یکی از قطعات پرکاربرد در بخش سنجش دما سنسور ترموکوپل نام دارد. در بخش‌های صنعتی و غیر صنعتی این سنسور را با نام‌های دیگری مانند جفت‌های گرمایشی، گرما جفت، جفت‌های حرارتی، حسگر یا سنسور دما می‌شناسند. این قطعه از دو فلز غیر همجنس ساخته شده که با قرار گرفتن در یک مدار قادر است دما را بدون خطا اندازه‌گیری کند. در این مقاله از ترمودیجیت به طور کامل سنسور ترموکوپل را مورد بررسی قرار می‌دهیم، امیدواریم که بتوانیم به سوالات شما عزیزان در رابطه با سنسور ترموکوپل و عملکرد آن پاسخ درست و جامعی دهیم.
سنسور ترموکوپل چیست؟
سنسور ترموکوپل یکی از تجهیزات دقیق، پرکاربرد و حرفه‌ای برای اندازه‌گیری دما در بخش‌های مختلف صنعتی و غیرصنعتی است. این سنسورها زیر مجموعه حسگرهای دما هستند و قادرند تا دمای 270- تا 2315+ را بدون خطا و مشکل اندازه‌گیری کنند. از این سنسورها نباید برای اندازه‌گیری دمای خارج از محدوده استفاده کرد زیرا دمای واقعی را نشان نمی‌دهد و خطای بسیاری دارد. این سنسورها به شکل سیم هستند و برای ساخت آن‌ها از فلزات مختلفی استفاده می‌کنند و بر اساس محدوده دمایی که دارند به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند. سنسور ترموکوپل نوع k، نوع T، نوع E ، نوع N، نوع R، نوع S ، نوع B و نوع J هشت نوع مهم سنسور ترموکوپل هستند که از میان آن‌ها سنسور نوع K به عنوان پرکاربردترین نوع شناخته می‌شود.
نحوه عملکردی سنسور ترموکوپل
سنسورهای ترموکوپل برای اندازه‌گیری دما طبق قوانین ترموالکتریکال عمل می‌کنند و قادرند تا انرژی گرمایی را به انرژی الکتریکی تبدیل کنند. سنسور ترموکوپل دارای دو سیم فلزی متفاوت است که هر یک خصوصیات و ویژگی‌های خاص خود را دارند، انتهای این دو سیم به صورت تماسی پیچ می‌خورند یا جوش داده می‌شوند. این نقطه به عنوان نقطه اندازه‌گیری شناخته می‌شود، بخش دیگر سنسور که به ولتاژ خوان متصل می‌شود نقطه اتصال نام دارد. بدین ترتیب زمانی که دما در نقطه اندازه‌گیری تغییر کند چگالی الکترون در هر سیم اتصال تغییر خواهد کرد و ولتاژ در نقطه اتصال اندازه‌گیری می‌شود.
چالش های اتصال و خرابی سنسور ترموکوپل
سنسور ترموکوپل مانند هر قطعه دیگری ممکن است دچار خرابی شود، این خرابی‌ها گاهی به قدری بزرگ هستند که موجب اختلال در عملکرد دستگاه می‌شوند. برای حل مشکل و رفع آن‌ها باید با چالش‌های اتصال و خرابی‌های سنسور ترموکوپل آشنا باشید.
‣ جوش ضعیف
در زمان اتصال سنسور ترموکوپل به دستگاه یا قطعه اصلی، یک جوش ضعیف می‌تواند موجب اخلال در عملکرد آن شود. جوش ضعیف باعث اتصال باز می‌شود و این اتصال به راحتی قابل تشخیص نیست.
‣ کاهش ولتاژ سیبک
کاهش اثر ولتاژ سیبک را نمی‌توان به آسانی تشخیص داد، ولتاژ سیبک وظیفه تبدیل اختلاف دما به اثر الکتریکی را به عهده دارد. اثر ولتاژ سیبک زمانی که کاهش یابد دمای اندازه‌گیری شده هم به همان اندازه کاهش می‌یابد، در صورتی که دما بیش از اندازه کاهش یابد عملکرد سنسور ترموکوپل دچار اخلال می‌شود.
‣ گرمای زیاد
افزایش دما ممکن است به هر دلیلی رخ دهد که گرمای زیاد ناشی از جوشکاری یکی از رایج‌ترین دلایل گرمای بیش از حد است. گرمای بیش از حد موجب تغییر ماهیت فلزات در سنسور ترموکوپل می‌شود.
‣ تغییر ماهیت شیمیایی
افزایش دما، دستکاری سیم‌ها موجب تغییر ماهیت شیمیایی سنسور ترموکوپل می‌شود و منجر به خوانش اشتباه ترموکوپل خواهد شد.
‣ ساییدگی و پارگی
یکی از رایج‌ترین دلایل خرابی سنسور ترموکوپل ساییدگی و پارگی آن است. اگر سنسور ترموکوپل در اثر ساییدگی و پارگی نازک شود دیگر نمی‌تواند دما را به درستی نشان دهد.
