اگر برایتان سوال پیش آمده که کار ترموکوپل چیست در این مقاله با ما همراه باشید. در ادامه این مقاله کارکرد ترموکوپل را به طور کامل توضیح میدهیم، ساختمان آن را شرح داده و انواع ترموکوپل را برایتان نام میبریم و از هر کدام یک توضیح مختصری بهتون میدیم.
خب باید بگیم که ترموکوپل در واقع برای اندازه گیری دما استفاده میشود. در بسیاری از صنایع و سیستم ها از ترموکوپل برای گرفتن اندازه دما استفاده میکنند.
اگر به طور خلاصه بخوایم بگیم اتفاقی که میوفتد این است که در ساختار این وسیله از دو نوع فلز استفاده میکنند. دو نوع فلز مختلف که در یک نقطه به هم وصل شدند. وقتی که این نقطه تلاقی، گرم یا سرد شود ( تغییر دما ایجاد شود) اختلاف دمای بین این دو فلز باعث ایجاد ولتاژ میشود.
با توجه با این ولتاژ دما را اندازه گیری میکنند. چون که ولتاژ اختلاف دمای بین این دو فلز با دما متناسب است و به راحتی میشود دما را با آن اندازه گرفت.

با ترموکوپل میشود از پایین ترین دما ها تا بالاترین دما ها را اندازه گرفت. این وسیله چون مقاومت بالایی دارد از آن در انواع صنعت ها استفاده میکنند. در پالایشگاه ها، نیروگاه ها و مانیتورینگ هایی که نیاز به دمای دقیق و سریع دارند از این دستگاه استفاده میکنند.
کسی که این دستگاه را اختراع کرده سیبک (Seebeck) نام داشته. برای همین نام این پدیده را اثر سیبک گویند. قیمت مناسب، سرعت و کیفیت این دماسنج باعث پرطرفدار بودن این دستگاه شده.
ساختمان ترموکوپل
ساختار ترموکوپل ساده اما کارآمد است. از چند بخش اصلی تشکیل شده که در ادامه آنها را بررسی میکنیم. هرکدام از اجزای این دستگاه نقش اساسی و کلیدی دارند که کارکرد این دستگاه را کامل میکنند.
اجزای اصلی ترموکوپل
۱. دو فلز مختلف (الکترودها):
ترموکوپل از دو سیم یا میله فلزی که جنسشان با هم متفاوت است، تشکیل شده. این فلزات با توجه به نوع کاربرد ترموکوپل انتخاب میشوند. به عنوان مثال:
- ترموکوپل نوع K از کرومل (Chromel) و آلومل (Alumel) ساخته میشود.
- ترموکوپل نوع J از آهن و کنستانتان (Constantan) تشکیل شده.
هر کدام از این فلزات رفتار متفاوتی نسبت به تغییرات دما دارند، همین تفاوت است که باعث ایجاد ولتاژ میشود.
۲. محل اتصال گرم (Hot Junction):
در نقطهای که دو فلز متفاوت به هم پیوند خوردهاند، مکانی فراهم آمده که دما در آن اندازهگیری میشود. این پیوند، برهمکنشی از جنس دما و الکتریسیته را در خود نهفته دارد؛ چرا که هر گاه دمای این نقطه تغییری یابد، اختلاف دمایی میان این محل اتصال و اتصال سرد پدیدار میشود، و این اختلاف دما ولتاژی میآفریند. ولتاژی که خالصانه و بیواسطه در ارتباط با دمای این نقطه اتصال گرم، تغییر میکند.
۳. محل اتصال سرد (Cold Junction):
این نقطه همانجاست که سیمهای ترموکوپل به دستگاه اندازهگیری پیوند میخورند؛ جایی که در تئوری باید دمایی ثابت داشته باشد تا بتوان اختلاف دما بین اینجا و نقطهی اتصال گرم را به درستی سنجید. برای تضمین این ثبات، معمولاً از سنسوری دیگر بهره میگیرند تا دمای این نقطه را پایدار یا دقیقتر کالیبره کنند، گامی که دقت اندازهگیری را بهطرزی چشمگیر افزایش میدهد و نتیجه را به واقعیت نزدیکتر میسازد.
۴. مدار الکتریکی:
ولتاژی که از دل اختلاف دمای میان دو فلز برخاسته، به واسطهی مداری الکتریکی سنجیده میشود. این ولتاژ بسیار ناچیز است و به چشم نمیآید، از این رو، نیازمند دستگاههایی بسیار حساس به ولتاژ است که آن را تقویت کنند و به دمایی تبدیل نمایند که قابل خواندن و فهم باشد.

