (Pt10%Rh-Pt)

محدوده دمایی تعریف شده -50…1768 درجه سانتی گراد (-58…3214 درجه فارنهایت).

ترموکوپل نوع  S بیش از 100 سال پیش توسط H. LeChatelier ساخته و آزمایش شد. این تحقیقات اولیه قبلاً نشان داد که مزایای اصلی نوع S تکرارپذیری اندازه‌گیری‌های آن، پایداری و کاربرد آن در دماهای متوسط ​​بالا بود. این دلیل اصلی انتخاب آن به عنوان ترموکوپل استاندارد از سال 1927 (ITS 27) تا زمان معرفی ITS 90 در 1 ژانویه 1990 بود.

ترکیب اسمی ترموکوپل نوع S از پلاتین-10% رودیوم در مقایسه با پلاتین تشکیل شده است. هادی مثبت (SP) حاوی 0.05 ± 10.00 درصد رودیم است. برای آلیاژ رودیوم با خلوص ≥ 99.98% و پلاتین با خلوص ≥ 99.99% باید استفاده شود. هادی منفی (SN) از پلاتین با خلوص ≥ 99.99٪ ساخته شده است. ترموکوپل نوع S را می توان در محدوده دمایی از -50 درجه سانتیگراد (58- درجه فارنهایت) تقریباً تا نقطه ذوب پلاتین در 1769 درجه سانتیگراد (3216 درجه فارنهایت) استفاده کرد. لازم به ذکر است که ولتاژهای خروجی برای عملکرد پیوسته تنها تا حدود 1300 درجه سانتیگراد (2372 درجه فارنهایت) پایدار است.

طول عمر ترموکوپل در دماهای بالاتر به دلیل مشکل فیزیکی رشد دانه ها در سیم ها محدود می شود. این باعث کاهش استحکام مکانیکی می شود، همچنین ناخالصی ها می توانند در سیم ها پخش شوند و در نتیجه ولتاژ حرارتی را تغییر دهند. ترموکوپل زمانی که در یک محیط تمیز و اکسید کننده (به عنوان مثال هوا) کار می کند، پایدارترین است. اگرچه استفاده کوتاه مدت در اتمسفرهای بی اثر، گاز یا در خلاء امکان پذیر است. بدون حفاظت مناسب نباید در محیط‌های احیاکننده، در بخارات فلزی یا غیرفلزی که مثلاً حاوی سرب، روی، آرسنیک، فسفر یا گوگرد هستند، یا در اکسیدهای کاهنده کم استفاده شود.

تعیین کننده برای پایداری در دماهای بالاتر، کیفیت لوله محافظ و مواد عایق است. سرامیک به ویژه اکسید آلومینیوم (Al2O3) با خلوص ≥ 99 درصد بهترین گزینه برای این منظور است. لوله های محافظ فلزی هرگز نباید در دمای بالاتر از 1200 درجه سانتیگراد (2192 درجه فارنهایت) استفاده شوند.

نوع R (Pt13%Rh-Pt)

محدوده دمایی تعریف شده -50…1768 درجه سانتی گراد (-58…3214 درجه فارنهایت).

در آغاز قرن بیستم، مشاهده شد که ترموکوپل های نوع S مورد استفاده در ایالات متحده و اروپا تفاوت زیادی در ولتاژ حرارتی خود در بین یکدیگر نشان می دهند. در برخی از محدوده های دما تا 5 درجه سانتیگراد (9 درجه فارنهایت) تفاوت مشاهده شد. دلیل آن این بود که در اروپا رودیوم مورد استفاده برای آلیاژ با 0.34 درصد آهن آلوده شده بود. از آنجایی که بسیاری از ابزارها قبلاً با این ترموکوپل های "آلوده نوع S" کالیبره شده بودند، نوع R به عنوان یک مصالحه توسعه داده شد که ولتاژهای حرارتی قابل مقایسه ای دارد.

ترکیب اسمی نوع R از پلاتین-13% رودیوم در مقایسه با پلاتین تشکیل شده است. هادی مثبت (RP) حاوی 13.00 ± 0.05 درصد رودیم است. برای آلیاژ رودیوم با خلوص ≥ 99.98 % و پلاتین با خلوص ≥ 99.99 % باید استفاده شود. هادی منفی (RN) از پلاتین با خلوص ≥ 99.99٪ ساخته شده است.

ترموکوپل‌های نوع R در بیشتر محدوده دمایی تعریف‌شده‌شان، نسبت به ترموکوپل‌های نوع S دارای گرادیان دمایی حدود ۱۲ درصد (ضریب سیبک) هستند. خواص مواد باقیمانده با نوع S یکسان است.

 نوع B (Pt30%Rh-Pt6%Rh)

محدوده دمایی تعریف شده 0…1820 درجه سانتیگراد (32…3308 درجه فارنهایت).

ترموکوپل نوع B در دهه 50 توسط Degussa/Hanau آلمان وارد بازار شد و PtRh18 نام داشت، نامی که امروزه هنوز در برخی مناطق استفاده می شود. برای برآوردن الزامات اندازه گیری دما در محدوده 1200...1800 درجه سانتی گراد (2192...3272 درجه فارنهایت) طراحی شده است.

ترکیب اسمی برای ترموکوپل نوع B شامل پلاتین-30% رودیوم در مقایسه با پلاتین-6% رودیوم است. هادی مثبت (BP) حاوی 0.2 ± 29.60 درصد و هادی منفی (BN) 6.12 ± 0.2 درصد رودیم است. برای آلیاژ رودیوم با خلوص ≥ 99.98 % و پلاتین با خلوص ≥ 99.99 % باید استفاده شود. آنها همچنین حاوی مقدار بسیار کمی ناخالصی های پالادیوم، ایریدیوم، آهن و سیلیکون هستند.

بررسی ها نشان داده است که ترموکوپل هایی که در آنها هر دو هادی از آلیاژ Pt-Rh ساخته شده اند، برای اندازه گیری دماهای بالا مناسب و قابل اعتماد هستند. آنها نسبت به انواع R و S با توجه به بهبود پایداری، افزایش استحکام مکانیکی و قابلیت‌های دمایی بالاتر، مزایایی دارند. حداکثر محدوده دمای کاربرد برای ترموکوپل نوع B اساساً توسط نقطه ذوب هادی Pt6% Rh (BN) در حدود محدود می شود. 1820 درجه سانتیگراد (3308 درجه فارنهایت).

ترموکوپل نوع B، در صورت استفاده صحیح، می تواند برای چند ساعت در دماهای تا 1790 درجه سانتیگراد (3254 درجه فارنهایت)، و برای چند صد ساعت در دماهای تا 1700 درجه سانتیگراد (3092 درجه فارنهایت)، بدون مقدار قابل توجهی کار کند. تغییر در مقادیر ولتاژ حرارتی خروجی ترموکوپل زمانی که در یک محیط تمیز و اکسید کننده (هوا)، یک اتمسفر خنثی یا در خلاء کار می کند مطمئن ترین عملکرد را دارد. اگر قرار است از آن برای کاهش عواقب بد محیط زیست و همچنین در محیط هایی با بخارات مخرب یا سایر آلاینده هایی که ممکن است با مواد پلاتین واکنش نشان دهند، استفاده شود، حفاظت مناسب الزامی است.

انتخاب لوله های حفاظتی و مواد عایق مناسب مانند ترموکوپل نوع S است.

ترموکوپل نوع J (Fe-CuNi)

محدوده دمایی تعریف شده -210 …1200 درجه سانتیگراد (-346…2192 درجه فارنهایت).

به دلیل شیب دمایی نسبتاً تند (ضریب سیبک) و هزینه مواد کم، ترموکوپل نوع J، علاوه بر ترموکوپل نوع K، یکی از رایج‌ترین ترموکوپل‌های صنعتی امروزی است.
به طور اسمی، ترموکوپل نوع J از آهن در مقایسه با آلیاژ مس-نیکل تشکیل شده است. هادی مثبت (JP) از آهن تجاری موجود با خلوص تقریبی ساخته شده است. 99.5 درصد با حدود 0.25 درصد منگنز و تقریباً 0.12 درصد مس و همچنین مقادیر کمتر کربن، کروم، نیکل، فسفر، سیلیکون و گوگرد.

رسانای منفی (JN) از آلیاژ مس نیکل ساخته شده است که کنستانتان نامیده می شود. لازم به ذکر است که آلیاژهایی با نام کنستانتان که به صورت تجاری در دسترس هستند، ممکن است دارای محتوای مس بین 45 تا 60 درصد باشند. برای هادی منفی (JN) معمولاً آلیاژی با تقریباً. 55٪ مس، تقریبا 45 درصد نیکل و تقریبا هر کدام 0.1 درصد از کبالت، آهن و منگنز استفاده می شود.

باید تاکید کرد که هادی های JN را نمی توان به طور کلی با هادی هایی از نوع TN یا EN مبادله کرد، حتی اگر همه از Constantan تشکیل شده باشند. سازندگان ترموکوپل های نوع J معمولاً یک مذاب آهن خاص را با یک دسته مس نیکل مناسب ترکیب می کنند تا به مقادیر پایه ولتاژ حرارتی نوع J دست یابند.

از آنجایی که ترکیب هر دو هادی (JP و JN) می‌تواند از سازنده‌ای به سازنده دیگر متفاوت باشد، استفاده از هادی‌های مجزا از بیش از یک سازنده توصیه نمی‌شود، در غیر این صورت ممکن است در برخی موارد از کلاس‌های تحمل لازم فراتر رود.

اگرچه مقادیر پایه برای ترموکوپل نوع J در استاندارد برای محدوده دمایی -210…1200 درجه سانتیگراد (346…2192- درجه فارنهایت) تعریف شده است، ترموکوپل ها فقط باید در محدوده 0…750 درجه سانتیگراد (32… 1382 درجه فارنهایت) هنگام کار مداوم. برای دماهای بیش از 750 درجه سانتیگراد (1382 درجه فارنهایت) نرخ اکسیداسیون برای هر دو هادی به سرعت افزایش می یابد.

دلایل دیگر برای محدوده دمایی محدود را می توان در خواص ویژه هادی مثبت (JP) یافت. از آنجایی که آهن در محیط های مرطوب زنگ می زند و شکننده می شود، استفاده از ترموکوپل های نوع J در دمای کمتر از 0 درجه سانتی گراد (32 درجه فارنهایت) بدون محافظ مناسب توصیه نمی شود. علاوه بر این، آهن یک تغییر مغناطیسی را در دمای 769 درجه سانتیگراد (1462 درجه فارنهایت) (نقطه کوری) و تقریباً تجربه می کند. 910 درجه سانتیگراد (1670 درجه فارنهایت) یک تغییر ساختار کریستالی آلفا گاما رخ می دهد.

هر دو اثر به ویژه دومی، تأثیر قابل توجهی بر خواص ترموالکتریک آهن و در نتیجه بر ترموکوپل نوع J دارند. اگر نوع J در دمای بالاتر از 910 درجه سانتیگراد (1670 درجه فارنهایت) کار کند، ولتاژهای حرارتی خروجی به طور قابل ملاحظه ای تغییر می کند، به خصوص زمانی که به سرعت تا دماهای پایین تر خنک شوند.

در محدوده دمایی 0…760 درجه سانتیگراد (32…1400 درجه فارنهایت) ترموکوپل نوع J را می توان در اتمسفرهای خلاء، اکسید کننده، کاهنده یا بی اثر استفاده کرد. در محیط های حاوی گوگرد، حفاظت مناسب باید در دمای بالاتر از 500 درجه سانتیگراد (932 درجه فارنهایت) به کار گرفته شود.

