ورود|ثبت نام
facebook
google+
instagram
تلگرام

04133378246

edu.pulsee @ gmail.com

اندازه گیری دما با ترموکوپل


ترموکوپل از پرکاربردترین سنسورهای دما می باشد، وقتي انتهاي دو سيم كه از فلزات مختلف تشكيل يافته اند، بهم وصل شده و حرارت داده شود، اختلاف پتانسيلي بين دو سيم بوجود خواهد آمد. اختلاف پتانسيل بوجود آمده تابعي از دماي اتصال و جنس دو فلز خواهد بود. اين پديده توسط سيبك كشف گرديده و به آن پديده سيبك گفته مي شود. اختلاف پتانسيل بوجود آمده نيز، نيروي محركه سيبك ناميده ميشود. از اين پديده در ترموكوپل ها براي اندازه گيري دما استفاده ميشود.به عبارت ديگر يك ترموكوپل از دو سيم مختلف تشكيل يافته و ولتاژ ايجاد شده در اثر اختلاف دماي دو سر آن اندازه گيري ميشود.

هنگامی که ۲ فلز غیر همجنس به یکدیگر متصل شوند که این اتصال میتواند به صورت تابیدن و جوش دادن ۲ فلز غیر همجنس به یکدیگر باشد، که به سر متصل شده اتصال گرم و سر انتهایی این ۲ فلز اتصال سرد گفته می شود،اتصال سرد به سیستم کنترلر و اندازه گیر متصل میشود و اتصال گرم در واقع در محلی که قصد اندازه گیری دمای آن نقطه را داریم نصب میشود.

زمانی که اختلاف دمایی ما بین قسمت اتصال گرم و اتصال سرد باشد به میزان اختلاف دما در دو قسمت ترموکوپل در قسمت اتصال سرد ولتاژی در حد میلی ولت ایجاد میشود.میزان ولتاژ تولید شده به چند عامل مثل مقدار دما و جنس ترموکوپل دارد.

اجزای تشکیل دهنده ترموکوپل

  • سیم های غیر هم جنس

  • غلاف فلزی یا غلاف سرامیکی

  • کلگی ترموکوپل

  • فلنج در صورت نیاز

  • سرامیک محافظ سیم های داخلی

  • ترمینال

با توجه به جنس سیم رنج دمایی آنها تغییر میکند.

با توجه به محل قرارگیری و نصب Thermocouple ها غلاف های متفاوتی برای آنها انتخاب میشود.

با توجه به نوع Thermocouple و وجود ترانسمیتر مدل کلگی های تغییر میکند که معمولا نوع آنها سلیقه ای انتخاب میشود.

ترموکوپل از چه فلزی تهیه می شود؟

ترموكوپلها از فلزات مختلفي ساخته مي شوند و بر اساس نوع فلز استفاده شده نامهای مختلفي دارند. مثل ترموكوپل نوع J كه از فلزات آهن-كنستانتن تشكيل يافته يا ترموكوپل نوع T كه از مس-كنستانتن تشكيل يافته است.

جدول معرفی انواع ترموکوپل ها به همراه جنس سیمها

ترموکوپل تیپK (CHROMEL-ALUMEL) 

ترموکوپل نوع K از سیم فلزی Ni-Cr (به نام تجاری کرومل (Chromel و Ni-Al (به نام تجاری آلومل (Alumel ساخته می شود.این ترموکوپل ارزان قیمت است و یکی از پرکاربردترین ترموکوپل ها می باشد. رنج عملکرد دمایی آن بین °C200- و °C1350+ و حساسیت آن تقریبا µV/°C 41 است و معمولا در دماهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد. ترموکوپل نوع K بخاطر استفاده از مس خاصیت ضد اکسیداسیون دارد لذا در کوره ها که اکسیداسیون رخ می دهد مناسب تر می باشد

ترموکوپل تیپJ (IRON-CONSTANTAN) 

این ترموکوپل از فلز آهن Fe و آلیژهای مس - نیکل Cu-Niساخته می شود. رنج دمایی این ترموکوپل بین °C180- و °C750+ است. به دلیل احتمال اکسید شدن آهن این ترموکوپل ، در صنایع قالب ریزی پلاستیک استفاده می شود. حساسیت ترموکوپل نوع J ، به اندازه ی µV/°C55 است و برای طرح های جدید توصیه می شود. در ترموکوپل نوع J به علت وجود آهن در مکانهایی که امکان اکسیداسیون وجود دارد استفاده نمی شود

ترموکوپل تیپE (CHROMEL-CONSTANTAN ) 

ترموکوپل نوع E با استفاده از فلزات Ni-Cr (کرومل) و Cu-Ni ((کنستانتان (Constantan ساخته می شود. محدوده ی عملکرد دمایی آن ، بین °C40 -و °C900+ است. این ترموکوپل با µV/°C 68 بیشترین حساسیت را دارد و می توان از آن در کاربردهای خلاء و مواردی که حسگر در آن حفاظت نشده است ، استفاده کرد.

