ترموکوپل:(Thermocouple) در تهران ترموکوپل Thermocouple در صورتی که دو

ترموکوپل:(Thermocouple)
در صورتی که دو فلز غیر همنام به همدیگر اتصال داده شوند و نقطه اتصال را حرارت بدهیم طبق اثر سی بک یک جریان الکتریکی در مسیر بسته ایجاد می شود که باعث می شود در دو سر خروجی یک اختلاف پتانسل خواهیم داشت . ولتاژ خروجی ترموکوپل ها 0 تا 5میلی ولت است . اساس کار ترموکوپل ها تبدیل تغییرات دما به تعغیرات ولتاژ می باشد که با اتصال ان به کنترلر های الکترونیکی دما برای ما آشکارسازی می شود.
خطایی که در ترموکوپل ها ایجاد می گردد در اثر اتصالات سیم بندی واتصال سیم های ارتباطی است که موجب ایجادیک Cold junction می شود.برای انکه اثر ترموکوپل های جدید ازبین برود لازم است سر دیگر ترموکوپل در دمای صفر درجه قرار بگیرد.این کار توسط جبرانساز مدار الکترونیکی صورت می گیرد که به آن جبرانساز محیط گفته می شود.کار جبرانساز محیط این است که دمای انتهای ترموکوپل را اندازه گیری می کند و عدد متناسب با ان را با عدد به دست امده از جمع ترموکوپل ها جمع می کند تا اثر ترموکوپل های جدید خنثی شود.
یک عیب دیگرد ترموکوپل ها این است که عملکرد انها بصورت غیر خطی است که برای استفاده از ان مجبوریم از مدارات خطی ساز استفاده کنیم.

نکته:ترموکوپل پایه های آن دارای قطبیت است و در سیم بندی باید در وصل پایه های ان دقت کرد.
مقایسه RTDو ترموکوپل:در ترموکوپل سیم بندی بلند خطایی در اندازه گیری ایجاد نمیکند.ترموکوپل دماهای بیشتری راندازه گیری می کنند.سیگنال ترموکوپل به دلیل ولتاز بودن نویز پذیر می باشد.
ترموکوپل ها بسته به دو فلز سازده خود دارای کاربرد های متفاوت وسیطره اندازه گیری دمایی متفاوت هستند.
ترموکوپل،درباره انواع ترموکوپل،فروش انواع ترموکوپل،ساخت و طراحی انواع ترموکوپل
ترموکوپل ، از دو هادی غیر یکسان که ممکن است فلز ، آلیاژ یا غیر فلز باشند و این دو هادی در یکی از دو سر انتهائی خود بهم وصل می شوند،تشکیل میشود .این نقطه اتصال ، اتصال اندازه گیری نام دارد و سرهای آزاد آنها به نام اتصال مرجع (یا اتصال سرد) شناخته می شود .
در مورد انواع ترموکوپلها در ادامه صحبت خواهد شد ولی باید توجه داشت که سیم های ترموکوپل طوری انتخاب میشوند که تا جای ممکن از نظر اثرات ترمو الکتریکی با هم تفاوت زیاد داشته باشند و برای یک اختلاف دمائی معین ، ولتاژ ترموالکتریکی (emf) زیادی تولید کنند.
مواد سیم های ترموکوپل باید خواص زیر را داشته باشند:
•
نقطه ذوب بالا
•
دمای کاری بالا
•
مقاومت زیاد در مقابل اکسیداسیون و تاثیرات اتمسفری
•
پایدار ماندن خواص آن با گذشت زمان(رانش کم)
•
خواص آن بگونه ای باشد که در فرآیند ساخت تکرار پذیر باقی بماند
•
مقاومت ( اهمی ) پائین
•
ضریب مقاومت حرارتی[1] پائین
•
ارتباط پیوسته وتاجای ممکن خطی بین دما و emf
در عمل ، معمولأ مواد سیمهای ترموکوپلها بگونه ای هستند که سازش و تعادل بین خواسته های ذکر شده فوق را برقرار میکنند .
ترموکوپلها را می توان به سه نوع دسته بندی کرد:
الف- ترموکوپلهای استاندارد فلزی کمیاب [2]
ب- ترموکوپلهای استاندارد پایه فلزی [3]
پ - ترموکوپلهای غیر استاندارد [4]
تفاوت بین نوع فلزی کمیاب و پایه فلزی در اینست که فلزات کمیاب شامل پلاتین هستند و فلزات پایه شامل نیکل می باشند . در نتیجه ترموکوپلهای فلزی کمیاب حدود 200 برابر گرانتر از ترموکوپلهای فلزی پایه هستند .