ترموکوپل نوع K (NiCr-NiAl)

محدوده دمایی تعریف شده -270…1372 درجه سانتی گراد (-454…2501 درجه فارنهایت).

از آنجایی که این نوع ترموکوپل برای دماهای میانی نسبت به انواع J و E در برابر اکسیداسیون مقاوم‌تر است، امروزه در بسیاری از کاربردها برای دماهای بالای 500 درجه سانتی‌گراد (932 درجه فارنهایت) استفاده می‌شود. به طور اسمی، ترموکوپل دارای آلیاژ نیکل-کروم در مقایسه با آلیاژ نیکل-آلومینیوم است. هادی مثبت (KP) با مواد هادی مثبت نوع E یکسان است و از 89 تا 90 درصد نیکل، 9 تا 9.5 درصد کروم، تقریباً تشکیل شده است. 0.5٪ سیلیکون، تقریبا 0.5 درصد آهن و مقادیر کمتر کربن، منگنز و کبالت. رسانای منفی (KN) حاوی 95 تا 96 درصد نیکل، 1 تا 2.3 درصد آلومینیوم، 1 تا 1.5 درصد سیلیکون، 1.6 تا 3.2 درصد منیزیم است. 0.5 درصد کبالت و همچنین کمترین اثر آهن، مس و سرب.

مقادیر پایه برای ترموکوپل های نوع K برای محدوده 270-… 1372 درجه سانتی گراد (-454…2501 درجه فارنهایت) تعریف شده است. لازم به ذکر است که در دمای بیش از 750 درجه سانتیگراد (1382 درجه فارنهایت) میزان اکسیداسیون در هوا برای هر دو هادی به شدت افزایش می یابد. همچنین نباید بدون محافظ مناسب در دماهای بالاتر در اتمسفرهای حاوی گوگرد، احیاکننده یا متناوب اکسیدکننده و کاهنده نصب شود.

همچنین اثراتی وجود دارد که باید در اینجا در نظر گرفته شوند که ولتاژهای حرارتی خروجی را به شدت تغییر می دهند.

اگر ترموکوپل نوع K برای مدت زمان طولانی‌تری در معرض دماهای بالاتر در خلاء قرار گیرد، کروم از آلیاژ رسانای KP تبخیر می‌شود ("حساسیت خلاء"). از طرف دیگر، اگر مقدار کمتری، اما نه ناچیز اکسیژن یا بخار در ترموکوپل وجود داشته باشد، هادی KP ممکن است در معرض به اصطلاح "پوسیدگی سبز" قرار گیرد. در این شرایط، اکسیداسیون تنها به اکسیداسیون کروم بدون اکسید کردن نیکل ساده‌تر حمله می‌کند. در دمای بین 800 درجه سانتیگراد تا 1050 درجه سانتیگراد (1472 تا 1922 درجه فارنهایت)، این شدیدترین است. "پوسیدگی سبز" و "حساسیت خلاء" اثرات جبران ناپذیری بر ترکیب رسانا و در نتیجه روی ولتاژ حرارتی ایجاد می کند. اندازه گیری های اشتباه بیش از 100 درجه سانتیگراد (212 درجه فارنهایت) ممکن است!

اگر ترموکوپل نوع K برای مدت زمان طولانی‌تری در معرض دماهای بالاتر در خلاء قرار گیرد، کروم از آلیاژ رسانای KP تبخیر می‌شود ("حساسیت خلاء"). از طرف دیگر، اگر مقدار کمتری، اما نه ناچیز اکسیژن یا بخار در ترموکوپل وجود داشته باشد، هادی KP ممکن است در معرض به اصطلاح "پوسیدگی سبز" قرار گیرد. در این شرایط، اکسیداسیون تنها به اکسیداسیون کروم بدون اکسید کردن نیکل ساده‌تر حمله می‌کند. در دمای بین 800 درجه سانتیگراد تا 1050 درجه سانتیگراد (1472 تا 1922 درجه فارنهایت)، این شدیدترین است. "پوسیدگی سبز" و "حساسیت خلاء" اثرات جبران ناپذیری بر ترکیب رسانا و در نتیجه روی ولتاژ حرارتی ایجاد می کند. اندازه گیری های اشتباه بیش از 100 درجه سانتیگراد (212 درجه فارنهایت) ممکن است!

علاوه بر این یک تغییر مغناطیسی در KN پای نیکل در 353 درجه سانتی گراد (667 درجه فارنهایت) (نقطه کوری) رخ می دهد. آلیاژ نیکل-کروم رسانای KP در محدوده 400...600 درجه سانتیگراد (752...1112 درجه فارنهایت) از حالت توزیع منظم به حالت توزیع اتمی نامرتب، به اصطلاح "K-Condition" تغییر می کند. اگر ترموکوپل نوع K در دماهای بیش از 600 درجه سانتیگراد (1112 درجه فارنهایت) کار کند و متعاقباً خیلی سریع خنک شود، این تغییرات ممکن است برگشت پذیر نباشند و می توانند ولتاژهای حرارتی خروجی را تا 5 درجه سانتیگراد (9 درجه فارنهایت) تغییر دهند.

هر دو اثر برگشت پذیر هستند زیرا می توان آنها را با حرارت دادن به بیش از 600 درجه سانتیگراد (1112 درجه فارنهایت) و سپس سرد شدن آهسته به حالت اولیه خود بازگرداند.

 نوع N (NiCrSi-NiSi)

محدوده دمایی تعریف شده -270…1300 درجه سانتیگراد (-454…2372 درجه فارنهایت).

ترموکوپل نوع N جدیدترین ترموکوپل تعریف شده در این استاندارد است. در پایان دهه شصت توسعه یافت و به دلیل پایداری ترموالکتریک بالاتر در دماهای بیش از 870 درجه سانتیگراد (1598 درجه فارنهایت) و تمایل کمتر به اکسید شدن در مقایسه با ترموکوپل های نوع J، K و E، مزایای مشخصی را ارائه می دهد.

به طور اسمی ترموکوپل از یک آلیاژ نیکل-کروم-سیلیکون در مقایسه با آلیاژ نیکل-سیلیکون تشکیل شده است. هادی مثبت (NP) حاوی تقریباً 84٪ نیکل، 13.7 تا 14.7٪ کروم، 1.2 تا 1.6٪ سیلیکون، <0.15٪ آهن، <0.05٪ کربن، <0.01٪ منیزیم، و همچنین کمترین اثر کبالت. هادی منفی (NN) حاوی تقریباً 95٪ نیکل، 4.2 تا 4.6٪ سیلیکون، 0.05 تا 0.2٪ منیزیم، <0.15٪ آهن، <0.05٪ کربن، و همچنین مقادیر کمی منگنز و کبالت. این هادی ها با نام های تجاری Nicrosil (NP) و Nisil (NN) نیز شناخته می شوند.

از میان تمام ترموکوپل های فلزی پایه، ترموکوپل نوع N برای کاربردهایی با اتمسفرهای اکسید کننده، مرطوب یا خنثی مناسب است. در نتیجه سیلیکون نسبتاً بالای آن، اکسیداسیون در سطح هادی رخ می دهد. اکسیدهای محکم چسبیده و محافظ تشکیل می شود که خوردگی بیشتر را به حداقل می رساند.

در کاهش اتمسفر یا هوا در محدوده 870…1180 درجه سانتیگراد (1598…2156 درجه فارنهایت)، ترموکوپل پایداری ترموالکتریک به طور قطعی بالاتری نسبت به ترموکوپل نوع K در شرایط مشابه نشان می دهد. همچنین، "K-State" که در ترموکوپل نوع K رخ می دهد به دلیل محتوای سیلیکون تقریباً به طور کامل سرکوب شده است. در دماهای بالاتر در اتمسفرهای حاوی گوگرد، احیا یا متناوب اکسید کننده و کاهنده حفاظت مناسب همچنان ضروری است.

پدیده‌های «پوسیدگی سبز» و «حساسیت خلاء» که برای ترموکوپل نوع K توصیف شده‌اند در ترموکوپل نوع N نیز رخ می‌دهند، اما کروم و سیلیکون هر دو در خلاء تبخیر می‌شوند.

توجه:  نوع K و N با یکدیگر قابل تعویض نیستند!

برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.

ترموکوپل نوع T (Cu-CuNi)

محدوده دمایی تعریف شده -270...400 درجه سانتی گراد (-454...752 درجه فارنهایت).

این یکی از قدیمی‌ترین ترموکوپل‌ها برای اندازه‌گیری دمای پایین است و هنوز معمولاً در محدوده نقطه سه‌گانه برای نئون در -248.5939 درجه سانتیگراد (415.4690- درجه فارنهایت) تا 370 درجه سانتیگراد (698 درجه فارنهایت) استفاده می‌شود.

نوع T در مقایسه با آلیاژ مس-نیکل اسماً حاوی مس است. هادی مثبت (TP) از تقریباً تشکیل شده است. 99.95٪ مس خالص با محتوای اکسیژن 0.02 تا 0.07٪ بستگی به محتوای گوگرد مس دارد. ناخالصی های باقی مانده به حدود. 0.01 درصد در کل. هادی منفی (TN) متشکل از آلیاژ مس- نیکل است که کنستانتان نیز نامیده می شود. 55٪ مس و 45٪ نیکل، و همچنین تقریبا. هر کدام 0.1 درصد کبالت، آهن و منگنز. هادی TN یکسان است و می تواند با هادی EN تعویض شود. با این حال، به طور کلی با هادی های نوع JN یکسان نیست.

نوع T همگنی ترموالکتریک خوبی را نشان می دهد. به دلیل رسانایی گرمایی خوب هادی ها، هنگام استفاده برای اندازه گیری های دقیق، ممکن است مشکلاتی رخ دهد که ناشی از انتزاع گرما است، به خصوص اگر قطر هادی بسیار بزرگ باشد. نوع T را می توان در اتمسفرهای خلاء، اکسید کننده، کاهنده یا بی اثر استفاده کرد.

لازم به ذکر است که در دمای بالای 370 درجه سانتیگراد (698 درجه فارنهایت) میزان اکسیداسیون هادی TP به طور چشمگیری افزایش می یابد. استفاده از ترموکوپل در محیط های حاوی هیدروژن بالاتر از 370 درجه سانتیگراد (698 درجه فارنهایت) بدون محافظت مناسب توصیه نمی شود، زیرا هادی TP ممکن است شکننده شود.

 نوع E (NiCr-CuNi)

محدوده دمایی تعریف شده -270…1000 درجه سانتیگراد (-454…1832 درجه فارنهایت).

ترموکوپل دارای رسانایی گرمایی نسبتاً کمی، مقاومت بسیار بالا در اتمسفر مرطوب، همگنی خوب و شیب دمایی نسبی (ضریب سیبک) در دماهای بسیار پایین است. به این دلایل آن را به رایج ترین ترموکوپل برای اندازه گیری دمای پایین تبدیل شده است. بالاتر از 0 درجه سانتیگراد (32 درجه فارنهایت) شیب درجه حرارت را در بین تمام ترموکوپل های تعریف شده در استاندارد دارد. نوع E در مقایسه با آلیاژ مس و نیکل اسماً از یک آلیاژ نیکل-کروم تشکیل شده است. مواد هادی مثبت (EP) با مواردی که قبلا برای هادی KP در ترموکوپل نوع K توضیح داده شده است، یکسان است و هادی منفی (EN) همان هادی TN در نوع T است. ترموکوپل نوع E را می توان استفاده کرد. در محدوده دمایی -270...1000 درجه سانتیگراد (-454...1832 درجه فارنهایت). برای دمای بالای 750 درجه سانتیگراد

(1382 درجه فارنهایت) نرخ اکسیداسیون در هوا برای هر دو هادی بالا است. از آنجایی که هادی EP با هادی KP یکسان است، اثرات مشابه «حساسیت خلاء»، «K-State» و «پوسیدگی سبز» که قبلاً توضیح داده شده است نیز برای این ترموکوپل قابل اعمال است.

