فروشگاه اینترنتی برق صنعتی |
نویسنده: برق صنعتی 
زمانیکه صحبت از اندازه گیری دما می شود، سنسورهای دما به خصوص ترموکوپل ها در صدر گزینه ها قرار دارند. شاید ابتدا به این فکر بیفتید که این تجهیزات فقط یه قطعه ساده از دو سیم فلزی است، اما اصل موضوع این است که همین سادگی خودش بزرگ ترین مزیت ترموکوپل است. اجازه دهید ساده بگوییم:
ترکیب دو فلز در یک نقطه خاص، بدون نیاز به منبع تغذیه، به صورت خودکار ولتاژ تولید می کند و دما را نشان می دهد. برای مثال فرض کنید یک کوره صنعتی داریم که باید میزان دما به دقت زیر نظر باشد؛ در چنین شرایطی جفت حرارتی Thermocouple بسیار مفید است. این قابلیت ها به تدریج توضیح داده خواهند شد.
مزیت اول: گستره دمایی بسیار وسیع
یکی از بزرگ ترین مزیتهای ترموکوپل، توانایی اندازهگیری دما در محدوده دمایی فوق العاده بالا است. بدین معنی که این حسگرها می توانند دما را از حدود 200- درجه سانتیگراد تا بالای 2000+ درجه سانتیگراد را پوشش دهند. همانطور که منابع تخصصی نیز می گویند، جفت گرمایی می تواند از دماهای خیلی پایین تا دماهای بسیار بالا را اندازهگیری کند. بهعبارت دیگر، حتی در کوره هزار درجه یا فریزر فوق سرد، جفت گرمایی قابل اتکا است. این مشخصه باعث شده در آزمایشگاه های علمی تا کوره های ذوب فلز، این نوع از سنسورهای دما، اولین گزینه برای سنجش دما باشند.
مزیت دوم: پاسخدهی سریع به تغییرات دما
ترموکوپل ها خیلی سریع تغییرات دما را Sense می کنند؛ طوری که انگار با دست دما را می گیرند. این سرعت پاسخ به جرم حرارتی بسیار کم آنها برمی گردد. مثلاً در یک فرآیند تولید نیمههادی، اگر دمای یک قطعه ناگهان بالا برود، سنسور زودتر از سنسورهای حجیم تر مثل RTD های سیمی به این تغییر واکنش نشان می دهد و سیگنال می فرستد. این یعنی کنترل کننده ها می توانند فوراً پاسخ دهند و کیفیت تولید حفظ شود. به عبارت دیگر، پاسخدهی سریع ترموکوپل ها در سیستم های کنترل دما شتابدهنده دقت و ایمنی فرایند است.
مطالعه بیشتر:در مورد حسگر دما ترموکوپل بیشتر بدانید
مزیت سوم: ساختار ساده و نگهداری آسان
یکی از مواردی که کار خرید و نگهداری را راحت می کند، سادگی ساختار جفت های حرارتی است. فقط دو سیم فلزی مختلف داریم که در یک نقطه جوش خورده اند. این سادگی یعنی تولید سریع و هزینه ساخت پایین. علاوه بر این، چون اجزای پیچیده الکترونیکی ندارد، تعمیر یا تعویض آن در صورت نیاز آسان است. اجازه دهید این مورد را شفاف تر خدمت شما عزیزان بگویم:
درست مثل اینکه یک دماسنج جیبی خیلی ساده داشته باشید که فقط از دو سیم تشکیل شده باشد، همین سادگی باعث می گردد حسگر نیاز به نگهداری کمتری داشته و احتمال خرابی آن کاهش یابد.
مزیت چهارم: هزینه پایین و مقرون به صرفه بودن
جفت های حرارتی (Thermocouple)، در مقایسه با سنسور مقاومتی پلاتین RTD یا سنسورهای مادون قرمز، هزینه ساخت و خرید به مراتب کمتری دارند. این اختلاف قیمت به خصوص زمانی خود را نشان می دهد که قص داشته باشید چندین نقطه دما را اندازه بگیرید؛ با بودجه ای مشخص، می توان تعداد حسگر دما بیشتری تهیه کرد. فرض کنید قرار باشد در یک کارخانه بزرگ صد نقطه دما اندازهگیری گردد: با بودجه ای ثابت می توان چندین برابر تعداد سنسور دما خریداری کرده و پوشش بهتری از فرآیند داشته باشید. این موضوع بخصوص در پروژه های با بودجه محدود مثل آزمایشگاه های آموزشی یا استارتاپ های کوچک اهمیت دارد؛ چون می توان تعداد حسگر بیشتری تهیه کرد و داده های جامع تری جمع آوری نمود.
