سنسور دما ( ترموکوپل ) چیست ؟ و انواع آن ؟

سنسور دما ( ترموکوپل) :

سنسور چیست ؟ سنسور وسیله ای است که قابلیت تشخیص عوامل محیطی مانند: دما، رطوبت، شدت نور و ... را دارد.

سنسور باتوجه به کاربرد خود می توانند انرژی دریافتی را به یک کمیت فیزیکی تبدیل کند .

• نحوه کارکرد سنسور از راه دور است و نیازی به تماس فیزیکی ندارد.

زمانی که سنسور انرژی را دریافت کرده و آن را اندازه گیری می کند باید از خود واکنش نشان دهد. میزان این واکنش به حساسیت سنسور بستگی دارد. حساسیت به این معناست که وقتی ورودی متغیر است خروجی به چه مقدار تغییر می کند. سنسور با توجه به ساختار خود ممکن است باعث بروز تغییراتی در اندازه گیری شود. این تاثیرات در صورت بزرگ بودن سنسور بیشتر بوده و هر چقدر سنسورها کوچک تر شوند این تاثیرات به تناسب کم تر می شود.

1. نکات مورد توجه در سنسورها

• سنسور باید به یک مورد خاص که اندازه گیری آن را بر عهده دارد حساس باشد.
• سنسور باید به هرمورد دیگر بی تفاوت باشد.
• سنسور نباید روی موردی که اندازه گیری آن را بر عهده دارد اثر منفی بگذارد.

ترموکوپل :

ترموکوپل یا جفت حرارتی نام دیگر سنسور دماست که از مرسوم ترین تجهیزات اندازه گیری الکتریکی دما در صنعت به حساب می آید. اساس کار ترموکوپل پدیده سی بک (see back) است که اختلاف دمای بین دو نقطه را به ولتاژ تبدیل می کند. در واقع ترموکوپل نوعی مولد برق است. ترموکوپل از دو فلز غیر همسان ساخته میشود و برای تولید برق باید محل اتصال دو فلز را حرارت داده در این صورت در دو سر دیگر که آزاد هستند برق تولید می شود. حرارتی که به محل اتصال دو مفتول داده می شود باعث اختلاف پتانسیلی در دو سر این مفتول ها می شود این اختلاف تابع میزان حرارت است پس با بررسی ولتاژ خروجی می توان درجه حرارت اعمال شده به ترموکوپل را تشخیص داد.

1. مزایای ترموکوپل : از جمله مزایای که می توان برای اندازه گیری دما به روش الکتریکی توسط ترموکوپل بیان کرد باید به سادگی، قیمت مناسب، استحکام جهت مصارف صنعتی و دقت بالا، قابل استفاده بودن در شرایط مختلف و محدوده ی اندازه گیری وسیع اشاره داشت.

انواع ترموکوپل :

همانطور که قبلاً نیز اشاره شد ساختمان ترموکوپل از اتصال یک فلز و آلیاژ تولید می شود و قابلیت اندازه گیری دما در محدوده ی وسیعی از °270 تا حدود °1800 درجه را دارد.

1. ترموکوپل نوع k : حساسیت این نوع تقریباً uv/41° C است ارزان قیمت، پرکاربرد و متداول است. جنس آن از سیم فلزی Ni -Cr و Ni -Al بوده و رنج دمایی آن 200 – تا 1350 است. ترموکوپل نوع k  به خاطر مس در ساختار شان خاصیت ضد اکسیداسیون دارند به همین دلیل در کوره ها که اکسیداسیون رخ می دهد استفاده می شوند.
2. ترموکوپل نوع j : جنس این نوع، از فلز آهن Fe و آلیاژهای مس – نیکل Cu – Ni است. رنج دما در ترموکوپل نوع j بین -180° c و 800° c است. حساسیت این نوع uv/51° c است. از ترموکوپل j در صنعت قالب ریزی پلاستیک استفاده می شود. از این ترموکوپل بهتر است در مکانهایی که امکان اکسیداسیون وجود دارد استفاده نشود.
3. ترموکوپل نوع E :  از فلزات   Ni - CrوCu -Ni  ساخته می شود. رنج دمایی ترموکوپل E بین 40°c و 400°c است. این نوع ترموکوپل بیشترین حساسیتuv/c62° را دارا می باشد. در کاربردهای خلاء و مواردی که سنسور در آن حفاظت نشده از این نوع ترموکوپل استفاده می شود.
4. ترموکوپل نوع T :  جنس این ترموکوپل از مس CU وآلیاژ Cu -Ni  است. رنج دمایی آن بین 250°c و 400°c و برای کاربردهای با دمای پایین مناسب است. نسبتاً ارزان بوده و در برابر رطوبت مقاوم است. حساسیت ترموکوپلuv/46°C است.
5. ترموکوپل نوع N :  از فلزهای Ni -Cr  و Ni -Si-Mg ساخته می شود. محدوده دمایی آن بین 1300 و -270 است و حساسیت آنuv/30°C است  در دمای بالا مورد استفاده قرار می گیرد و تحمل اکسید شدن بالایی دارد. این ترموکوپل از ترموکوپل نوع k کیفیت بهتری دارد.
6. ترموکوپل نوع B , R , S :  از فلزهای H -RH با ترکیبات مختلف تولید می شود. تفاوت این سه بر مقدار پلاتین آنهاست. قیمت این نوع بالا بوده و حساسیتشان بسیار کم و در حدود uv/10°C است  محدوده دمایی بین -50°cو +175° cرات اندازه گیری می کند. در صنعت شیشه و فولاد به دلیل دمای بالا از این نوع ترموکوپل استفاده می شود.

غلاف ترموکوپل :

• سیمی ( در دمای پایین )
• سرامیکی ( در دمای بسیار زیاد مثل کوره صنعتی )
• فلزی ( در دمای کم و بیش بالا)

صنایعی که ترموکوپل در آن ها استفاده می شود :

 ترموکوپل ها به دلیل خاصیت های ضد خورندگی، ضد انفجار و ضد اسیدی بودن در صنایعی مانند : شیشه و سرامیک، سردخانه، دفع زباله، کوره، نفت و گاز، سیمان، معدن، خودروسازی، و... استفاده می شود.