ترموکوپل نوع E اساساً به اتمسفرهای اکسید کننده یا بی اثر حساس نیست. در اتمسفرهای حاوی گوگرد، احیاکننده یا متناوب اکسیدکننده و کاهنده حفاظت مناسب همچنان ضروری است.

ترموکوپل بر اساس DIN 43710h3>

ترموکوپل های نوع U (Cu-CuNi) و نوع L (Fe-CuNi) تعریف شده در این استاندارد دیگر در هیچ استاندارد ملی یا بین المللی فعلی گنجانده نشده اند. این امر مانع استفاده مداوم از این ترموکوپل ها در بسیاری از کاربردها نشده است. آنها در EN 60584 یا IEC 584 گنجانده نشدند اما با انواع J و T جایگزین شدند.

استاندارد DIN 43710 توصیه می‌کند که این ترموکوپل‌ها نباید برای برنامه‌های جدید استفاده شوند و در صورت به‌روزرسانی یا بازسازی نصب‌های موجود، ترموکوپل‌ها باید با انواع J و T جایگزین شوند.

توجه: آنها را نمی توان به سادگی با یکدیگر مبادله کرد!

برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.

"/>

ترموکوپل نوع U (Cu-CuNi)

محدوده دمایی تعریف شده -200…600 درجه سانتیگراد (-328…1112 درجه فارنهایت).

نوع U در مقایسه با آلیاژ مس-نیکل اسماً از مس تشکیل شده است. هادی مثبت (UP) از همان ترکیب مسی ساخته شده است که هادی مثبت که قبلا در این بخش برای نوع T توضیح داده شد. هادی منفی (UN) از آلیاژ مس نیکل (Constantan) با تقریباً ساخته شده است. 55٪ مس، تقریبا 44 درصد نیکل و تقریباً 1 درصد منگنز

در نتیجه این تفاوت‌های بسیار کوچک در ترکیبات آنها، مقادیر پایه برای ولتاژهای حرارتی برای ترموکوپل نوع U با ولتاژهای نوع T متفاوت است.

ترموکوپل نوع L (Fe-CuNi)

محدوده دمای تعریف شده -200...900 درجه سانتیگراد (-328...1652 درجه فارنهایت).

نوع L در مقایسه با آلیاژ مس-نیکل اسماً از آهن تشکیل شده است. هادی مثبت (LP) از همان ترکیب آهنی که هادی مثبت ترموکوپل نوع J ساخته شده است. رسانای منفی (LN) از همان آلیاژ مس نیکل (کنستانتان) مانند هادی منفی ترموکوپل نوع U ساخته شده است. مقادیر پایه برای ولتاژهای حرارتی برای ترموکوپل نوع L با ولتاژهای نوع J متفاوت است.

برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.

ترموکوپل های غیر استاندارد

علاوه بر ترموکوپل های استاندارد، مجموعه کاملی از ترموکوپل های غیر استاندارد برای کاربردهای خاص وجود دارد که مقادیر اولیه آنها در هیچ استاندارد فعلی گنجانده نشده است. مقادیر پایه برای این ترموکوپل ها باید توسط سازنده با استفاده از کالیبراسیون های جداگانه تعیین شود.

شناخته شده ترین آنها عبارتند از:

ترموکوپل ایریدیوم-ایریدیوم رودیوم (Ir-Ir40%Rh)

برای اندازه گیری های آزمایشگاهی در اتمسفرهای اکسید کننده خنثی یا ضعیف در دمای 2000 درجه سانتی گراد (3632 درجه فارنهایت). ترموکوپل از سیم های فولادی نورد سرد بسیار شکننده تشکیل شده است که ممکن است خم نشوند. آنها با استفاده از لوله های مویین ساخته شده از اکسید آلومینیوم خالص (Al2O3) عایق بندی می شوند. ولتاژ حرارتی تقریبا 10 میلی ولت در 2000 درجه سانتیگراد (3632 درجه فارنهایت).

تنگستن- تنگستن رنیوم (W-W26% Rh)، تنگستن رنیوم- تنگستن رنیوم (W5% Rh-W26% Rh) و تنگستن رنیوم- تنگستن رنیوم (W3% Rh-W25% Rh)

این ترموکوپل ها که در ایالات متحده آمریکا با حروف "G"، "C" و "D" شناسایی می شوند، برای استفاده در خلاء بالا و گازهای بی اثر تا 2320 درجه سانتیگراد (4200 درجه فارنهایت) طراحی شده اند. ولتاژ حرارتی در حدود 2320 درجه سانتیگراد (4208 درجه فارنهایت) برای W-W26% Rh است. 38.6 میلی ولت، برای W5% Rh-W26% Rh تقریبا. 37.1 میلی ولت و برای W3% Rh-W25% Rh تقریبا. 39.5 میلی ولت

Pallapath® (Pt5%Rh-Au46%Pd2%Pt)

این ترموکوپل را می توان تا دمای 1200 درجه سانتی گراد (2192 درجه فارنهایت) در هوا استفاده کرد اما برای محیط های حاوی سیلیکون یا کربن مناسب نیست. پایداری فلز گرانبها را با ولتاژهای حرارتی بالای یک ترموکوپل فلزی پایه ترکیب می کند. ولتاژ حرارتی تقریبا 55.4 میلی ولت در 1200 درجه سانتیگراد (2192 درجه فارنهایت).

طلا آهن-کروم (AuFe-Cr)

این ترموکوپل در درجه اول برای اندازه گیری دمای پایین در محدوده -270...-200 درجه سانتی گراد (-454...-328 درجه فارنهایت) استفاده می شود. در 270- درجه سانتیگراد (454- درجه فارنهایت) ولتاژ حرارتی تقریباً است. 4.7 میلی ولت

کاربردهای ترموکوپل – کجا از ترموکوپل استفاده کنم؟

ترموکوپل ها در کاربردهای مختلفی استفاده می شوند. این عمدتا برای دماهای بالاتر استفاده می شود زیرا محدوده دمای ترموکوپل در دماهای بالاتر است. دلایل خوبی برای آن وجود دارد. دلیل اصلی بالا بودن دامنه دما این است که RTD ها یا آشکارسازهای دمای مقاومتی در دماهای بالاتر نادرست می شوند.

در اینجا برخی از رایج ترین کاربردهای ترموکوپل آورده شده است که در آن ترموکوپل بهترین گزینه برای اندازه گیری دما است. اگر از دیگر کاربردهای رایج ترموکوپل اطلاع دارید، می توانید در زیر این مقاله نظر خود را بنویسید.

• گرمایش – مشعل های گازی برای اجاق ها
• خنک کننده - فریزر
• حفاظت موتور - دما و دمای سطح
• کنترل دمای بالا - ریخته گری آهن

همانطور که می بینید ترموکوپل اغلب برای مقاصد صنعتی استفاده می شود. این به دلیل این واقعیت است که آنها در دماهای بالاتر بهترین عملکرد را دارند و اتوماسیون صنعتی اغلب به اندازه گیری دما برای دماهای بالا نیاز دارد.

حتی می توان از ترموکوپل ها برای علم موشک استفاده کرد. ناسا از ترموکوپل لایه نازک (PDF) برای اندازه گیری دما در سطوح موتور استفاده می کند.

اما همچنین افرادی را خواهید یافت که از ترموکوپل ها برای پروژه های سرگرمی استفاده می کنند. گاهی اوقات شما نیاز به اندازه گیری دمای بالاتر حتی در پروژه های کوچک دارید. در این موارد، استفاده از ترموکوپل‌های ارزان برای مثال آردوینو یا پلتفرم رزبری پای رایج است. قیمت این ترموکوپل ها به 10 دلار می رسد.

برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.

نحوه انتخاب ترموکوپل

از آنجایی که یک ترموکوپل می تواند اشکال مختلفی داشته باشد، مهم است که بدانیم چگونه سنسور مناسب را به درستی انتخاب کنیم.

متداول ترین معیارهایی که برای این انتخاب استفاده می شود، محدوده دما، مقاومت شیمیایی، مقاومت در برابر سایش و لرزش و الزامات نصب است. الزامات نصب همچنین تعیین کننده انتخاب پروب ترموکوپل است.

انواع مختلفی از ترموکوپل ها وجود دارد و کاربرد آنها ممکن است متفاوت باشد. ترموکوپل در معرض زمانی که زمان پاسخگویی بالا مورد نیاز است بهترین عملکرد را خواهد داشت، اما ترموکوپل غیر زمینی در محیط های خورنده بهتر است. برای کمک به شما در تعیین بهترین ترموکوپل برای اهداف خود، در اینجا پنج نکته وجود دارد:

برنامه کاربردی که در آن از سنسور ترموکوپل استفاده می کنید را تعیین کنید

1. برنامه کاربردی که در آن از سنسور ترموکوپل استفاده می کنید را تعیین کنید

ترموکوپل ها را می توان در صنایع و برنامه های کاربردی مورد استفاده قرار داد، بنابراین انتخاب مناسب برای اهداف شما با دانستن اینکه دقیقا چگونه و کجا می خواهید از آن استفاده کنید شروع می شود.

2. محدوده دمایی که کاوشگر در معرض آن قرار می گیرد را تعیین کنید

هنگامی که محدوده دمای ترموکوپل مورد نیاز خود را شناختید، می توانید به نمودار محدوده ترموکوپل ما مراجعه کنید تا به شما کمک کند تعیین کنید کدام ترموکوپل برای محدوده دمایی مورد نیاز شما بهترین است.

ترموکوپل نوع K محدوده دمایی وسیعی را ارائه می دهد و یکی از پرکاربردترین ترموکوپل ها است. با این حال، اگر پروب ترموکوپل شما در معرض دماهای شدید قرار گیرد، ترموکوپل نوع N در دماهای بالا پایدارتر است و ترموکوپل نوع T برای دماهای بسیار پایین بهترین است.

3. تعیین کنید زمان پاسخ سریع چقدر مهم است

سه نوع اتصال ترموکوپل وجود دارد: در معرض، زمینی یا غیر زمینی. یک اتصال در معرض سریع ترین زمان پاسخ را ارائه می دهد. با این حال، اگر پراب در معرض گاز خورنده یا فشار زیاد قرار گیرد، نباید از اتصال در معرض دید استفاده کرد. یک ترموکوپل غیر زمینی کندترین زمان پاسخ را ارائه می دهد، اما اگر بخواهید ترموکوپل به صورت الکترونیکی از غلاف جدا شده و توسط آن محافظت شود، همچنان می تواند بهترین انتخاب باشد.

4. هرگونه مقاومت شیمیایی، سایش یا لرزش را در نظر بگیرید

ترموکوپل در معرض استفاده محدود به کاربردهای غیرخورنده است. هر دو ترموکوپل زمینی یا غیر زمینی را می توان در محیط های خورنده یا پرفشار استفاده کرد، اما اگر نیاز به جداسازی الکترونیکی ترموکوپل و محافظت از غلاف وجود داشته باشد، پروب غیر زمینی بهتر است. اگر زمان پاسخ سریعتر در یک محیط خورنده اولویت دارد، ترموکوپل زمین شده بهترین است.

5. هر گونه الزامات نصب را در نظر بگیرید

ممکن است لازم باشد ترموکوپل با تجهیزات موجود سازگار باشد. به عنوان مثال، سوراخ های موجود ممکن است قطر پروب را تعیین کنند.

برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.

