ترموکوپل از دیرباز به عنوان یک ابزار برای اندازه گیری دما در محدوده بالا شناخته می‌شده و در حال حاضر هم به همین دلیل از آن استفاده می‌شود. این ابزارها کاربرد چندانی در محدوده دمایی پایین ندارند و نتیجه به دست آمده از آنها اغلب با خطا همراه است. به همین دلیل در صنایع بزرگ مانند صنایع ذوب آهن و صنایع پالایشگاهی که سر و کار آنها با درجه حرارت‌های بالا هست، تیپ‌های مختلف از ترموکوپل به کار گرفته می‌شود که هر کدام از آنها ویژگی‌های خاص خود را دارد. با این مقدمه کوتاه ابتدا به سراغ معرفی ترموکوپل و نحوه عملکرد آن خواهیم رفت و در نهایت در مورد انواع مختلف آنها در سطح بازار و نقش هر کدام از آنها صحبت خواهیم کرد. شرکت ابزار سنجش آریا نماینده فروش برندهای معروف سنسور دما مانند سنسور دما روزمونت ، سنسور pt100 ، سنسور دما زیمنس و انواع ترموکوپل در تهران و شهرستان ها می باشد. برای خرید ترموکوپل و یا دریافت کاتالوگ و لیست قیمت انواع ترموکوپل با کارشناسان ما در شرکت ابزار سنجش آریا تماس بگیرید.
ترموکوپل چیست؟
ترموکوپل (Thermocouple) از ترکیب دو واژه Thermo به معنی حرارت و Couple به معنی زوج تشکیل شده است. این ابزار به عنوان یک نوع دماسنج خاص شناخته می‌شود که در محدوده دمایی بالا قابل استفاده بوده و مکانیزم عملکرد آن نسبت به دماسنج‌های سنتی متفاوت است. این ابزارها از دو سیم متصل به هم تشکیل شده‌اند که یک قسمت آنها به یک دستگاه ولت سنج وصل شده است. هر گونه تغییر در وضعیت این دو سیم باعث ایجاد اختلاف پتانسیل بین آنها شده که نتیجه آن به صورت داده‌های دیجیتالی داده می‌شود. اختلاف پتانسیل به وجود آمده تابعی از حرارت وارد شده به قسمت انتهایی و متصل دوسیم است که از همین ویژگی می‌توان برای اندازه گیری دما استفاده کرد.
ترموکوپل چگونه عمل می‌کند؟
ترموکوپل از دو سیم با ماده اولیه متفاوت تشکیل شده است که از انتها به هم وصل شده و قسمت دیگر آنها باز است. زمانی که دو سیم با یکدیگر در ارتباط باشند، تغییر دما در محل اتصال آنها باعث ایجاد اختلاف پتانسیل می‌شود. این ویژگی باعث شد که دانشمندان امکان اندازه گیری دما به کمک اختلاف پتانسیل را داشته باشند. یک قسمت این دو سیم به یکدیگر متصل است و قسمت دیگر آنها به یک دستگاه ولت سنج یا سنجش اختلاف پتانسیل وصل شده است.
زمانی که دما در محل اتصال تغییر می‌کند، عکس العمل متفاوت الکترونها در بخش داخلی سیمها منجر به ایجاد اختلاف پتانسیل بین دو سیم شده که نتیجه آن به صورت داده در دستگاه ولت سنج نشان داده می‌شود. بنابراین ترموکوپل دارای یک قسمت انتهایی است که در محل تغییر دما قرار می‌گیرد. تغییر دما در محل اتصال خود را به صورت داده‌های مغناطیسی نشان می‌دهد که با توجه قانون فاراده، امکان تبدیل کردن آنها به داده‌های دیجیتال برای نشان دادن تغییرات دما وجود دارد. با توجه به اینکه میزان اختلاف جریان بسیار کم است، ترموکوپل‌ها ابزارهای خوبی برای اندازه گیری دمای کم نیستند و بیشتر در دماهای بالا کاربرد دارند.
