۷ آذر ۱۳۹۴ ساعت ۱۶ و ۳۲ دقيقه

ترموکوپل ها حسگرهای حرارتی ساده ای هستند که از دو فلز غیر هم جنس که به هم متصل شده اند به وجود آمده اند . در سال ۱۸۲۱ یک فیزیکدان آلمانی به نام توماس سیبک کشف کرد که اگر دو اتصال در دماهای مختلفی قرار گیرند ولتاژ ترموالکتریک تولید می شود و شار جریانی در مدار بسته دو فلز غیر هم جنس جاری می گردد.

• ترموکوپل ها ، ولتاژی تولید می کنند که برابر تفاضل دما بین نقطه اتصال گرم و سرد (یا مرجع) است.اگر بخواهیم دمای مطلق اتصال گرم را بدانیم ابتدا باید دمای مطلق اتصال مرجع را داشته باشیم . اگر اتصال مرجع مشخص، کنترل شده و پایدار باشد مشکلی وجود نخواهد داشت اما اگر دمای اتصال مرجع نامشخص باشد می توان از یکی از روش های زیر برای یافتن دمای مطلق اتصال گرم استفاده کرد:

۱- اندازه گیری دقیق دمای اتصال مرجع و استفاده از این دما جهت محاسبه دمای اتصال گرم . ساده ترین روش اندازه گیری دمای اتصال مرجع ، استفاده از ترمیستورها یا حسگر دمایی نیمه هادی است . سپس باید دمای اتصال مرجع را به دمای اندازه گیری شده توسط ترموکوپل اضافه کرد.این روش نتایج دقیق ارایه می کند و هزینه انجام آن به طور کلی پایین است.

۲- قرار دادن اتصال مرجع در یک محیط کنترل شده حرارتی که دمای آن به طور دقیق مشخص است . به عنوان مثال  توان از یک حمام یخ برای نگه داشتن اتصال مرجع در دمای یخ استفاده کرد.توجه کنید که در اینجا اتصال مرجع با وارد کردن فلز A به داخل سیستم اندازه گیری از مجموعه ترمینال جدا کرد.جبران سازی توسط حمام یخ ، نتایج بسیار دقیقی ارایه می دهد ولی در صنعت به کار نمی رود.

۳- از آی سی های جبران سازاتصال سرد مانند LT1025 استفاده شود.این آی سی ها دارای حسگرهای دمای داخلی هستند که دمای اتصال مرجع را که در محیط قرار می گیرد تشخیص و سپس ولتاژی متناسب با ولتاژ تولید شده توسط ترموکوپلی که اتصال گرم آن در محیط و اتصال سرد آن در دمای صفر درجه سانتیگراد است تولید می کنند.این ولتاژ به ولتاژ ترموکوپل اضافه شده و مانند این است که اتصال مرجع در صفر درجه سانتیگراد قرار داده شده است.این آی سی ها دقتی در حد چند درجه سانتیگراد دارند و به طور گسترده در بسیاری از کاربردها که به اندازه گیری دقیق نیاز ندارند استفاده می شوند.

۴- راه دیگر این است که از سیم های مسی ابزار اندازه گیری استفاده نکرد بلکه سیمهای ترموکوپل را به طور مستقیم تا ابزار اندازه گیری کشید و سیم های مسی را در داخل ابزار اندازه گیری که دمای اتصال مرجع در آن به سهولت و دقت قابل اندازه گیری است به هم وصل کرد.

• در حدود ۱۲ نوع ترموکوپل استاندارد وجود دارد که معمولا مورد استفاده قرار می گیرد. به هر ترموکوپل یک حرف تایید شده بین المللی نسبت داده می شود که نشان می دهد ترموکوپل از چه موادی ساخته شده است.در جدول معروف ترین آنها آمده است.

• اگر چه در مواردی این امکان وجود دارد که ترموکوپل ها بدون هر گونه عایقی به کار روند ولی در اکثر کاربرد های صنعتی باید آنها را عایق بندی کرد که این کار به دو صورت انجام می گیرد :
۱- با استفاده از مواد عایق استاندارد
معمولا از عایقهای PVC ، تفلون و فایبرگلاس استفاده می شود که هر کدام با توجه به خاصیتشان در محدوده دمایی خاصی به کار می روند.
۲- ترموکوپل های عایق شده با مواد معدنی
این روش معمولترین روش عایق بندی است که سیم های ترموکوپل در پودر عایق(معمولا اکسید منیزیم ) غلیظ و فشرده فرو برده می شوند.این روش دارای استقامت مکانیکی خوب، پایداری طولانی ، عایق بندی مناسب ، پاسخ سریع و اندازه کوچک هستند.