نحوه انتخاب نوع ترموکوپل

از آنجایی که یک ترموکوپل در محدوده دمایی وسیع اندازه گیری می شود و می تواند نسبتاً ناهموار باشد، ترموکوپل ها اغلب در صنعت استفاده می شوند. قبل از انتخاب ترموکوپل باید به نکات زیر پاسخ داده شود:

• کاربرد محل استفاده ترموکوپل را تعیین کنید
• محدوده دما
• مقاومت شیمیایی ترموکوپل یا مواد غلاف
• مقاومت در برابر سایش و لرزش
• الزامات نصب (ممکن است نیاز به سازگاری با تجهیزات موجود باشد؛ سوراخ های موجود ممکن است قطر پروب را تعیین کنند)

چگونه بفهمم کدام نوع اتصال را انتخاب کنم؟

پروب های ترموکوپل روکش دار با یکی از سه نوع اتصال در دسترس هستند: زمینی، غیر زمینی یا در معرض.

ترموکوپل های اتصال زمینی

در نوک یک پروب اتصال به زمین، سیم های ترموکوپل به طور فیزیکی به داخل دیواره پروب متصل می شوند. این منجر به انتقال حرارت خوب از خارج، از طریق دیواره پروب به محل اتصال ترموکوپل می شود.

این بدان معنی است که ترموکوپل های زمین شده زمان پاسخگویی سریع تری نسبت به ترموکوپل های غیر زمینی خواهند داشت.

اتصال زمینی برای اندازه گیری دمای گاز و مایع خورنده ساکن یا جاری و برای کاربردهای فشار بالا توصیه می شود. محل اتصال یک ترموکوپل زمین شده به غلاف محافظ جوش داده می شود و نسبت به نوع اتصال زمین نشده پاسخ سریع تری می دهد.

با این حال ترموکوپل های زمین شده به شدت مستعد نویز ناشی از حلقه های زمین هستند و در نتیجه خوانش دقیق کمتری دارند.

ترموکوپل های اتصال زمین نشده

در یک پروب غیر زمینی، محل اتصال ترموکوپل از دیواره پروب جدا می شود. زمان پاسخ آهسته تر از سبک زمینی است.

از طرف دیگر محل اتصال از نظر الکتریکی از غلاف جدا شده است که از تداخل نویز الکتریکی با سیگنال جلوگیری می کند. این دقت اندازه گیری دما را بسیار بیشتر می کند، به خصوص با سیگنال های سطح بسیار پایین.

یک اتصال زمین نشده برای اندازه گیری در محیط های خورنده توصیه می شود که در آن مطلوب است که ترموکوپل به صورت الکترونیکی از غلاف جدا شده و توسط آن محافظت شود. ترموکوپل سیم جوشی به وسیله پودر MgO (نرم) از غلاف ترموکوپل عایق شده است.

ترموکوپل های اتصال در معرض

ترموکوپل در سبک اتصال اکسپوز از نوک غلاف بیرون زده و در معرض محیط اطراف قرار می گیرد. این نوع بهترین زمان پاسخ را ارائه می دهد، اما در کاربردهای غیر خورنده و بدون فشار استفاده می شود.

یک اتصال در معرض برای اندازه گیری دمای گاز غیر خورنده ساکن یا جریان در جایی که زمان پاسخ سریع مورد نیاز است توصیه می شود. محل اتصال فراتر از غلاف فلزی محافظ گسترش می یابد تا پاسخ سریع و دقیق را ارائه دهد. عایق غلاف در جایی که محل اتصال گسترش می یابد آب بندی می شود تا از نفوذ رطوبت یا گاز که می تواند باعث خطا شود جلوگیری شود.

ترموکوپل بی پایه

ترموکوپل بدون اتصال زمین دارای غلاف بیرونی فلزی است که معمولاً از مواد مقاوم در برابر خوردگی مانند فولاد ضد زنگ (استنلس استیل) ساخته شده است. محل اتصال دو هادی در داخل این غلاف معلق است، به طوری که انتهای محل اتصال با غلاف تماس نداشته باشد. در نتیجه، واکنش ترموکوپل به تغییرات دما در محیط بیشتر طول می کشد، زیرا قبل از اینکه هادی ها بتوانند تغییر را تشخیص دهند، داخل غلاف باید به تعادل حرارتی برسد. ترموکوپل های زمین نشده را می توان با رابط ترموکوپل Phidgets Inc. بدون مشکل استفاده کرد تا زمانی که نوع آن نیز پشتیبانی شود.

مزایا

• هادی ها از محیط محافظت می شوند و حسگر را قادر می سازند در طیف وسیع تری از کاربردها استفاده شود.
• از آنجایی که هادی ها به زمین متصل نیستند، ترموکوپل یک حلقه زمین را وارد سیستم نمی کند.

معایب

• زمان بیشتری طول می کشد تا ترموکوپل به تغییرات دما در محیط واکنش نشان دهد زیرا در تماس مستقیم با آن نیست.

برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.

اتصال گرم ترموکوپل

یک ترموکوپل از دو سیم فلزی غیرمشابه تشکیل شده است. Dissimilar فقط یک روش فانتزی برای گفتن Different است، اما به دلایلی ناشناخته، این کلمه معمولاً هنگام بحث درباره ترموکوپل استفاده می شود.

در هر صورت، سیم های فلزی تنها در یک مکان به هم متصل می شوند، معمولاً نوک ترموکوپل.

بسیاری از تولید کنندگان آن محل اتصال را با نام های مختلف می نامند. اتصال داغ، اتصال اندازه گیری، نقطه سنسور، یا اتصال سنسور. این اصطلاحات همه به یک چیز اشاره می کنند ... مکانی که فلزات غیر مشابه به هم متصل می شوند که دما را اندازه گیری می کند.

اتصال خروجی ترموکوپل

سیم‌ها در انتهای مخالف اتصال سنسور برای اتصال به نوعی ابزار اندازه‌گیری مانند ترانسمیتر دما، یک واحد نمایش الکترونیکی ساده یا حتی مستقیماً به کارت ورودی ترموکوپل پی ال سی در دسترس باقی می‌مانند.

اتصال سرد ترموکوپل

ترمینال های سیم کشی روی ابزار اندازه گیری اغلب Cold Junction نامیده می شوند.

در حالی که اتصال گرم به نوک ترموکوپل اشاره دارد که در معرض منبع گرمایی مورد نظر قرار می گیرد، اتصال سرد به اتصالات سیم ترموکوپل اشاره دارد که درست در ابزار اندازه گیری اتفاق می افتد، که معمولاً در معرض همان انرژی حرارتی قرار نمی گیرد.

اتصال اندازه گیری

دومین اتصال آهن/مس که از اتصال بین ترموکوپل و متر روی سیم بالایی تشکیل شده است، ولتاژ وابسته به دما را تولید می کند که از نظر قطبیت با ولتاژ تولید شده در محل اتصال اندازه گیری مخالف است.

این به این معنی است که ولتاژ بین سیم های مسی ولت متر تابعی از تفاوت دما بین دو اتصال خواهد بود و نه تنها دمای محل اتصال اندازه گیری.

حتی برای انواع ترموکوپل که مس یکی از فلزات غیرمشابه نیست، ترکیب دو فلزی که به سیم‌های مسی ابزار اندازه‌گیری می‌پیوندند، پیوندی معادل اتصال اندازه‌گیری ایجاد می‌کند:

پیوند مرجع

این اتصال دوم، اتصال مرجع یا سرد نامیده می شود تا آن را از اتصال در انتهای اندازه گیری متمایز کند، و هیچ راهی برای جلوگیری از وجود آن در مدار ترموکوپل وجود ندارد.

در برخی از کاربردها، اندازه گیری اختلاف دما بین دو نقطه مورد نیاز است و از این ویژگی ذاتی ترموکوپل ها می توان برای ساخت یک سیستم اندازه گیری بسیار ساده استفاده کرد.

با این حال، در بیشتر کاربردها، هدف اندازه گیری دما در یک نقطه واحد است و در این موارد، اتصال دوم به یک وظیفه تبدیل می شود.

جبران ولتاژ تولید شده توسط اتصال مرجع معمولاً توسط یک مدار ویژه طراحی شده برای اندازه گیری دما در آنجا و تولید ولتاژ مربوطه برای مقابله با اثرات اتصال مرجع انجام می شود.

در این مرحله ممکن است تعجب کنید، "اگر ما مجبوریم به شکل دیگری از اندازه گیری دما متوسل شویم تا فقط برای غلبه بر یک ناهنجاری ترموکوپل ها، اصلاً چرا از ترموکوپل ها برای اندازه گیری دما استفاده کنیم؟

چرا فقط از این شکل دیگر اندازه‌گیری دما، هر چه که باشد، برای انجام کار استفاده نکنید؟» پاسخ این است: زیرا سایر اشکال اندازه‌گیری دما که برای جبران اتصال مرجع استفاده می‌شوند به اندازه اتصال ترموکوپل قوی یا همه‌کاره نیستند، اما کار اندازه‌گیری دمای اتاق را در محل اتصال مرجع به خوبی انجام می‌دهند

اتصالات چند ترموکوپل

برای کمک به جبران این، می توان مقاومت اضافی را به هر یک از شاخه های مدار ترموکوپل موازی اضافه کرد تا مقاومت های مربوطه آنها برابرتر شود.

بدون سفارشی‌سازی مقاومت‌ها برای هر شاخه (برای مساوی کردن دقیقاً مقاومت‌ها بین تمام ترموکوپل‌ها)، نصب مقاومت‌هایی با مقادیر مساوی، به‌طور قابل‌توجهی بالاتر از مقاومت سیم‌های ترموکوپل، قابل قبول است تا آن مقاومت‌های سیم تأثیر بسیار کمتری بر روی سیم‌های ترموکوپل مقاومت کل شاخه داشته باشند.

این مقاومت ها مقاومت های باتلاقی نامیده می شوند زیرا مقادیر نسبتاً بالای آنها مقاومت سیم های ترموکوپل را تحت الشعاع قرار می دهد یا "باتلاق" می کند:

از آنجایی که اتصالات ترموکوپل ولتاژ پایینی تولید می کند، برای عملکرد دقیق و قابل اطمینان، ضروری است که اتصالات سیم بسیار تمیز و محکم باشد.

همچنین، محل اتصال مرجع (محل اتصال سیم‌های ترموکوپل فلزی غیرمشابه به مس استاندارد) باید نزدیک دستگاه اندازه‌گیری باشد تا اطمینان حاصل شود که دستگاه می‌تواند دمای محل اتصال مرجع را به طور دقیق جبران کند.

با وجود این الزامات به ظاهر محدود کننده، ترموکوپل ها همچنان یکی از قوی ترین و محبوب ترین روش های اندازه گیری دمای صنعتی در استفاده مدرن هستند.

ولتاژ ترموکوپل

هرچه گرمای بیشتری به سیم‌های فلزی وارد کنید، الکترون‌ها بیشتر می‌خواهند به اطراف حرکت کنند و بیشتر از گرما دور می‌شوند.

با دو نوع مختلف سیم فلزی، اختلاف ولتاژ با تغییر گرما در نقطه سنجش افزایش و کاهش می یابد.

ولتاژ ترموکوپل بسیار کم است. تغییر واقعی ولتاژ در درجه سانتیگراد بسیار ناچیز است. به عنوان مثال، برای نوع K، تغییر حدود 41 µV/°C است. همچنین جالب اینجاست که تمام ولتاژهای T/C در دمای 0 درجه سانتی گراد 0 mv هستند.

از آنجایی که سازندگان ترموکوپل هنگام ساخت ترموکوپل آلیاژهای فلزی را با دقت انتخاب می کنند، هرکسی می تواند با استفاده از محاسبات استاندارد آن ولتاژها را به دما تبدیل کند.

