Thermocouple
ترموکوپل یک حسگر دمایی است که بر اساس اثر سیبک کار می‌کند. در واقع، ترموکوپل‌ها از دو فلز یا آلیاژ مختلف تشکیل شده‌اند که در یک نقطه به هم جوش خورده‌اند. هنگامی که این نقطه اتصال در معرض اختلاف دما قرار می‌گیرد، یک ولتاژ الکتریکی کوچک تولید می‌شود. مقدار این ولتاژ به اختلاف دما بین دو نقطه اتصال بستگی دارد.
چگونه ترموکوپل کار می‌کند؟
* اتصال دو فلز متفاوت: دو فلز مختلف (مانند آهن و کنستانتان، یا کرومل و آلومل) در یک نقطه به هم جوش داده می‌شوند.
* ایجاد اختلاف دما: یک سر این اتصال به محیطی با دمای مشخص (مثلاً یک حمام یخ) و سر دیگر به محیطی با دمای ناشناخته (محیطی که می‌خواهیم دمای آن را اندازه بگیریم) متصل می‌شود.
* تولید ولتاژ: اختلاف دما بین دو نقطه اتصال باعث ایجاد یک ولتاژ الکتریکی کوچک می‌شود.
* اندازه‌گیری ولتاژ: این ولتاژ توسط یک دستگاه اندازه‌گیری ولتاژ بسیار حساس (مانند میلی‌ولت متر) اندازه‌گیری می‌شود.
* تبدیل ولتاژ به دما: با استفاده از جداول کالیبراسیون یا نرم‌افزارهای مخصوص، می‌توان ولتاژ اندازه‌گیری شده را به دمای دقیق تبدیل کرد.
مزایای ترموکوپل‌ها
* محدوده دمایی وسیع: ترموکوپل‌ها می‌توانند دماهای بسیار بالا و بسیار پایین را اندازه‌گیری کنند.
* پاسخ سریع: ترموکوپل‌ها به تغییرات دما بسیار سریع پاسخ می‌دهند.
* ساختار ساده: ساختار ساده و هزینه نسبتاً پایین دارند.
* اندازه کوچک: می‌توان آن‌ها را در فضاهای کوچک نصب کرد.
* مقاومت مکانیکی بالا: در برابر ارتعاشات و شوک‌های مکانیکی مقاوم هستند.
معایب ترموکوپل‌ها
* دقت کمتر نسبت به برخی سنسورهای دیگر: دقت اندازه‌گیری ترموکوپل‌ها ممکن است به اندازه برخی سنسورهای دیگر مانند RTD نباشد.
* تأثیر محیط: عواملی مانند رطوبت، خوردگی و آلودگی می‌توانند بر دقت اندازه‌گیری تأثیر بگذارند.
* نیاز به جبران اتصال سرد: برای اندازه‌گیری دقیق دما، باید دمای اتصال سرد (اتصالی که به دستگاه اندازه‌گیری متصل است) نیز اندازه‌گیری شود و در محاسبات لحاظ شود.
کاربردهای ترموکوپل‌ها
ترموکوپل‌ها در صنایع مختلفی از جمله:
* صنعت متالورژی: برای اندازه‌گیری دمای کوره‌ها، مذاب‌ها و فرآیندهای حرارتی
* صنعت نفت و گاز: برای اندازه‌گیری دمای سیالات در خطوط لوله و تجهیزات
* صنعت خودرو: برای کنترل دمای موتور و اجزای دیگر
* صنعت غذایی: برای کنترل دمای فرآیندهای پخت و پز و نگهداری مواد غذایی
* صنعت هوافضا: برای اندازه‌گیری دمای اجزای موتور و بدنه هواپیما
* صنعت پزشکی: برای اندازه‌گیری دمای بدن و تجهیزات پزشکی
انواع ترموکوپل
ترموکوپل‌ها بر اساس نوع فلزات به کار رفته در آن‌ها به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که هر کدام دارای ویژگی‌ها و محدوده دمایی خاصی هستند. برخی از انواع رایج ترموکوپل عبارتند از:
* نوع K: متداول‌ترین نوع ترموکوپل، از کرومل و آلومل ساخته شده است.
* نوع J: از آهن و کنستانتان ساخته شده و برای دماهای پایین مناسب است.
* نوع T: از مس و کنستانتان ساخته شده و برای دماهای پایین‌تر از نوع J مناسب است.
* نوع E: از نیکل-کروم و کنستانتان ساخته شده و حساسیت بالایی دارد.