ترموکوپلهای نوع استاندارد
جداول استاندارد تائید شده بین المللی که ولتاژ نسبی سی بک ( EAB(tMبرای زوج سیم های مختلفی را بیان میکنند وجود دارند و همچنین تعاریف و معادلات ریاضی که پاسخ ترموکوپلها را با دما مطابق با مقیاس دمائی ITS-90 بیان میکنند در کتب مرجع می توان پیدا کرد.
ترکیبات و نام تجاری ترموکوپلهای استاندارد که این جداول و معادلات ریاضی برای آنها وجود دارد و در استاندارد بین المللی IEC584 در 1955 میلادی تحت پوشش قرار گرفته است بشرح جدول زیر می باشد:

جدول ترکیبات ونام تجاری انواع ترموکوپل استاندارد

نـوع
ترکیب مـواد (B/A)
1
T
مس / آلیاژ مس - نیکل
2
E
آلیاژ نیکل - کروم / آلیاژ مس - نیکل
3
J
آهن / آلیاژ مس - نیکل
4
K
آلیاژ نیکل-کروم / آلیاژ نیکل- آلومینیوم
5
N
آلیاژ نیکل-کروم- سیلیکون / آلیاژ نیکل- سیلیکون
6
R
پلاتین - ۱۳% رادیوم / پلاتین
7
S
پلاتین - ۱۰% رادیوم / پلاتین
8
B
پلاتین - ۳۰% رادیوم / پلاتین -۶% رادیوم
قبلاً‌نوع ترموکوپلها را براساس ترکیب آلیاژی هر شاخه از جفت سیم ها نامگذاری می کردند ، ولی هم اکنون اسامی آنها براساس توابع ریاضی است که رفتار ترموالکتریکی آلیاژهای آنها را با تقریب خوبی تشریح می کند .
قبلأ سازندگان سیم های ترموکوپل برای ساخت آلیاژی که مطابق با آلیاژ تعریف شده در استاندارد ها باشد مشکل داشتند ، زیرا ناخالصی جزئی که باید در ماده خالص وجود داشته باشد ، در طی مراحل ساخت مقدارش تغییر میکرد و منجر به تغییر ضریب سی بک آن می شد.درحال حاضر برای غلبه بر این مشکل ، سازندگان آلیاژها را چنان تنظیم می کنند تا جفت سیم های ترموکوپل با هم دیگر بتوانند رواداری[6]های داده شده در جداول استاندارد برای آن ترموکوپل را برآورده سازند.همچنین این آزادی عمل به یک سازنده این امکان را میدهدتا برای کاربردی خاص ترکیب آلیاژی را طوری تغییر دهد که ترموکوپل خاصیت ویژه ای مثلا ‌مقاومت در برابر مواد شیمیائی پیدا کند.
ترکیب شیمیائی رشته سیمهای مورد استفاده در ساخت انواع ترموکوپل در جدول زیر آورده شده است :
جدول ترکیب شیمیائی رشته سیمهای انواع ترموکوپل
نوع ترموکوپل
T+
J-
J+
K-
K+
S-
B-
ترکیب شیمیائی
Cu
55% Cu,
45% Ni
Fe
95% Ni, 2%Al,
2% Mn,1% Si
85% Ni,
12% Cr
Pt
94% Pt,
6% Rh