در واقع، اکثر سازندگان نمودارهای ولتاژ به دما را ارائه می دهند تا بتوانید ایده خوبی از تفاوت دما بین اتصالات سرد و گرم بدست آورید.

انواع کالیبراسیون هادی

ترموکوپل های J، K، E و نوع T رایج ترین انواع ترموکوپل ها هستند. هر نوع به دلیل فلزات به کار رفته در هادی ها دارای محدوده دمایی و قدرت تفکیک متفاوتی است.

محدوده دمای نوع ترموکوپل

عایق اطراف ترموکوپل عامل محدود کننده در محدوده دمای واقعی است. به عنوان مثال، ترموکوپل نوع K که با تفلون عایق شده است تا 200+ درجه سانتیگراد خوب است. همان ترموکوپل که از فایبرگلاس استفاده می کند تا 480 درجه سانتی گراد خوب است. ترموکوپل‌ها برای مدت‌های کوتاه می‌توانند در معرض گرمای بالاتری نسبت به آنچه که در نظر گرفته شده‌اند قرار بگیرند، اما اگر برای مدت طولانی در معرض حرارت بسیار زیاد قرار گیرند، تخریب می‌شوند.

استفاده از سایر انواع ترموکوپل با Phidgets

می‌توانید با استفاده از رابط‌های ترموکوپل Phidgets Inc. با برخی از محاسبات جزئی با انواع دیگر ترموکوپل ارتباط برقرار کنید:
1-ابتدا به این وب سایت مراجعه کرده و جدول تبدیل نوع ترموکوپل مورد نظر را باز کنید. https://iseinc.com/pages/thermocouple_reference_table.htm
2-مقدار دمای محیط را که توسط سنسور اندازه‌گیری می‌شود، بگیرید و از رقم ها برای انتخاب ستون و از رقم‌های دیگر برای انتخاب ردیف استفاده کنید. این مقدار ولتاژ ترموالکتریک را ثبت کنید.
3-خروجی ترموکوپل Phidget را در حالت VoltageInput باز کنید و ویژگی Voltage را در برنامه خود بخوانید (برای جزئیات بیشتر به Phidget22 API مراجعه کنید) تا مقدار ولتاژ ترموکوپل فعلی را بدست آورید.
4-دو مقدار ولتاژ مراحل قبل را اضافه کنید و از جدول برای تبدیل مجدد به دما استفاده کنید.

قطبیت

هر ترموکوپل یک سرب مثبت و منفی دارد. اگر آن را با قطب معکوس وصل کنید، خوانش های غیرقابل پیش بینی و دماهای نادرست را تجربه خواهید کرد. همیشه مطمئن شوید که قطبیت مناسب در هر اتصال و کانکتور در امتداد ترموکوپل شما حفظ می شود.

دخالت

هنگام اندازه گیری از ترموکوپل، هر ترموکوپل با زمین داخلی آداپتور مقایسه می شود. اگر ترموکوپل شما یک دستگاه رسانا را اندازه گیری می کند که نمی تواند با زمین آداپتور یکسان شود، باید سیم ترموکوپل را با استفاده از اپوکسی رسانای حرارتی جدا کنید. ترموکوپل ها رسانا هستند و در اتصال سیستم های الکتریکی به یکدیگر بسیار خوب عمل می کنند. اگر شک دارید، اجازه ندهید سیم ترموکوپل با سایر قطعات فلزی تماس پیدا کند.

از آنجایی که یک ترموکوپل اساساً فقط دو سیم بلند است، می تواند مانند یک آنتن عمل کند و تداخل الکترومغناطیسی را از سایر لوازم الکترونیکی یا لوازم اطراف دریافت کند. برای اطلاعات بیشتر در مورد نحوه مقابله با این مشکل با میراکنترل تماس بگیرید.

سایز سیم

حداکثر دما با قطر سیم استفاده شده در ترموکوپل متفاوت است. اگرچه نوع ترموکوپل محدوده دما را دیکته می کند، حداکثر دامنه نیز توسط قطر سیم ترموکوپل محدود می شود. یعنی ممکن است یک ترموکوپل بسیار نازک به محدوده دمایی کامل نرسد. از سوی دیگر، ترموکوپل نازک تر میزان اعوجاج حرارتی وارد شده را کاهش می دهد.

انتخاب گیج سیم مورد استفاده در سنسور ترموکوپل به کاربرد شما بستگی دارد. به طور کلی، زمانی که طول عمر بیشتری برای دماهای بالاتر مورد نیاز است، گیج های اندازه بزرگتر باید انتخاب شوند. هنگامی که حساسیت موضوع اصلی است، باید از اندازه های کوچکتر استفاده شود.

طول سیم

ترموکوپل های بسیار بلند مشکلی ندارند (حتی 100 متر)، اما اگر مشکلات پایداری اندازه گیری یا تنظیم مجدد USB وجود داشته باشد، می توان دانه های فریت را به سیم ترموکوپل نزدیک به آداپتور اضافه کرد. برای اطلاعات بیشتر به آموزش ما در مورد بهبود قابلیت اطمینان سخت افزار مراجعه کنید.
توجه داشته باشید که ترموکوپل ها از سیم های مخصوص استفاده می کنند. این بدان معنی است که اگر می خواهید طول ترموکوپل خود را افزایش دهید، باید از سیم ترموکوپل از همان نوع حرف استفاده کنید، نه فقط از سیم عمومی. اغلب، سیم کششی ترموکوپل برای محدوده دمایی باریک‌تری رتبه‌بندی می‌شود، زیرا برای استفاده در انتهای حسگر برنامه در نظر گرفته نشده است.
از آنجایی که ترموکوپل به دلیل تعامل در محل اتصال دو فلز مختلف کار می کند، توصیه نمی شود دو تکه سیم ترموکوپل را به سادگی با لحیم کردن آنها وصل کنید - این باعث ایجاد یک اتصال اضافی می شود که در سیگنال اندازه گیری تداخل ایجاد می کند. بهترین راه برای اتصال دو سیم ترموکوپل، خرید کانکتوری از همان نوع حرف است که به دو طرف آن متصل می شود، مانند این کانکتور نوع K از امگا.
از طرف دیگر، در صورت نیاز می توانید ترموکوپل ها را به طول کوتاه تری برش دهید. فقط مطمئن شوید که اندازه مورد نظر خود را از کنار با ناحیه حسگر واقعی روی آن برش دهید. اتصال بین 2 فلز چیزی است که به دستگاه امکان می دهد دما را اندازه گیری کند، بنابراین باید انتهای اتصال را در طولی که استفاده می کنید داشته باشید وگرنه ترموکوپل کاری انجام نمی دهد.

سیم پسوند و بلوک ترمینال

اگر نیاز به تمدید سیم کشی ترموکوپل دارید، باید از چیزی به نام سیم کششی ترموکوپل استفاده کنید تا میزان خطا را کاهش دهید.

تلاش برای اتصال سیم‌کشی سیگنال مسی استاندارد یا حتی استفاده از بلوک‌های ترمینال استاندارد برای گسترش سیگنال ترموکوپل می‌تواند منجر به ایجاد اتصالات سرد اضافی در مدار و ایجاد خطای سیگنال بیشتر شود.

سیم های اکستنشن ترموکوپل مانند ترموکوپل ها توسط نوع ... فروخته می شوند.

سیم کششی ترموکوپل از همان نوع فلز ساخته شده است که ترموکوپل ساخته شده است، بنابراین زمانی که شما نیاز به گسترش مدار دارید، باید از سیم کششی ترموکوپل از همان نوع ترموکوپل استفاده کنید.

به طور مشابه، اگر برای اتصال سیم‌کشی نیاز به استفاده از بلوک‌های ترمینال دارید، بلوک‌های ترمینال باید از همان نوع فلز ساخته شده باشند که سیم‌های منفرد هستند.

اگر ترموکوپل Type-K دارید، باید از سیم پسوند Type-K و بلوک های ترمینال ویژه ساخته شده از کروم و آلومل استفاده کنید.

تلاش برای گسترش ترموکوپل با استفاده از سیم مسی استاندارد باعث ایجاد خطا در اندازه گیری می شود زیرا حرکت الکترون توسط فلزات مختلف مختل می شود.

برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.

نمونه های اتصال ترموکوپل

مثال شماره 1

بیایید به دو مثال مختلف نگاه کنیم. اول، ما یک انبار یخچالی در یک انتهای یک مرکز صنعتی داریم. اتاق کنترل یا یک قفسه اصلی سیستم کنترل متمرکزتر در چند صد فوت دورتر قرار دارد.

یک انبار یخچالی ساده ممکن است به اتوماسیون زیادی نیاز نداشته باشد، اما ممکن است لازم باشد دمای داخل انبار سرد بماند.

می توانید از سیم کششی ترموکوپل استفاده کنید که ارزان است، اما اکنون می دانید که سطح سیگنال ترموکوپل نمی تواند مسافت طولانی را طی کند. بنابراین در حال حاضر چه کار میکنید؟

می توانید یک رک ورودی/خروجی از راه دور از یک سیستم پی ال سی نصب کنید و سپس یک کارت ورودی/خروجی ترموکوپل را در رک راه دور قرار دهید، اما رک و کارت ورودی/خروجی می توانند هزینه کلی راه حل را افزایش دهند.

در عوض، می‌توانید یک ترانسمیتر دما ارزان‌قیمت بخرید که سیگنال میلی‌ولت ترموکوپل را به یک سیگنال استاندارد 4-20 میلی‌آمپر تبدیل می‌کند که می‌تواند راحت‌تر مسافت بیشتری را با مقاومت بیشتر در برابر نویز الکتریکی طی کند.

مثال شماره 2

اگر لازم بود چندین اندازه گیری را در همان انبار انجام دهید چه؟ اگر چندین منطقه تهویه مطبوع در ساختمان وجود داشته باشد که نیاز به بهینه سازی برای کاهش هزینه های انرژی داشته باشد، چه می شود.

اکنون، با چندین اندازه گیری که باید انجام شود، خرید چندین ترانسمیتر دما برای تبدیل سیگنال ممکن است بیش از یک رک ورودی/خروجی از راه دور هزینه داشته باشد.

ترموکوپل‌ها راه‌حل خوبی برای اندازه‌گیری دما هستند، به شرطی که از قبل تکالیف خود را در مورد برنامه خود انجام دهید و به برخی از چالش‌هایی که ممکن است پیش بیاید توجه کنید.

ساخت ترموکوپل

یک ترموکوپل از دو سیم فلزی غیرمشابه که در یک انتها به هم وصل شده اند ساخته شده است. هنگامی که یک سر هر سیم به یک ابزار اندازه گیری متصل می شود، ترموکوپل به یک دستگاه اندازه گیری حساس و بسیار دقیق تبدیل می شود.

ترموکوپل ها ممکن است از چندین ترکیب مختلف از مواد ساخته شوند. عملکرد یک ماده ترموکوپل به طور کلی با استفاده از آن ماده با پلاتین تعیین می شود.

مهمترین عاملی که در انتخاب یک جفت مواد باید در نظر گرفته شود «تفاوت ترموالکتریک» بین این دو ماده است. تفاوت قابل توجه بین این دو ماده باعث عملکرد بهتر ترموکوپل می شود.

شکل 1 ویژگی های مواد ترموکوپل پرکاربرد را هنگام استفاده با پلاتین نشان می دهد.

مواد دیگری نیز ممکن است علاوه بر مواردی که در شکل 1 نشان داده شده است استفاده شوند. برای مثال: Chromel-Constantan برای دماهای تا 2000 درجه فارنهایت عالی است. نیکل/نیکل-مولیبدن گاهی اوقات جایگزین کروم آلومل می شود. و تنگستن رنیم برای دماهای تا 5000 درجه فارنهایت استفاده می شود. برخی از ترکیبات مورد استفاده برای کاربردهای تخصصی عبارتند از کروم-طلای سفید، مولیبدن- تنگستن، تنگستن-ایریدیم و ایریدیوم/ایریدیم-رودیوم.