مزیت پنجم: مقاومت در شرایط محیطی سخت
ترموکوپل ها به واسطه طراحی مقاوم و فلزات خاصی که در ساختشان به کار رفته، حتی در محیط های صنعتی خیلی دشوار نیز پایدارند. مثلاً یک ترموکوپل نوع K در یک کوره پرحرارت می تواند بدون کاهش دقت دما را اندازه گیری کند. یا در صنایع نفت و گاز که هوا خورنده یا مواد شیمیایی مهاجم وجود دارد، ترموکوپل هایی با غلاف محافظ یعنی استیل ضد زنگ استفاده می شوند تا سیگنال پایداری داشته باشند. نتیجه این می شود که مهندسین اطمینان دارند حسگر می تواند در برابر شرایط سخت دوام بیاورد و اطلاعات دقیقی بدهد.
مزیت ششم: تنوع در نوع و کاربرد
نکته مهم دیگر این است که دماسنج ترموکوپل انواع مختلفی دارد (K, J, T, N, S, R, B و …) که هر کدام برای شرایط خاصی طراحی شده اند. برای مثال، تایپ K، رایج ترین نوع است و برای محدوده دمایی تا حدود 1300 درجه سانتیگراد مناسب است؛ سِری T برای دماهای پایین و محیط های خورنده بهینه شده؛ انواع S و R برای دماهای خیلی بالا مثل صنایع شیشه و سرامیک استفاده می شوند. این تنوع یعنی می توان دقیقاً مطابق نیاز محیط و کاربرد صنعتی، محصول مناسب را انتخاب کرد. به عبارت دیگر، برای هر کاربرد خاص یک مدل مناسب وجود دارد.
مزیت هفتم: مستقل از برق
یک مشخصه جالب جفت های گرمایی این است که اصلاً نیازی به منبع تغذیه خارجی ندارند. یعنی خودِ دمای مورد اندازه گیری، انرژی لازم برای تولید سیگنال را فراهم می کند. اصلِ اینکه این موضوع چه فایده ای دارد؟ مثلاً در مکان های دورافتاده یا در حسگرهایی که به صورت پرتابل کار می کنند که تأمین برق مشکل است، سنسور دما می تواند بدون باتری، دما را اندازه بگیرد. حتی اگر برق قطع شود، سنسور همچنان می تواند دمای سیستم را گزارش کند. این قابلیت باعث می شود که این تجهیزات حتی در شرایط بحرانی نیز قابل اعتماد باقی بمانند.
مزیت هشتم: سازگاری با سیستم های کنترلی و الکترونیکی
خروجی ترموکوپل یک سیگنال ولتاژ ساده است که به راحتی توسط سیستم های دیجیتال قابل خواندن است. یعنی کافیست سیم ترموکوپل را به ورودی آنالوگ کنترلر مثلاً PLC یا یک دیتالاگر متصل کنید و دستگاه مربوطه مقدار دما را محاسبه کند. استانداردهای رنگ بندی برای سیمها هم کار نصب و عیب یابی را آسان می کند. به عبارت دیگر، هر زمان بخواهید سنسورها را در سیستم های اتوماسیون صنعتی وصل کنید، معمولاً نیازی به مبدل یا تجهیز اضافی نیست و حسگر مستقیماً با سیستم شما هماهنگ می شود.
مزیت نهم: قابلیت کالیبراسیون و دقت اندازه گیری
یک مزیت دیگر که کمتر ذکر می شود این است که ترموکوپل ها را می توان دقیق کالیبره کرد. با استفاده از جداول استاندارد مرجع مثل جدول ITS-90 و کالیبراسیون دوره ای، سنسور می تواند دقت اندازه گیری بالایی داشته باشد. این یعنی حتی بعد از سال ها کار مداوم، با تنظیم مجدد می توان مطمئن بود که اندازه های دما دقیق و قابل اعتماد باقی می ماند. این قابلیت باعث می شود طول عمر مفید ترموکوپل افزایش و پس از مدت ها استفاده همچنان عملکرد خوبی داشته باشد.
مزایایی که در بالا به آن اشاره شد، سنسورها در صنایع متنوع از خودروسازی و هوافضا گرفته تا فولادسازی، صنایع غذایی و آزمایشگاهی کاربرد فراوانی داشته باشند. هر جا که اندازهگیری دما در بازه وسیع یا شرایط دشوار مهم است، احتمالاً ترموکوپل بهترین گزینه است.
مهندسین و خریداران چه می گویند؟
یکی از دغدغه های همیشگی مهندسین فرآیند و تیم خرید کارخانه ها، صرفه اقتصادی در کنار کارایی بالا است. جفت های حرارتی در هر دو معیار نمره خوبی می گیرند: از نظر مهندسین فرآیند، پاسخدهی سریع، دامنه دمایی وسیع و پایداری در دماهای بالا و شرایط سخت عملیاتی به معنای کنترل دقی قتر و ایمنی بیشتر است. از نظر تیم خرید هم، قیمت مناسب و هزینه تعویض اندک، مزیت بزرگی است. برای مثال، اگر قرار باشد دمای ۱۰۰ نقطه را در یک خط تولید اندازه بگیرید، با بودجه ای ثابت می توانید چندین برابر تعداد ترموکوپل خریداری کنید و پوشش بهتری از فرایند داشته باشید. این ترکیب مزایا سبب مبشود هم تیم مهندسی و هم واحد خرید کارخانه از انتخاب خود راضی باشند.