ترموکوپل تیپT (COPPE-CONSTANTAN) 

ترموکوپل نوع T از مس Cu و آلیاژ نیکل - مس Cu-Ni (کنستانتان (Constantan ساخته می شود. محدوده ی عملکرد دمایی این نوع ترموکوپل ، بین °C250 -و °C400+ است. این ترموکوپل نسبتا ارزان و برای کاربردهای با دمای پایین مناسب است و در برابر رطوبت مقاومت خوبی دارد. حساسیت این ترموکوپل ، µV/°C 46 است.ترموکوپل نوع T در صنعت به دلیل اینکه نسبت به تمام انواع ترموکوپل خطیتر است و رنج درجه حرارت مناسبی دارد و همچنین از حساسیت خوبی برخوردار است در صنعت بیشتر مورد استفاده میگیرد

ترموکوپل تیپN (NICROSIL-NISIL) 

ترموکوپل نوع N 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°C270 -و °C1300 +است. حساسیت این ترموکوپل ، به اندازۀ µV/°C 30 است و معمولا در دماهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد.

ترموکوپل تیپR (PLATINUM/13% RHODIU-PLATINUM ) 

ترموکوپل تیپS (PLATINUM-PLATINUM /10%RHODIUM ) 

ترموکوپل تیپB ( PLATINUM/30% RHODIUM-PLATINUM/6% RHODIUM) 

ترموکوپل نوع B ، ترموکوپل نوع S و ترموکوپل نوع R که با استفاده از Pt-Rh (پلاتین - رادیوم) با ترکیبات مختلف ساخته می شود. قیمت آنها بالا و حساسیت آن بسیار کم و در حدود µV/°C 10 و محدوده دمایی آن تقریبا °C0 و °C1750 است. انواع این ترموکوپل ها در اندازه گیری با دمای بالا مثلا در صنعت شیشه و فولاد به کار می رود.

خروجی ترموکوپلها

براي تغييرات كم دما، ولتاژ سيبك خروجي بطور خطي متناسب با دماست. ولي رابطه بين دما و ولتاژ توليدي براي ترموكوپلهايي كه براي بازه وسيعتري از دما استفاده مي شوند، تا حدودي غيرخطي مي باشد. براي هر نوع ترموكوپل نمودارهايي وجود دارد كه رابطه بين ولتاژ توليدي و دماي اندازه گيري را نشان مي دهد.

براي اندازه گيري دما توسط ترموكوپل، اتصال اندازه گيري آن در محيط مورد نظر قرار داده ميشود. اتصال اندازه گيري نقطه اي است كه دو سيم فلزي به هم ميرسند. اين دو سيم يا توسط لحيم و يا با جوشكاري به هم متصل ميشوند. براي محافظت مكانيكي ترموكوپل، دور سيمها يك پوشش فلزي وجود دارد و فضاي بين ترموكوپل و پوشش فلزي توسط سيماني عايق پر شده است.

وقتي سيمهاي ترموكوپل به هم لحيم ميشوند يك فلز سوم به مدار ترموكوپل وارد ميشود. تا زماني كه دما در دو سمت فلز لحيم يكسان باشد، وجود لحيم خطايي بوجود نمي آورد و فقط ماكزيمم دماي قابل اندازه گيري را كاهش ميدهد. براي اندازه گيري دماهاي بالا از ترموكوپل با اتصال جوش داده بالا استفاده مي گردد.

نام کابلی که برای اتصال ترموکوپل به سیستم های اندازه گیری به کاربرده می شود چیست؟

کابلی که ما بین ترموکوپل و سیستم های کنترلر و اندازه گیر قرار دارد ،کابل جبران ساز یا compensating cable نام دارد.

جبران سازی اتصال سرد چیست؟

جبران سازی اتصال سرد در اندازه گیری دما توسط ترموکوپل کاربرد دارد و فقط هم برای سنسورها ترموکوپل این اتفاق می افتد. این خطای اندازه گیری معمولا به اندازه دمای نقطه اتصال است که دمای اتاق یا دمای محیط می باشد. مقدار ولتاژ خروجی ترموکوپل متناسب با اختلاف دمای بین اتصال گرم و اتصال سرد می باشد که اتصال سرد دمای اتاق کنترل و محیط است. بدون جبران سازی دمای اتصال سرد،میزان دمای اندازه گیری شده کلی اشتباه می باشد.که برای جبران سازی مقدار دمای اتصال سرد چندین روش وجود دارد.

  • کم کردن عدد ثابت از عدد کلی دما مثلا  ۲۵ درجه از دمای کلی کم نماییم.

  • استفاده از سنسور دما در محل اتصال و کسر کردن همان مقدار از دمای کلی

 

مزایای ترموکوپلها

  • ترموكوپلها داراي استحكام بيشتري نسبت به RTD ها و ترميستورها ميباشند

  •  دامنه اندازه گيري آنها بيشتر است

  • محدوده دمايي وسيع

  • قيمت پايين

  • دوام مكانيكي بالا

معایب ترموکوپل ها

  • رفتارغيرخطي

  • حساسيت پايين

در انتخاب ترموکوپل موارد زیر بایستی مورد توجه قرار گیرد :


کلمات کلیدی :

ترموکوپل

اندازه گیری دما

سنسور دما

کلیه حقوق این سایت برای مجتمع آموزشی پالس محفوظ می باشد.
طراحی سایت : ایلحان