شکل 2 ساخت داخلی یک ترموکوپل معمولی

شکل 2 ساختار داخلی یک ترموکوپل معمولی را نشان می دهد. سرهای ترموکوپل در یک غلاف فلزی سفت و سخت قرار گرفته اند. محل اتصال اندازه گیری معمولاً در پایین محفظه ترموکوپل تشکیل می شود. اکسید منیزیم سیم‌های ترموکوپل را احاطه کرده است تا از لرزش‌هایی که می‌تواند به سیم‌های ریز آسیب بزند و انتقال حرارت بین محل اتصال اندازه‌گیری و محیط اطراف ترموکوپل جلوگیری کند.

عملکرد ترموکوپل

ترموکوپل ها هنگامی که در معرض تغییرات دما قرار می گیرند باعث می شوند جریان الکتریکی در مدار متصل به جریان بیفتد. مقدار جریانی که تولید خواهد شد به اختلاف دمای بین اندازه گیری و اتصال مرجع بستگی دارد. ویژگی های دو فلز مورد استفاده؛ و مشخصات مدار متصل شکل 3 یک مدار ترموکوپل ساده را نشان می دهد.

شکل 3 مدار ترموکوپل ساده

گرم کردن محل اتصال اندازه گیری ترموکوپل ولتاژی تولید می کند که بیشتر از ولتاژ در اتصال مرجع است. تفاوت بین دو ولتاژ متناسب با اختلاف دما است و بر روی ولت متر (به میلی ولت) قابل اندازه گیری است. برای سهولت استفاده از اپراتور، برخی ولت مترها تنظیم شده اند تا با استفاده از مدارهای الکترونیکی به طور مستقیم در دما خوانده شوند.

برنامه های کاربردی دیگر فقط بازخوانی میلی ولت را ارائه می دهند. برای تبدیل قرائت میلی ولت به دمای متناظر خود، باید به جداول مانند شکل زیر مراجعه کنید. این جداول را می توان از سازنده ترموکوپل تهیه کرد و دمای خاص مربوط به یک سری قرائت میلی ولت را فهرست می کند.

برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.

نحوه اتصال ترموکوپل

سیم بریده شده

اکثر ترموکوپل‌ها با سیم‌های جدا شده و بدون تغییر عرضه می‌شوند. ما طول نوار سیم 5 تا 6 میلی متری را توصیه می کنیم. بلوک های ترمینال در اکثر آداپتورها سیم بین 16 تا 26 AWG را می پذیرند. هنگام استفاده از سیم های نازک، پس از سفت کردن پیچ ترمینال، مطمئن شوید که اتصال محکمی دارید.

کانکتور ها

بسیاری از ترموکوپل های K-Type برای جفت شدن با کانکتور مادگی Subminiature (پین تخت) طراحی شده اند. در زیر نمونه‌هایی از ترموکوپل‌های سازگار از تولیدکنندگان محبوب سنسور که از این کانکتور استفاده می‌کنند، فهرست شده‌اند.
ترموکوپل های سازگار:

سیم ترموکوپل چیست؟

سیم یا کابل ترموکوپل برای ساخت پروب های ترموکوپل به منظور سنجش دما با استفاده از نقطه جبران اتصال سرد (انتهای cjc) استفاده می شود.

از طرف دیگرهمانطور که در این مقاله توضیح داده شد، ترموکوپل یک سنسور برای اندازه گیری دما است که از دو فلز غیرمشابه تشکیل شده است که در انتهای سنسور به هم متصل شده اند. انواع مختلف ترموکوپل (به عنوان مثال سیم ترموکوپل نوع J یا K) از مخلوط های مختلف فلزات در کابل استفاده می کنند. در انتهای cjc، مقدار میلی ولت ارائه شده توسط ترموکوپل نشان دهنده تفاوت دمای انتهای سنسور در مقایسه با انتهای cjc (که انتهای مرجع نیز نامیده می شود) است.

پروب ترموکوپل در مقابل سیم ترموکوپل؟

مهم است که به یاد داشته باشید که تنها دمایی که سنسور دما اندازه گیری می کند، دمای خودش است. همانطور که گفته شد، انتخاب سنسور سبک پروب در مقابل سنسور سبک سیمی به این موضوع بستگی دارد که چگونه می توان اتصال ترموکوپل را به دمای فرآیندی که می خواهید اندازه گیری کنید، رساند.

برای مثال دمای سیال را در یک لوله یا ظرف محصور یا نیمه بسته اندازه گیری کنید. اگر سیال به مواد عایق یا رسانا حمله نکند، اگر سیال در حالت سکون یا تقریباً در حالت استراحت باشد و دما در حد توانایی مواد باشد، استفاده از سنسور سبک سیم ممکن است خوب باشد. اما بگوییم که سیال خورنده، دمای بالا، تحت فشار بالا یا جریان در لوله است، پس یک سنسور سبک پروب، شاید حتی با یک ترموول، انتخاب بهتری باشد.

همه چیز به این بستگی دارد که چگونه می توانید اتصال ترموکوپل را به همان دمایی که فرآیند یا ماده ای که می خواهید دما را اندازه گیری کنید، برسانید تا اطلاعات مورد نیاز خود را به دست آورید.

سیم های ترموکوپل عایق بندی شده چگونه شناسایی می شوند؟

عایق سیم ترموکوپل دارای کد رنگی برای شناسایی است. رهنمودهای رایج شامل این است که سرب منفی در سیم ترموکوپل عایق قرمز است. سرب مثبت دارای رنگ ترموکوپل و همچنین رنگ کلی سیم گرید عایق بندی شده است. پوشش بیرونی سیم درجه ترموکوپل معمولا قهوه ای است. برای سیم با دمای بالا، معمول است که یک نخ ردیاب کد رنگی در ماده سفید وجود داشته باشد. برای اطلاعات در مورد محدوده دمای قابل استفاده برای عایق، جدول "شناسایی عایق سیم" را ببینید. جداول دیگری نیز در این لینک برای اطلاع از فلزات به کار رفته در سیم ترموکوپل، کدهای رنگ عایق و غیره موجود است.

تفاوت بین سیم استاندارد و محدودیت خطای ویژه (SLE) چیست؟

سیم استاندارد در مقابل SLE (محدودیت های خطای خاص) با دقت سیم ارتباط دارد. سیم SLE همان سیم استاندارد با ویژگی اضافه شده داشتن مشخصات دقت کمی بهتر است. دقت ترموکوپل ها با انواع ترموکوپل ها متفاوت است. به عنوان مثال، برای محدوده دمای پایین تر، نوع T، متشکل از سیم مسی در سرب مثبت و کنستانتان (مخلوط مس و نیکل) برای اطلاعات اضافی در مورد دقت منفی دارای مشخصات دقت خوبی است.

تفاوت بین سیم گرید ترموکوپل و گرید اکستنشن چیست؟

سیم درجه ترموکوپل سیمی است که برای ساختن نقطه سنسور (یا قسمت پروب) ترموکوپل استفاده می شود. سیم گرید اکستنشن تنها برای گسترش سیگنال ترموکوپل از یک پروب به دستگاهی که سیگنال را می خواند استفاده می شود. سیم درجه گسترش معمولاً دارای محدودیت دمای محیطی کمتری است که در آن سیم ممکن است استفاده شود. یعنی ممکن است سیگنالی را ارسال کند که نشان دهنده دمای بالاتری است که از پروب دریافت می شود، اما سیم از نظر فیزیکی ممکن است در معرض دماهای بالاتر قرار نگیرد. سیم ترموکوپل ممکن است به عنوان سیم پسوند استفاده شود، اما سیم درجه گسترش ممکن است در نقطه سنجش (یا قسمت پروب) ترموکوپل استفاده نشود. شماره قطعه برای سیم پسوند معمولاً با پیشوند "EX" شروع می شود.

مقاومت حلقه مجاز تحت تأثیر مقاومت ورودی مدار تقویت کننده ای است که به آن متصل است. اما به عنوان یک راهنما، معمولاً هدف این است که مقاومت کل حلقه را زیر 100 اهم نگه دارید. مقاومت حلقه با ضرب طول بر حسب فوت در مقاومت به ازای هر فوت دوبل تعیین می شود (به یاد داشته باشید که طول 1 فوت شامل 1 فوت از هر یک از دو سیم t/c است) همانطور که در جدول "مقاومت در مقابل قطر سیم" برای نوع ترموکوپل نشان داده شده است.

در محاسبات خود به یاد داشته باشید که علاوه بر طول سیم، پروب (در صورت استفاده/قابل استفاده) را نیز لحاظ کنید. دومین عامل مهم در راه اندازی سیم ترموکوپل دور نگه داشتن آن از هرگونه میدان الکترومغناطیسی است. سیم ترموکوپل سیگنال ولتاژ پایینی ایجاد می‌کند و نباید در نزدیکی سیم‌های برق، موتورها و غیره اجرا شود. برای کمک به به حداقل رساندن نویز، معمولاً از یک فلز روی بافته یا سیم محافظ پیچ خورده استفاده می‌شود.

سیم ترموکوپل در مقابل کابل اکستنشن

درک این نکته مهم است که هنگام استفاده از ترموکوپل، سیگنال فقط از محل اتصال نمی آید. بلکه در امتداد هر بخش از هادی های ترموکوپل از محل اتصال تا انتهای سیم های ترموکوپل ایجاد می شود. با این حال، دقت سیگنال تحت تأثیر عملکرد تمام مواد ترموکوپل مورد استفاده و همچنین تغییرات دما در طول آن قرار خواهد گرفت.

سیم ترموکوپل در محدودیت‌های استاندارد، محدودیت‌های ویژه یا دقت درجه توسعه موجود است که در ANSI/ASTM E230 (یا کلاس 1، 2 یا 3 در IEC 60584) تعریف شده است. بنابراین بیایید بگوییم که ما یک پروب ترموکوپل ساخته شده از سیم با دقت ویژه نوع T (0.5± یا 0.4٪) داریم که تغییر دما از 370 درجه سانتیگراد در نوک تا 200 درجه سانتیگراد در اتصال به کابل افزایشی را تجربه می کند. تا این مرحله خروجی شما محدودیت های خاصی را برآورده می کند. از اینجا شما کابل محدودیت خطای ویژه را وصل می کنید که تغییر دما از 200 درجه سانتیگراد به 50 درجه سانتیگراد را مشاهده می کند. از آنجایی که هر دو طول هادی ترموکوپل محدودیت های خطای ویژه هستند، دقت خروجی اندازه گیری کلی شما همچنان با محدودیت های خطای ویژه برآورده می شود.

حالا این مثال را یک قدم جلوتر ببرید و در عوض کابل فرمت را از سیم کلاس افزودنی بسازید، اکنون یک دقت کلی دارید که ترکیبی از محدودیت های خطای ویژه از 370 درجه سانتیگراد تا 200 درجه سانتیگراد و محدودیت های استاندارد خطا بین 200 درجه سانتیگراد و 50 درجه سانتیگراد است. اگر این مورد قابل قبول باشد، سیم Extension Grade خوب است. اما یک چیز را به خاطر بسپارید، سیم درجه توسعه فقط تا دمای 200 درجه سانتیگراد آزمایش و تایید شده است، هر گونه استفاده بالاتر از آن را نمی توان فرض کرد که محدودیت های استاندارد را برآورده می کند مگر اینکه سیم کالیبره شده باشد و از تلورانس واقعی برای تعیین دقت اندازه گیری نهایی استفاده شود.