• در پاره ای موارد نیاز است که از حسگر ترموکوپل در بیرون استفاده کنیم و طول کابل استاندارد تهیه شده توسط تولید کننده ممکن است کوتاه باشد .برای این منظور کابل های اتصال با استفاده از هادیهای ترموکوپل طراحی شده اند که جهت سهولت انعطاف پذیر طراحی شده اند واز ترموکوپل ها ارزانتر هستند. معمولا تولید کنندگان جداولی تهیه می کنند که مقاومت سر اتصال را برای ترموکوپل با نوع و طول معلوم کابل ها محاسبه میکند.

• ساده ترین ترموکوپل از یک جفت سیم با یک سر اتصال جوش خورده بدون عنصر کنترل کننده و اتصالات خاص ساخته میشود .اما این نوع ترموکوپلها باید با دقت و درآزمایشگاه ها مورد استفاده قرار گیرند.اما ترموکوپل های صنعتی به اشکال زیر موجود هستند:
– پروب ها
– ترموکوپل پیچی
– ترموکوپل های حلقوی
– ترموکوپل واشری
– ترموکوپل های فرورونده
– ترموکوپل های با سر ترمینالی

• ارتباط ولتاژ و دما در ترموکوپل ها به سه طریق صورت می گیرد :
– استفاده از جدول های مرجع
– استفاده از روش سری توانی
– استفاده از تقریب خطی

ترموکوپل‌ها دارای تیپ‌های متنوع برای اندازه گیری دما می‌باشند بطور مثال تیپ‌های R – S – B با قابلیت اندازه گیری دما در محدوه ۲۰۰- الی ۱۸۰۰ و تیپهای L – K- J با قابلیت اندازه گیری دما در محدوده ۱۸۰- الی ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد بکار می‌روند. ولتاژ بوجود آمده در دوسر انتهایی ترموکوپل در هر صورت میلی ولت ورفتار الکتریکی هر ترموکوپل بسته به نوع آلیاژ سیم‌های آن تابع جداول استانداردی است که معمولاً در استانداردهای کشورهای مختلف تعریف و تقریباً در هر تیپ منبطق بر یکدیگر است. یکی از انواع معمول آن ترکیب آلیاژ کروم و نیکل می‌باشد. معمولاً جهت جلوگیری از آسیب دیدن ترموکوپل آن را درون غلاف فلزی یا سرامیکی قرار می‌دهند. روش جوشکاری دوسر ترموکوپل تابع ضوابط خاصی است بطوری که نباید در حین عملیات جوشکاری فلز یا احیاناً نیمه‌هادی دیگری در فرایند جوش دخالت نماید در غیر اینصورت رفتار ترموکوپل هرگز رفتار استاندارد تعریف شده تابع جداول مربوطه نخواهد بود.
ترموکوپها همواره پس از گذشت سالیان متمادی از بهترین سنسورها برای اندازه گیری دما می‌باشند زیرا با نقطه مورد نظر تماس برقرار نموده و دما را بصورت پتانسیل الکتریکی انتقال می‌دهند و ولتاژ با اتصال به اندیکاتور اندازه گیری و به صورت دما تحت تبعیت از جداول مورد بحث مشابه سازی شده و نمایش داده می‌شود. از این دستگاه برای اندازه گیری دماهای بالا(مثلاً در کوره‌های پخت محصولات سرامیکی)استفاده می‌شود. ترموکوپل‌ها اصولاً در دمای پایین داری دقت لازم نیستند ولی جهت سنجش دماهای بالاتر از ۵۰۰ درجه سانتیگراد یکی از گزینه‌های خوب می‌باشند.ترموکوپلها در صنعت دارای کاربردهای بسیار زیادی هستند. از جمله مهمترین کاربردهای ترموکوپل در صنایع را می توان در صنایع تولید لوزام گازسوز نام برد. بدین ترتیب که از ترموکوپل جهت ایمن سازی تجهیزات گاز سوز در مواردی که شعله گاز به دلایلی (از جمله باد) خاموش می‌گردد، جهت قطع کردن گاز و جلوگیری از انتشار آن استفاده می‌گردد. ترموکوپل به دلیل ایجاد ولتاژ و جریان الکتریسته در اثر دریافت حرارت، وسیله بسیار مفیدی در کنترل حرارت یا استفاده بعنوان کنترلر می‌باشد. از جمله کاربردهای آن، به عنوان انواع [قطع کننده جریان گاز] می‌باشد.

این متن به سفارش وب سایت پارسیان الکتریک لاله زار بخش مقالات بزق و الکتریک گرد آوری شده است.شمارگان۳۱

گرد آوری و تدوین خانم همتی