عملکرد ترموکوپل
- وقتی محل اتصال گرم در معرض دمای بالاتر قرار میگیرد، ولتاژ تولید میشود که با استفاده از روابط ریاضی و جداول کالیبراسیون خاص هر نوع ترموکوپل، به دما تبدیل میشود.
- ترموکوپلها میتوانند دماهای بسیار بالا (بیش از 1000 درجه سانتیگراد) یا دماهای بسیار پایین (تا زیر صفر) را اندازهگیری کنند، به همین دلیل در صنایع مختلف از جمله متالورژی، پالایشگاهها، نیروگاهها و سیستمهای حرارتی بسیار مورد استفاده قرار میگیرند.
انواع ترموکوپل
ترموکوپلها بسته به نوع فلزات استفاده شده در ساختارشان، به انواع مختلفی تقسیم میشوند که هرکدام محدوده دمایی، دقت و کاربردهای خاص خودشان را دارند.
۱. ترموکوپل نوع K (کرومل–آلومل)
- ساختار: این ترموکوپل از دو فلز کرومل (90% نیکل و 10% کروم) و آلومل (95% نیکل و 5% آلومینیوم) ساخته شده است.
- محدوده دمایی: از 200- تا 1260+ درجه سانتیگراد.
- ویژگیها: این نوع یکی از پرکاربردترین ترموکوپلها به دلیل قیمت مناسب، پایداری خوب، و مقاومت در برابر اکسیداسیون است.
- کاربردها: صنایع عمومی، کورهها، تجهیزات آزمایشگاهی، و سیستمهای حرارتی.
۲. ترموکوپل نوع J (آهن–کنستانتان)
- ساختار: از آهن و کنستانتان (60% مس و 40% نیکل) ساخته شده است.
- محدوده دمایی: از 40- تا 750+ درجه سانتیگراد.
- ویژگیها: این نوع ترموکوپل دقت بالایی در محدوده دماهای پایینتر دارد ولی در دماهای بالا سریعتر اکسید میشود.
- کاربردها: صنایع پلاستیک و پلیمر، فرآیندهای گرمایشی، و تجهیزات کم دما.
۳. ترموکوپل نوع T(مس–کنستانتان)
- ساختار: از مس و کنستانتان ساخته شده است.
- محدوده دمایی: از 200- تا 350+ درجه سانتیگراد.
- ویژگیها: به دلیل پایداری بالا و دقت مناسب در دماهای پایین، این نوع برای کاربردهای دما پایین مناسب است.
- کاربردها: صنایع برودتی (یخچالها، سیستمهای سرمایشی)، تحقیقات آزمایشگاهی، و صنایع غذایی.
۴. ترموکوپل نوع N(نیکروسیل–نیسیل)
- ساختار: از نیکروسیل (84.4% نیکل، 14.2% کروم و 1.4% سیلیسیم) و نیسیل (95.5% نیکل و 4.5% سیلیسیم) ساخته شده است.
- محدوده دمایی: از 200- تا 1300+ درجه سانتیگراد.
- ویژگیها: مقاومت بسیار خوب در برابر اکسیداسیون و دقت بالا در دماهای بالا.
- کاربردها: صنایع شیمیایی، نیروگاهها، و صنایع تولیدی با دماهای بالا.
۵. ترموکوپل نوع E (کرومل–کنستانتان)
- ساختار: از کرومل و کنستانتان ساخته شده است.
- محدوده دمایی: از 40- تا 900+ درجه سانتیگراد.
- ویژگیها: بالاترین حساسیت در بین ترموکوپلهای معمول و مناسب برای دماهای پایین.
- کاربردها: سیستمهای حساس به دما، آزمایشگاهها، و تجهیزات دقیق.

۶. ترموکوپل نوع S(پلاتین–رودیوم 10%)
- ساختار: از پلاتین و رودیوم ساخته شده است (90% پلاتین و 10% رودیوم).
- محدوده دمایی: از 50- تا 1600+ درجه سانتیگراد.
- ویژگیها: پایداری بسیار بالا و دقت فوقالعاده در دماهای بسیار بالا.
- کاربردها: کورههای صنعتی، صنایع شیشهسازی، تولید فلزات سنگین و صنایع شیمیایی.
۷. ترموکوپل نوع R(پلاتین–رودیوم 13%)
- ساختار: از پلاتین و رودیوم (87% پلاتین و 13% رودیوم) ساخته شده است.
- محدوده دمایی: از 50- تا 1600+ درجه سانتیگراد.
- ویژگیها: بسیار شبیه به نوع S، اما کمی دقت و حساسیت بیشتری دارد.
- کاربردها: کاربردهای دقیق در دماهای بالا، مانند فرآیندهای حرارتی دقیق و ذوب فلزات.
۸. ترموکوپل نوع B (پلاتین–رودیوم 30%)
- ساختار: از پلاتین و رودیوم (70% پلاتین و 30% رودیوم) ساخته شده است.
- محدوده دمایی: از 0 تا 1700+ درجه سانتیگراد.
- ویژگیها: مقاومت بسیار بالا در دماهای خیلی زیاد، با دقت پایینتر در دماهای زیر 50 درجه سانتیگراد.
- کاربردها: کورههای دما بالا، صنایع فولاد و فلزات سنگین.
نتیجه گیری
ترموکوپلها حسگرهایی ساده و در عین حال کاربردیاند که در بسیاری از صنایع، نقشی کلیدی در اندازهگیری دما ایفا میکنند. این حسگرها بسته به نوع فلزاتی که در آنها به کار رفته، توانایی سنجش دما را در محدودههای وسیع دارند؛ از دماهای بسیار پایین گرفته تا حرارتهای فوقالعاده بالا. برای نمونه، ترموکوپل نوع K، که به راحتی یافت میشود و مقرونبهصرفه است، انتخابی رایج است، در حالی که انواعی چون S و B برای اندازهگیری دماهای بالا مناسبترند. هر کدام از این ترموکوپلها ویژگیهای منحصربهفردی دارند که آنها را برای محیطها و کاربریهای خاصی بهینه میسازد. به طور کلی، ترموکوپلها با دقت و مقاومتی که دارند و همچنین قیمت مناسبی که ارائه میدهند، ابزاری ایدهآل برای صنایع مختلف هستند.
یک پاسخ
ادامه بده، کارت چشم گیره