‣ ناخالصی
اگر در زمان ساخت و نصب سنسور ترموکوپل ناخالصی وارد آن شود، طول عمر ترموکوپل کاهش می‌یابد. قرار گرفتن سنسور در معرض جو باعث اکسیداسیون آن شده و موجب کاهش جریان‌های حمل شده می‌شود.
نصب و نگهداری سنسور ترموکوپل
نصب سنسور ترموکوپل بایدها و نبایدهایی دارد که به منظور عملکرد صحیح دستگاه باید به آن‌ها توجه داشته باشید. قبل از نصب سنسور باید محیط مورد نظر را تمیز کرده تا عاری از هرگونه آلودگی باشد، در زمان نصب سنسور از خم شدن بیش از حد سیم جلوگیری کنید و تمام عناصر و اجزا را در محل مناسب نصب کنید.
برای نصب سنسور ترموکوپل کافیست طبق مراحل زیر عمل کنید:
- سنسور ترموکوپل را درون ترموول قرار دهید، ساقه ترموکوپل باید با ترموول تماس برقرار کند که این کار از طریق اتصال قسمت مثبت سنسور ترموکوپل با ترموول انجام می‌شود.
- سیم‌های ترموکوپل را به پایانه‌های برقی متصل کنید.
- در زمان اتصال به نوع سیم و رنگ‌های آن توجه داشته باشید، بخش منفی همیشه قرمز رنگ است و بخش مثبت رنگ متفاوتی دارد.
- در مرحله آخر توجه کنید که دما در نقطه اتصال سنسور ترموکوپل نباید بیش از 400 درجه فارنهایت باشد.
برای نگهداری از سنسور ترموکوپل و افزایش طول عمر و دوام آن باید به 4 نکته مهمی که در ادامه عنوان می‌کنیم توجه داشته باشید:
- رطوبت یکی از مهم‌ترین عوامل خارجی است که موجب کاهش طول عمر سنسور ترموکوپل می‌شود، سعی کنید این قطعه را از رطوبت دور نگه دارید یا رطوبت محیط را به کمک راه‌های مختلف کاهش دهید.
- از خورده شدن و آسیب دیدن سطح ترموول و غلاف حسگر سنسور جلوگیری کنید.
- کالیبراسیون سنسور ترموکوپل به تدریج تغییر می‌کند، تغییر ناگهانی آن به سنسور آسیب می‌زند.
- سنسور ترموکوپل را باید در جای مناسب کالیبره کنید.
راهنمای خرید و قیمت سنسور ترموکوپل
برای خرید سنسور ترموکوپل باید به چند عامل مهم در زمان خرید ترموکوپل توجه داشته باشید:
- توجه به برند تولید کننده سنسور
- کیفیت و نوع مواد اولیه ساخت سنسور ترموکوپل
- استفاده از تجهیزات و ابزار دقیق و با کیفیت
- انتخاب نوع و تیپ سنسور دما
- مقاومت سیم‌ها در برابر دمای بالا
- هد دار یا سیمی بودن دماسنج
- قطر و طول سنسور
- انتخاب غلاف فلزی یا سرامیکی
- نوع کاربرد سنسور ترموکوپل
- ضمانت و خدمات پس از فروش
- میزان پایداری و دقت در اندازه‌گیری
- دامنه و محدوده اندازه‌گیری
این عوامل را باید در زمان خرید سنسور ترموکوپل در نظر داشته باشید چرا که همین عوامل قیمت خرید سنسور را تحت تاثیر قرار می‌دهند و موجب کاهش یا افزایش آن خواهند شد. معمولا تغییر در قیمت مواد اولیه، نوع سنسور، تولید کننده و غیره قیمت خرید را تحت تاثیر قرار می‌دهند.
خرید سنسور ترموکوپل از ترمودیجیت
سنسورهای ترموکوپل قادرند تا دما را در بازه مشخص شده با دقت اندازه‌گیری کنند. برای ساخت این سنسورها از فلزات مختلفی استفاده می‌کنند که نوع این فلزات و مواد اولیه با توجه به کاربرد سنسور ترموکوپل متفاوت است. برای اینکه سنسور عملکرد خوبی داشته باشد و دما را به درستی اندازه‌گیری کند باید نصب آن کامل و بی عیب و نقص انجام شود در غیراینصورت اندازه‌گیری خطا خواهد داشت.
⁐ سوالات متداول درباره سنسور ترموکوپل ⁐
1- از سنسور ترموکوپل در چه بخش‌هایی استفاده می‌کنند؟
از این سنسور در صنایع آزمایشگاهی، پزشکی، صنعت فولاد و شیشه، پالایشگاه‌های صنعتی ،مواد شیمیایی و غیره استفاده می‌کنند.
2- استفاده از سنسور ترموکوپل چه مزایایی دارد؟
عمر بالا، سادگی اجزا، محدوده درجه حرارت بالا، خود تغذیه بودن و تنوع زیاد از مزایای مهم این سنسورها هستند.