نـوع ترموکوپل
S+
R+
B+
Kanthal P+
Kanthal N-
Chromel+
Alumel-
ترکیب شیمیائی
90% Pt,
10% Rh
87% Pt,
13% Rh
70% Pt,
30% Rh
90% Ni,
10%Cr
97-98% Ni,
3-2% Si
90% Ni,
10%Cr
90% Ni,
2% Mn, 2% Al

در جدول زیر نیز رواداری کلاس های مختلف ترموکوپلها را مطابق با استاندارد IEC584-2 می توانیدببینید :

جدول رواداری کلاسهای ترموکوپلها براساس استاندارد IEC584-2
( اتصال مرجع در صفر درجه سلسیوس)
نـوع ترموکوپل
محدوده دمائی
رواداری کلاس۱
رواداری کلاس ۲
رواداری کلاس۳
T
-40 °C to 350 °C
±0.5 °C or ± 0.4%
±1°C or ± 0.75 %
-
-200 °C to 40 °C
-
-
±1°C or ± 1.5 %
E
-40 °C to 800 °C
±1.5 °C or ± 0.4%
-
-
-40 °C to 900 °C
-
±2.5 °C or ± 0.75 %

-200 °C to 40 °C
-
-
±2.5 °C or ± 1.5 %
J
-400Cto 750 0C
±1.5 °C or ± 0.4%
±2.5 °C or ± 0.75 %
-
K & N
-40 °C to 1000 °C
±1.5 °C or ± 0.4%
-
-
-40 °C to 1200 °C
-
±2.5 °C or ± 0.75 %

-200 °C to 40 °C
-
-
±2.5 °C or ± 1.5 %
R & S
0 °C to 1600 °C
±[1 °C + 0.3% (t-1100)] °C
±1.5 °C or ± 0.25 %
±4 °C or ± 0.5 %
B
600 °C to 1700 °C
-
±1.5 °C or ± 0.25 %
±4 °C or ± 0.5 %
رواداریهای های ذکر شده در جدول فوق یا براساس انحراف دما برحسب درجه سلسیوس یا بصورت درصدی از مقدار دمای واقعی ، هر کدام که بزرگتر باشد بعنوان رواداری مجاز در نظر گرفته می شود.



نـوع
ترکیب مـواد (شاخه A / شاخه B )
T
مس / آلیاژ مس - نیکل
E
آلیاژ نیکل - کروم / آلیاژ مس - نیکل
J
آهن / آلیاژ مس - نیکل
K
آلیاژ نیکل-کروم / آلیاژ نیکل- آلومینیوم
N
آلیاژ نیکل-کروم- سیلیکون / آلیاژ نیکل- سیلیکون
R
پلاتین - ۱۳% رادیوم / پلاتین
S
پلاتین - ۱۰% رادیوم / پلاتین
B
پلاتین - ۳۰% رادیوم / پلاتین - ۶% رادیوم


ترکیبات ونام تجاری انواع ترموکوپل استاندارد
بمنظور انتخاب یک نوع ترموکوپل برای یک کاربرد خاص ، دانش و اطلاع جزئی از خواص مواد ،مورد نیاز است . جداول زیر در برگیرنده برخی از این اطلاعات می باشند .همچنین در ادامه برخی اطلاعات پایه اولیه در مورد خواص ونحوه کاربرد ترموکوپلهای هر دسته ارائه خواهد شد.
نوع ترموکوپل
محیط کاری مجاز
حداکثر دمای کاری (‍C°)
توضیحات
R & S
اکسید کننده[1] ، بی اثر[2]
۱۴۰۰
از تماس با فلز اجتناب شود
B
اکسید کننده ، بی اثر، خلأ
برای فواصل زمانی کوتاه
۱۷۰۰
از تماس با فلز اجتناب شود. بسیار مناسب برای دماهای بالاست. در دمای اتاق ولتاژ خروجی پائینی دارد
T
اکسید کننده ، بی اثر، احیاء کننده[3]
در محیط تاحدودی خلأ
۳۷۰
مناسب دماهای زیر صفر. قابلیت تحمل رطوبت
J
اکسید کننده ، بی اث