ترموکوپل نوع skin

ترموکوپل نوع skin برای اندازه گیری دمای لوله یا سطح مخزن طراحی شده است. از طریق یک پد عایق به سطح بدنی که قرار است دمای آن اندازه‌گیری شود، بسته می‌شود تا دما را جمع‌آوری کند.

به طور کلی آنها در جایی استفاده می شوند که تشخیص سریع دما مورد نیاز است و هیچ راهی برای اعمال روش غوطه وری اندازه گیری دما وجود ندارد.

طراحی ترموکوپل نوع skin

برای اندازه گیری بهتر، دقت و زمان تشخیص قابل قبول ترموکوپل نوع skin باید با دقت انتخاب و نصب شود.

ترموکوپل های نوع skin باید دارای خواص عایق بالاتری باشند تا از خطرات دمایی فرآیند برای مواد ترموکوپل اطمینان حاصل شود.

نوع ترموکوپل بسته به نیاز شما باید با دقت انتخاب شود. پیشنهاد می‌شود حداقل/حداکثر دمای لوله یا مخزن وصل شود.

مواد ترموکوپل باید با دقت انتخاب شود و باید با مخزن یا لوله سازگار باشد.

لوازم جانبی نصب باید به طور مناسب انتخاب شوند تا از نصب مناسب اطمینان حاصل شود تا بتوان از خرابی در شرایط شدید محافظت کرد.

علاوه بر این، برخی از الزامات طراحی اولیه باید قبل از سفارش ترموکوپل پاک شوند و برخی از آنها عبارتند از:

• نصب سر ترموکوپل (بررسی کنید که آیا فضا با ابعاد اولیه موجود است).
• بررسی کنید که آیا فضای کافی برای حلقه گسترش وجود دارد یا خیر.
• جهت کل مجموعه (بررسی کنید که آیا فضا با ابعاد مرجع موجود است)
• همیشه بررسی کنید که آیا ترموکوپل جدید برای نیازهای سیستم کنترل موجود مناسب است یا خیر.
• فلسفه کنترل را به ترموکوپل جدید اختصاص دهید. چگونه سیگنال برای کنترل پلنت صنعتی مفید خواهد بود
• الزامات ایمنی ذاتی

نصب و راه اندازی

نصب این نوع ترموکوپل ها بسیار مهم است. ترموکوپل ها باید مستقیماً به سطح لوله یا مخزن جوش داده شوند به نحوی که امکان اندازه گیری بهتر و همچنین عایق بندی دمای فرآیند را فراهم کند.

یکی دیگر از مواردی که باید در نظر داشت کابل ترموکوپل است. کابل باید با احتیاط کشیده شود تا از دمای سخت فرآیند دور نگه داشته شود.

همچنین توجه داشته باشید که در اکثر موارد به تکیه گاه های نصب مناسب نیز برای پشتیبانی از سر ترموکوپل نیاز است. مسیریابی مناسب کابل ابزار به جعبه اتصال نیز ضروری است.

حلقه های توسعه یکی دیگر از عوامل تغییر بازی است که باید در نظر گرفته شود. همانطور که می دانیم لوله ها و مخازن فلزی در معرض انبساط با گرما هستند، در صورت عدم تمهیدات لازم می تواند به مجموعه ترموکوپل آسیب زیادی وارد کند.

انواع ترموکوپل های پوستی

رایج ترین انواع ترموکوپل نوع پوست به شرح زیر است.

• V-Pad
• سنسور کفن
• پد جوش
• پد شست و شویی

مشخصات عمومی

در اینجا برخی از مشخصات کلی برای بررسی قبل از تهیه آورده شده است.

• قطر غلاف (به طور کلی 3.2 تا 12.5 میلی متر)
• مواد غلاف (مناسب برای مواد لوله / مخزن و محیط فرآیند)
• ضخامت غلاف
• مواد عایق
• قطر هادی
• زمان پاسخ
• نوع اتصال
• حلقه گسترش

این مشخصات بستگی به نوع ترموکوپل skin مورد استفاده دارد.

برخی دارای یک بلوک از نوع v-pad هستند که به سطح جوش داده شده است، برخی دارای یک بلوک از نوع واشر هستند که همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.

تفاوت بین ترموکوپل نوع skin با سایر ترموکوپل ها

تفاوت عمده  نوع skin با سایر ترموکوپل ها نیاز به ترموول است.

در یک ترموکوپل معمولی، بیشتر ترموول برای محافظت از عناصر دما در برابر شکستگی ناشی از سرعت سیال مورد نیاز است، زیرا در این موارد قرار دادن لازم است در حالی که ترموکوپل‌های نوع skin به هیچ نوع درج نیاز ندارند.

به همین دلیل است که برای ترموکوپل نوع skin نیازی به ترموول نیست که می تواند هزینه زیادی را برای ترموول و ساعت کار مهندسی آن صرفه جویی کند.

همه ما می دانیم که ترموول جزء حیاتی سخت است. برای اطمینان از انتخاب و نصب مناسب کل مجموعه، به محاسبات دقیق نیاز دارد.

در بسیاری از موارد، به دلیل خواص سیال، مواد عجیب و غریب برای ساختن ترموول ها مورد نیاز است که می تواند بسیار پرهزینه باشد.

برنامه های کاربردی

• صنایع شیمیایی و پتروشیمی.
• فناوری انرژی و نیروگاه.
• کوره ها و دیگ ها.
• صنایع نفت و گاز.
• برق و آب و برق.
• خمیر و کاغذ.

برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.

کدهای رنگ ترموکوپل

تحمل ترموکوپل

1) تلرانس به حداکثر انحراف مجاز بین دمای اتصال داغ و دمای حاصل از جدول EMF گفته می شود.

2) دمای ASTM برای دمای اندازه گیری شده مقدار C یا % است که بیشتر است.

3) | t | دمای اندازه گیری است که با دمای بی ربط به نماد + یا - نشان داده می شود.

4) کلاس 1، 2، یا 3 به ترتیب با JIS قدیمی کلاس 0.4، 0.75 یا 1.5 مطابقت دارد.

5) استاندارد JIS با استاندارد IEC، BS یا DIN به جز یک قطعه یکسان است.

6) تلرانس JISC1605 و JISC1602 کاملاً یکسان است.

7) استاندارد ASTM همان استاندارد ANSI قدیمی است.

8) تلورانس های ارائه شده در این جدول فقط برای سیم جدید تحویل کاربر اعمال می شود و اجازه تغییر در مشخصات با استفاده را نمی دهد. (ASTM E230)

9) تلورانس‌های استاندارد نشان‌داده‌شده برای ترموکوپل‌های نوع E با عایق معدنی، روکش فلزی (MIMS) و کابل‌های ترموکوپل همانطور که در مشخصات E608/E608M و E585/E585M توضیح داده شده است، اعمال نمی‌شود. تلورانس استاندارد برای سازه های MIMS نوع E بیشتر از 2.2 درجه سانتی گراد یا 0.75 درصد از 0 تا 870 درجه سانتی گراد و بیشتر از 2.2 درجه سانتی گراد یا 2 درصد از -200 تا 0 درجه سانتی گراد است.

استاندارد ترموکوپل

مشخصات استاندارد

قطرها: قطرهای استاندارد: 0.010 اینچ، 0.020 اینچ، 0.032 اینچ، 0.040 اینچ، 1/16 اینچ، 1/8 اینچ، 3/16 اینچ و 1/4 اینچ با دو سیم.

طول: ترموکوپل های استاندارد دارای طول غوطه وری 12 اینچی هستند. طول های دیگر به صورت سفارشی ساخته می شوند.

غلاف: فولاد ضد زنگ 304 و اینکونل استاندارد هستند.

عایق: اکسید منیزیم استاندارد است. حداقل مقاومت عایق سیم به سیم یا سیم به غلاف 1.5 مگا اهم در 500 ولت dc در تمام قطرها است.

کالیبراسیون: آهن-کنستانتان (J)، کرومل- آلومل (K)، مس-کنستانتان (T) و کروم-کنستانتان (E) کالیبراسیون های استاندارد هستند.

خم شدن: به راحتی خم می شود و شکل می گیرد. شعاع خم نباید کمتر از دو برابر قطر غلاف باشد.

قطبیت: در صنعت ترموکوپل، روش استاندارد رنگ آمیزی سرب منفی قرمز است.

چند نماد

بگذارید T1 دمای حمام 1 و T2 دمای حمام 2 باشد.

اجازه دهید V1-R به عنوان ولتاژ تولید شده توسط ترموکوپل در دمای T1 تعریف شود، زمانی که یک اتصال مرجع مناسب در دمای TR استفاده می شود (T R = دمای مرجع = 0 oC). V1-R ولتاژ ذکر شده در جداول ترموکوپل در دمای T1 است.

اجازه دهید V1-2 به عنوان تفاوت ولتاژ بین V1-R و V2-R تعریف شود،

V1-2 = V1-R – V2-R

امضای کنوانسیون

خطاهای علامت منفی می تواند هنگام کار با این معادلات مشکل ساز باشد، اگر یکی از آنها سازگار نباشد.

طبق قرارداد، جداول ترموکوپل به گونه ای ساخته می شوند که دمای بالاتر ولتاژ ترمو-پیوندی بالاتری را ایجاد کند.

به عبارت دیگر، همیشه فرض بر این است که دو سیم ترموکوپل (بیایید آنها را سیم A و سیم B بنامیم) به گونه ای به ولت متر وصل شده اند که وقتی دمای مورد اندازه گیری بیشتر از دمای مرجع باشد ولتاژ مثبت است. به همین ترتیب، زمانی که دمای اندازه گیری شده کمتر از دمای مرجع باشد، ولتاژ منفی است.

از آنجایی که دمای مرجع استاندارد برای جداول ترموکوپل 0 درجه سانتیگراد است، دماهای مثبت در واحدهای درجه سانتیگراد ولتاژهای ترموکوپل مثبت و دماهای منفی در واحدهای oC ولتاژهای حرارتی پیوندی منفی ایجاد می کنند.

توجه داشته باشید که اگر سیم ها برعکس به ولت متر متصل شوند، ولتاژها البته علامت مخالف خواهند داشت.

عیب یابی ترموکوپل

برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.

قوانین ترموکوپل

قانون فلزات میانی

سیم فلزی سوم (واسطه) را می توان به صورت سری با یکی از سیم ها بدون تغییر ولتاژ وارد کرد (به شرطی که دو اتصال جدید در یک دما باشند).

تنظیمات زیر را در نظر بگیرید، جایی که یک مستطیل در اطراف یک اتصال حرارتی یک حمام با دمای ثابت را نشان می دهد (به عنوان مثال یک دیگ آب جوش یا یک حمام آب یخ).

قانون فلزات میانی بیان می‌کند که ولتاژ V1-2 تغییر نمی‌کند اگر یک سیم سوم (واسطه) در راستای هر یک از سیم‌های مدار اضافه شود، همانطور که در زیر نشان داده شده است:

در نمودار بالا، فرض شده است که هر دو اتصال جدید (بین فلز B و فلز C) در یک دما هستند، یعنی دمای محیط، Ta.

می توان به راحتی متوجه شد که قانون فلزات میانی باید در اینجا برقرار باشد، زیرا هر ولتاژی که در یکی از اتصالات جدید ایجاد می شود دقیقاً توسط ولتاژ مساوی و مخالف ایجاد شده در پیوند جدید دیگر خنثی می شود.

به همین ترتیب، فلز C را می توان در هر نقطه دیگری از مدار بدون هیچ تاثیری بر ولتاژ خروجی وارد کرد، مشروط بر اینکه دو اتصال جدید در یک دما باشند. برای مثال مدار اصلاح شده زیر را در نظر بگیرید:

مجدداً، اگر دو اتصال جدید (این بار بین فلزات A و C) در یک دما باشند، هیچ اثر خالصی روی ولتاژ خروجی وجود ندارد.

