بهترین تجهیز جهت اندازگیری های الکتریکی دما در صنعت ترموکوپل می باشد. ترموکوپل یک مبدل خود مولد است که از اتصال دو فلز ناهم جنس تشکیل شده است و در صنعت نیزکاربرد فراوان دارد مانند اندازگیری کردن دمای کوره ها، دمای دودکش، قطع کن گاز شومینه، اجاق گازها و...

 ترموکوپل چیست؟

ترموکوپل ها متداول ترین تجهیز جهت اندازه گیرهای الکتریکی دما در صنعت هستند. مکانیزم ترموکوپل ها بر اساس پدیده سی بک (Seebeck) که اختلاف دما بین دو نقطه را به ولتاژ تبدیل می کنند می باشد.

مزایای ترموکوپل:

از مزایای آن ها می توان به سادگی، قیمت مناسب، استحکام و دوام بالا جهت مصارف صنعتی و دقت مناسب اشاره کرد. محدوده اندازه گیری دما توسط ترموکوپل ها وسیع بوده و در شرایط محیطی متفاوت قابل استفاده می باشند. ترموکوپل ها دارای سرعت پاسخ دهی خوبی به دلیل ثابت زمانی کوچک می باشند. از معایب ترموکوپل ها، غیر خطی بودن، تماسی بودن (در معرض اغتشاش و شوک و ...)، دقت متوسط را می توان نام برد. جهت استفاده ترموکوپل در مکان هایی که لرزش یا ضربه وجود دارد برای محافظت از سنسور از روکشی به نام ترموکوپل یا غلاف استفاده می شود که باعث کاهش سرعت پاسخ گویی می شود. ترموکوپل ها چون دارای مدل های مختلفی با رنج دمایی متفاوت هستند و از خاصیت هایی چون ضد خورندگی، ضد انفجا، ضد اسید و… برخوردارند توانایی این را دارند که در صنایع زیادی از جمله: نفت و گاز پتروشیمی، کشتی سازی، داروسازی، شیمیایی، سیمان، فولاد و ریخته گری، معدن، صنایع غذایی و نوشیدنی، پلاستیک، خودروسازی، شیشه و سرامیک، کوره، دفع زباله، سردخانه، نیروگاه های برق، نظارت بر آلاینده و نظارت بر ابزار و لوازم صنعتی مورد استفاده قرار گیرند.مهم ترین کاربرد آن در صنایع را می توان درصنایع تولید لوازم گاز سوز نام برد، به این صورت است که از ترموکوپل برای ایمنی تجهیزات گازسوز استفاده می کنند در مواردی که شعله گاز به دلایلی مثلا باد خاموش می شود.

انواع ترموکوپل:

ساختمان ترموکوپل ها با استفاده از اتصال یک فلز و آلیاژ تولید می شوند و با همین مکانیزم ساده قادر به اندازه گیری دما به راحتی در رنج وسیعی از 270- تا حدود 1800 درجه می باشند. ترموکوپل ها انواع مختلفی دارند که طبق جنس فلز و آلیاژ آن به شش دسته ذیل تقسیم می شوند.

1) ترموکوپل نوع K :

این ترموکوپل از سیم فلزی Ni-Cr (به نام تجاری کرومل Chromel ) و Ni-Al (به نام تجاری آلومل Alumel) ساخته می شود. رنج عملکرد دمایی آن بین 250- و1300 درجه  (این رنج مطلق نیست و بسته به سازنده و نوع ظاهری آن متفاوت خواهد بود به طور مثال ترموکوپل های سیمی شکل نوع K رنج 40- تا 250 درجه می باشد و نوع میله ای آن قادر به اندازه گیری تا محدوده 1300 درجه هستند). حساسیت ترموکوپل تیپ K تقریبا 41 µV/°C است و معمولا در دماهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد. ترموکوپل نوع K به خاطر استفاده از مس خاصیت ضد اکسیداسیون دارد لذا در کوره ها که اکسیداسیون رخ می دهد مناسب است.

2) ترموکوپل نوع J :

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

3) ترموکوپل نوع E:

این ترموکوپل با استفاده از فلزات Ni-Cr کروم و Cu-Ni کنستانتانConstantan  ساخته می شود. رنج عملکرد دمایی آن، بین 40- درجه و 900 درجه است. این ترموکوپل با 62 µV/°C بیش ترین حساسیت را دارد و می توان از آن در کاربردهای خلاء و مواردی که سنسور در آن حفاظت نشده، استفاده کرد.