انواع ترموکوپل موجود در بازار
اگر در مورد ترموکوپل تحقیق کرده باشید، احتمالاً با اصطلاحات مختلفی مانند تیپ s، تیپ R، تیپ J یا تیپ k مواجه شده‌اید. هرکدام از این تیپ‌ها نشان دهنده تغییراتی در خصوصیات فنی و در نحوه عملکرد دماسنج است که مشخص می‌کند ما از ابزار مورد نظر می‌توانیم در چه قسمت‌هایی استفاده کنیم. با وجود تنوع بالا در تیپ این دستگاه‌ها، ما سه مورد از آنها را به عنوان پرکاربردترین ترموکوپل انتخاب کرده‌ایم:
ترموکوپل تیپ s
ترموکوپل‌های تیپ s اس به صورت ترکیبی از آلیاژهای پلاتینیوم و رودیوم هستند که ۱۳ درصد آن از جنس پلاتینیوم است. این دسته از دماسنج‌ها به دلیل قیمت بالای خود و حساسیت کم در برخی حوزه‌های خاص مانند صنعت شیشه و فولاد به کار برده می‌شوند و معمولاً محدوده دمایی منفی را پوشش نمی‌دهند. از لحاظ فنی امکان استفاده از تروکوپل تایپ s بین محدوده دمایی صفر تا ۱۷۵۰ سانتیگراد وجود دارد و این موضوع باعث شده که بیشتر در حوزه‌های با دمای بالا استفاده شود. البته نباید این نکته را فراموش کنیم که وجود پلاتین در ساختار این ترموکوپل‌ها باعث مقاومت بالای آنها در برابر اکسیداسیون و خوردگی شده و طول عمر بالایی دارد.
ترموکوپل تیپ j
ترموکوپل تیپ j جی به عنوان یکی از پرکاربردترین ابزارها شناخته می‌شود که محدوده دمایی بالا بین منفی ۲۰۰ درجه سانتیگراد تا ۱۳۵۰ سانتیگراد را پوشش می‌دهد و حساسیت بالایی دارد. در ساخت این ترموکوپل‌ها از ترکیب فلز آهن و آلیاژ مس و نیکل تحت عنوان CONSTANTAN استفاده شده است. این ابزارها محبوب‌ترین گزینه برای صنایع قالب ریزی پلاستیک است و معمولاً در پروژه‌ها و طرح‌های پیشرفته امروزی از آنها استفاده می‌شود. این واقعیت را نباید در مورد این طیف از ترموکوپل‌ها فراموش کنیم که در ساخت آنها از آهن استفاده شده است. آهن مقاومت بالایی در برابر شرایط اکسایشی و فرسایشی ندارد و به همین دلیل در شرایطی که امکان اکسیداسیون بالاست، از این تجهیزات استفاده نمی‌شود.
ترموکوپل تیپ k
ترموکوپل تیپ k کا به صورت ترکیبی از دو سیم فلزی کروم (Cr) و ترکیب آلیاژی نیکل با آلومینیوم با نام تجاری آلومل شناخته می‌شود. این ترموکوپل‌ها به دلیل قیمت ارزان خود محبوبیت بالایی به دست آورده‌اند و به عنوان پر کاربردترین محصول در این دسته شناخته می‌شود. بررسی‌های فنی نشان می‌دهد که امکان استفاده از این دماسنج‌ها بین محدوده منفی ۲۰۰ درجه سانتیگراد تا مثبت ۱۳۵۰ سانتیگراد وجود دارد. این موضوع نشان می‌دهد که ترموکوپل‌های تیپ k انتخاب مناسبی برای محدوده دمایی بالا هستند. در ضمن باید این نکته را به خاطر داشته باشید که مس خاصیت ضد اکسیداسیون دارد و به همین دلیل از این ترموکوپل‌ها در کوره‌ها استفاده می‌شود.
در نهایت باید این نکته را متذکر شویم که وجود تیپ‌های مختلف برای ترموکوپل نشان می‌دهد که ما باید انتخاب آنها را با توجه به نیاز خود انجام دهیم. گاهی محاسبات اشتباه در مورد شرایط اکسیداسیون یا حتی در مورد شرایط حرارتی باعث می‌شود که ترموکوپل ما خیلی سریع‌تر از چیزی که انتظار داریم از بین برود و دقت خوبی در اندازه گیری دما هم نداشته باشد. از این ابزارها به عنوان دماسنج صنعتی استفاده می‌شود و در سایر حوزه‌ها مانند حوزه‌های آزمایشگاهی کاربرد چندانی ندارد.