قانون دماهای میانی

اگر ترموکوپل‌های یکسان، اختلاف دما بین T1 و T2 و اختلاف دمای بین T2 و T3 را اندازه‌گیری کنند، مجموع ولتاژهای مربوطه V1-2 + V2-3 باید برابر با ولتاژ V1-3 باشد که توسط یک ترموکوپل یکسان تولید می‌شود. اختلاف دما بین T1 و T3.

بیان ریاضی قانون دماهای میانی:

V1-3 = V1-2 + V2-3 برای هر سه دما، T1، T2، و T3.

تنظیمات زیر را در نظر بگیرید، که در آن شش ترمو-اتصال نشان داده شده است، دو تا در هر حمام دمای ثابت. توجه: برای جلوگیری از به هم ریختگی در نمودار، سرنخ های مسی DVM دیگر نشان داده نمی شوند. همچنین برای اختصار، حروف A و B نشان دهنده فلز A و فلز B، دو نوع مختلف سیم ترموکوپل هستند.

طبق کنوانسیون نمادگذاری که در اینجا به تصویب رسید،

V1-3 = V1-R – V3-R,

که می تواند به صورت نوشته شود

V1-3 = (V1-R – V2-R) + (V2-R – V3-R)

اما از آنجایی که (همچنین طبق تعریف)

V1-2 = V1-R – V2-R, and

V2-3 = V2-R – V3-R,

مستقیماً از آن پیروی می کند

V1-3 = V1-2 + V2-3.

قانون ولتاژهای افزایشی

برای یک مجموعه معین از 3 سیم ترموکوپل، A، B، و C، که همگی اختلاف دمایی T1 - T2 را اندازه‌گیری می‌کنند، ولتاژ اندازه‌گیری شده توسط سیم‌های A و C باید با مجموع ولتاژ اندازه‌گیری شده توسط سیم‌های A و B برابر باشد. ولتاژ اندازه گیری شده توسط سیم های B و C”.

تنظیمات زیر را در نظر بگیرید، که در آن شش ترمو-اتصال نشان داده شده است، سه در حمام دمای ثابت T1، و سه در حمام دمای ثابت T2. همانطور که در بالا، حروف A، B و C نشان دهنده انواع مختلف سیم های ترموکوپل هستند.

قانون ولتاژهای افزایشی را می توان به صورت ریاضی به صورت زیر بیان کرد:

V1-2 (سیم A و C) = V1-2 (سیم A و B) + V1-2 (سیم B و C)

یا، تنظیم مجدد از نظر اختلاف ولتاژ،

V1-2 (سیم A و B) = V1-2 (سیم A و C) - V1-2 (سیم B و C).

ترموپیل

ترموپل به عنوان چندین ترموکوپل به صورت سری تعریف می شود. به عنوان مثال، یک ترموپیل با سه اتصال سنسور در زیر نشان داده شده است:

با افزایش T2، ولتاژ خروجی به طور قابل توجهی افزایش می یابد. مزیت ترموپیل (در مقایسه با تنها یک اتصال سنسور) افزایش حساسیت است.

در اینجا، ولتاژ خروجی سه برابر ولتاژی است که فقط توسط یک ترموکوپل در شرایط مشابهی تولید می شود، همانطور که در زیر به تصویر کشیده شده است:

با اتصالات سنسور کافی، یک ترموپیل در واقع می تواند ولتاژ مفیدی تولید کند. به عنوان مثال، ترموپیل ها اغلب برای کنترل شیرهای خاموش کننده در کوره ها استفاده می شوند.

چگونه یک دستگاه ترموکوپل در خانه بسازیم؟

از شکل بالا، اتصال A یک اتصال گرم را تشکیل می دهد، تنها در جایی که دو فلز به هم متصل شده اند، قسمت های دیگر باید به درستی عایق شوند. این دو فلز از دیسک میکا D در داخل یک لوله چینی T عبور داده می شوند. دو سیم ترموکوپل به سیم های سربی L1 متصل می شوند. سیم های سربی باید از جنس یکسان باشند. باور کنید اگر لوله چینی را ندارید، فقط دو فلز غیرمشابه را به هم وصل کرده و آنها را عایق کنید. یک سیم سربی - محل اتصال ترموکوپل را در یخ فرو کنید تا به محل اتصال سرد ما تبدیل شود، ما می توانیم سرب دیگر را مستقیماً به گالوانومتر متصل کنیم. این مجموعه ترموکوپل ما را تشکیل می دهد.

برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.

دقت ترموکوپل و محدودیت های خطا

آیا ترموکوپل یک سنسور دمای دقیق است؟

هر نوع ترموکوپل دارای تلورانس یا محدودیت خطا است. این دقت ترموکوپل اولیه است. دقت ترموکوپل هنگام خروج از کارخانه. به عنوان مثال، ترموکوپل نوع k دارای تحمل ± 2.2 درجه سانتیگراد یا ± 0.75٪ برای یک نوع استاندارد و ± 1.1 درجه سانتیگراد یا ± .4٪ برای یک نوع خاص است.

محدودیت های استاندارد خطا یا محدودیت های خاص خطا

این تلرانس ها یا دقت ترموکوپل به عنوان استاندارد در ASTM E230 نوشته شده است. همانطور که در بالا ذکر شد، ترموکوپل ها از نظر دقت به دو نوع تقسیم می شوند. استاندارد و خاص. ترموکوپل های استاندارد همگی دارای یک حد استاندارد خطا هستند. در حالی که ترموکوپل های مخصوص با سیم هایی ساخته می شوند که در آلیاژ خالص تر هستند. این امر باعث افزایش دقت ترموکوپل می شود. بنابراین حدود خطای خاص کمتر از حد استاندارد خطا است.

زمان پاسخگویی ترموکوپل: سرعت ترموکوپل چقدر است؟

زمان پاسخ ترموکوپل زمانی است که طول می کشد تا ترموکوپل با توجه به تغییر دما تغییر کند. با چه سرعتی قادر خواهید بود تغییر ولتاژ را هنگام تغییر دما اندازه گیری کنید؟

یکی از مزیت های بزرگ ترموکوپل زمان پاسخگویی سریع آن است. ترموکوپل ها زمان پاسخگویی بسیار سریعی دارند زیرا با گرادیان دما در امتداد رساناها کار می کنند. برای تغییر گرادیان ولتاژ فقط یک انتهای هادی باید دما را تغییر دهد. این باعث می‌شود ترموکوپل بسیار سریع‌تر از دماسنج‌های RTD که با اندازه‌گیری مقاومت کار می‌کنند، بسیار سریع‌تر باشد.

زمان پاسخگویی ترموکوپل ها به نحوه سیم کشی ترموکوپل ها بستگی دارد. یا دقیق تر، نحوه سیم کشی نقطه اتصال داغ. به عنوان مثال می توانید از اتصالات زمینی برای محافظت از نقطه اتصال داغ از تداخل الکترومغناطیسی یا EMI استفاده کنید. نحوه سیم کشی نقطه اتصال داغ ترموکوپل بر زمان پاسخ تاثیر می گذارد. اما ترموکوپل ها به عنوان دماسنج عموماً در زمان پاسخگویی سریع هستند.

مواد سرامیک دقیق در ترموکوپل ها

لوله‌ها و عایق‌های سرامیکی ارائه‌شده توسط Precision Ceramics معمولاً در ترکیب با ترموکوپل‌ها در صنایع بی‌شماری برای تسهیل نظارت بر عملکرد و سازگاری فرآیندهای تولید، به‌ویژه در محیط‌های شیمیایی نامطلوب و تهاجمی در دمای بالا تا 1700 درجه سانتی‌گراد استفاده می‌شوند.

ترموکوپل های تجاری قابل تعویض، مقرون به صرفه هستند و با اتصالات استاندارد عرضه می شوند. برخلاف اکثر دستگاه‌های اندازه‌گیری دما، شکل خارجی تحریک برای ترموکوپل‌ها لازم نیست، زیرا آنها به صورت خودکار تغذیه می‌شوند. آنها قادر به اندازه گیری طیف وسیعی از دما هستند. با این وجود، دقت نقطه ضعف اصلی است و رسیدن به خطاهای سیستم کمتر از 1 درجه سانتی گراد دشوار است.

یک پتانسیل الکتریکی در هر محل اتصال فلزات غیرمشابه نسبت به دما ایجاد می شود. ترموکوپل‌ها برای اندازه‌گیری عملی دما، اتصالات آلیاژهای خاص هستند که رابطه قابل پیش‌بینی و تکرارپذیری بین ولتاژ و دما را نشان می‌دهند. هنگامی که فاصله بین دستگاه اندازه گیری و نقطه اندازه گیری زیاد است، ممکن است از سیم های کششی برای اتصال میانی استفاده شود. این سیم ها در مقایسه با مواد ساخت ترموکوپل نسبتاً ارزان هستند.

با دانستن اهمیت کاربردهای صنعتی، Precision Ceramics مجموعه ای از لوله ها و عایق های سرامیکی با تکنولوژی بالا را از دو نوع ماده خاص تولید کرده است. یکی از مواد دیمولیت است که ترکیبی از اکسید سیلیکون و اکسید آلومینیوم است. این ماده ارزان قیمت برای کاربردهایی با دمای بالا تا 1500 درجه سانتیگراد مناسب است. Rubalit ماده دیگری است که تقریباً اکسید آلومینیوم خالص است. این ماده مقاومت شیمیایی و پایداری دمایی بسیار بالایی در دماهای تا 1700 درجه سانتیگراد از خود نشان می دهد. همچنین مقاومت الکتریکی و مقاومت مکانیکی بالایی دارد.

ژاکت هادی

ژاکت هادی را می توان روی عایق اولیه قرار داد و در مواقعی که حفاظت مکانیکی اضافی مورد نیاز است ضروری است. ژاکت برای عایق وینیل نایلونی با پلی اتیلن است که برای عایق وینیل یا نایلون استفاده می شود. یک ژاکت هادی به عنوان یک مانع مکانیکی عمل می کند و از اتصال کوتاه جلوگیری می کند.

فایبرگلاس

فایبرگلاس عالی برای کاربردهای با دمای بالا و مناسب برای استفاده در دمای محیطی که احتمال ایجاد نقاط داغ وجود دارد.

کپتون

کپتون دارای خواص فیزیکی، الکتریکی و مکانیکی عالی در طیف وسیعی از محدوده‌های دما است و در کاربردهایی که گرما و لرزش شدید وجود دارد استفاده می‌شود. خواص مکانیکی خود را در سخت ترین شرایط حفظ می کند.

پلی اتیلن

پلی اتیلن کم هزینه، خواص الکتریکی عالی، اشتعال پذیری بالا و سفت تر از وینیل است.

تفلون

تفلون دارای قیمت بالا، درجه حرارت بالا، مقاومت شیمیایی عالی و خواص الکتریکی است اما مقاومت در برابر برش ضعیفی دارد.

وینیل

وینیل کم هزینه است، انعطاف پذیری خوبی دارد، الکتریسیته مناسبی دارد و یک ماده عمومی است.

کاربرد لوله ها و عایق های سرامیکی دقیق

لوله‌ها و عایق‌های سرامیکی دقیق معمولاً در موارد زیر استفاده می‌شوند:

• از طریق لوله ها عبور کنید
• عایق های الکتریکی
• اجزای کوره خلاء
• مبلمان کوره
• اندازه گیری دما
• پشتیبانی از عناصر گرمایشی
• لوله های کار کوره

برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.

---

مقالات مرتبط