4) ترموکوپل نوع T :

این ترموکوپل از مس Cu و آلیاژ Cu-Ni (کنستانتان Constantan) ساخته می-شود. رنج عملکرد دمایی این نوع ترموکوپل، بین 250- درجه و 400درجه است. این ترموکوپل برای کاربردهای با دمای پایین مناسب است و در برابر رطوبت مقاوم است. حساسیت این ترموکوپل، 46 µV/°C است.

ترموکوپل نوع T در صنعت به دلایل زیر بیشتر مورد استفاده می گیرد :

نسبت به تمام انواع ترموکوپل خطی تر است. 
رنج درجه حرارت مناسبی دارد. 
هم چنین از حساسیت خوبی برخوردار است.

5) ترموکوپل نوع N :

این ترموکوپل از فلزهای Ni-Cr-Si (به نام تجاری نیکروسیل) و Ni-Si-Mg (به نام تجاری نیسیل Nisil) ساخته می شود. محدوده دمائی آن بین -270درجه و +1300 درجه است. حساسیت این ترموکوپل، 30 µV/°C است و معمولا در دماهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد. هم چنین تحمل این سنسور در برابر اکسید شدن در دماهای بالا بهتر نوع K می باشد.

6) ترموکوپل نوع R،S و B :

این ترموکوپل ها با استفاده از Pt-Rh (پلاتین - رادیوم) با ترکیبات مختلف ساخته می شود (تفاوت این سه نوع در میزان پلاتین آنها است). قیمت آن¬ها بالا وحساسیت آن بسیار کم و درحدود10 µV/°C و محدوده دمایی آن تقریبا -50 درجه و +1750 درجه است.انواع این ترموکوپل ها در اندازه گیری با دمای بالا به طور مثال در صنعت شیشه و فولاد به کار می روند.

در انتخاب ترموکوپل موارد زیر بایستی مورد توجه قرار گیرد :

رنج دمائی کارکرد ترموکوپل
تیپ ترموکوپل
طول ترموکوپل
جنس غلاف ترموکوپل
دقیق بودن ترموکوپل و کلاس دقت آن
نوع سرامیک به کار برده شده در ترموکوپل

نحوه کارترموکوپل چیست؟

با رسیدن حرارت به محل اتصال این دو فلز، جریان بسیار ضعیفی از محل اتصال تولید می شود و به سمت سیم ها، جریان می یابد. با بالا تر رفتن دمای محل اتصال دو فلز، ولتاژ تولیدی افزایش می یابد و در حقیقت ترموکوپل در هر دما، ولتاژ معینی تولید می کند و در نتیجه در صورتی که بتوانیم این ولتاژ را به صورت دقیق اندازه گیری کنیم، قادر خواهیم بود دمای محل اتصال را به صورت دقیق اندازه گیری کنیم. ولتاژ تولید شده توسط ترموکوپل به وسیله ترمومتر به دما تبدیل می شود. ترموکوپل ها چون دارای مدل های مختلفی با رنج دمایی متفاوت هستند و از خاصیت هایی چون ضد خورندگی، ضد انفجار، ضد اسید و… برخوردارند توانایی این را دارند که در صنایع زیادی از جمله: نفت و گاز پتروشیمی، کشتی سازی، داروسازی، شیمیایی، سیمان، فولاد و ریخته گری، معدن، صنایع غذایی و نوشیدنی، پلاستیک، خودروسازی، شیشه و سرامیک، کوره، دفع زباله، سردخانه، نیروگاه های برق، نظارت برآلاینده و نظارت بر ابزار و لوازم صنعتی مورد استفاده قرار گیرند. مهم ترین کاربرد آن در صنایع را می توان در صنایع تولید لوازم گاز سوز نام برد، به این صورت است که از ترموکوپل برای ایمنی تجهیزات گازسوز استفاده می کنند. 

هنگام انتخاب ترموکوپل باید به این موارد دقت کنیم :

تیپ ترموکوپل، رنج دمایی ترموکوپل، طول ترموکوپل، جنس غلاف ترموکوپل، دقیق بودن ترموکوپل، اتصال ترموکوپل، مقاومت در برابر سایش و تکان و هم چنین اینکه ترموکوپل انتخابی ما با دیگر قطعات هم خوانی دارد یا خیر.