برای اطلاعات بیشتر و جزئیات تخصصی درباره جفت هخای حرارتی ، صفحه ترموکوپل چیست را در سایت ما مطالعه کنید تا به طور کامل متوجه شوید این تجهیزات چگونه طراحی شده و انواع آن چه تفاوت هایی دارند.
سوالات متداول
- چرا بسیاری از پروژه ها ترموکوپل را به RTD ترجیح می دهند؟
چون ترموکوپل می تواند در دماهای بسیار بالا یا بسیار پایین کار کند و نصب و راه اندازی ساده تری دارد. مثلاً در صنایع فولادسازی یا نفت و گاز که دما گاهی فراتر از محدوده های RTD است، ترموکوپل ها بسیار کارآمدترند. - آیا ترموکوپل دقت خوبی دارد؟
در حالت کلی دقت ترموکوپل حدود 1 الی 2 درجه سانتیگراد است. با کالیبراسیون منظم می توان دقت آن را بهتر کرد. اما اگر نیاز به دقت چند دهم درجه داشته باشید، حسگرهای مخصوص تری مانند RTD یا ترمیستور گزینه های مناسب تری هستند. - سنسور دما را چطور نصب می کنند؟
نصب ترموکوپل ساده است: سیم ها را به ورودی مخصوص دما در کنترلر یا نمایشگر متصل کنید و دستگاه دما را محاسبه می کند. بیشتر دستگاههای امروزی بخش اتصال سرد (Cold Junction) را به صورت خودکار جبران می کنند، پس نیازی به روش های قدیمی مانند حمام یخ نیست. - ترموکوپل در چه صنایعی کاربرد فراوانی دارد؟
گستره کاربرد این تجهیزات بسیار بسیار وسیع است: از صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، خودروسازی و هوافضا تا صنایع غذایی، دارویی و آزمایشگاهی. هرجا که نیاز به اندازه گیری دمای دقیق تحت شرایط دشوار باشد، احتمالاً حسگر دما ترموکوپل به کار رفته است. - تا چه دمای پایین را می توان با ترموکوپل اندازه گرفت؟
انواعی مثل ترموکوپل نوع T یا K توانایی اندازه گیری دما تا حدود 200- یا حتی 270- درجه سانتیگراد را دارند. برای مثال در مراکز تحقیقاتی یا ماموریت های فضایی که نیاز به دماهای خیلی پایین است، از این نوع تجهیزات استفاده می گردد. - چه عواملی بر دقت و قابلیت اعتماد سنسور دما تاثیر می گذارد؟
کیفیت ساخت ترموکوپل از جمله خلوص سیم ها و نوع جوش اتصال و پوشش محافظ مناسب مثل سرامیک یا استیل ضدزنگ بر دقت و دوام آن تاثیر زیادی دارد. همچنین کالیبراسیون منظم به کاهش خطا و حفظ دقت در طول زمان کمک میکند. - مزیت ترموکوپل نسبت به سنسورهای بدون تماس چیست؟
ترموکوپل حسگر تماسی است و تنها بخشی که در مجاورت ماده داغ قرار می گیرد نوک سیم های فلزی است. این یعنی تحت تاثیر تابش یا تغییرات سطحی قرار نمی گیرد و در دماهای بالا دقت بهتری دارد. ضمن اینکه این تجهیزات را به سادگی می توان در عمق ماده قرار داد، در حالی که برخی حسگرهای غیرتماسی مثل مادون قرمز فقط سطح را اندازه می گیرند.
نتیجه گیری و قدم بعدی
هر وقت بحث سنجش دما به میان می آید، ترموکوپل یکی از گزینه های مطمئن و باصرفه است. مزیت هایی مانند پوشش گسترده دما، پاسخ سریع، قیمت اقتصادی و دوام در شرایط سخت، آن را به یکی از ستون های اندازه گیری دما در صنعت تبدیل کرده است. اگر شما به دماسنجی نیاز دارید که در هر شرایطی قابل اطمینان باشد و هزینه زیادی هم نداشته باشد، توصیه می کنیم حتماً خرید ترموکوپل را جدی بگیرید.
اگر سوال بیشتری درباره مزیت ترموکوپل و کارکرد این تجهیزات دارید یا می خواهید برای پروژه تان بهترین نوع سنسور را انتخاب کنید، با کارشناسان ما تماس بگیرید. تیم پشتیبانی فنی ما آماده است تا به سوالات شما پاسخ دهد و راهنمایی تخصصی به منظور انتخاب ترموکوپل مناسب ارائه کند. ما می توانیم با ارائه اطلاعات فنی و قیمت های رقابتی در کنار شما باشیم و از تماس شما استقبال می کنیم. با توجه به این همه ویژگی مثبت، ترموکوپل واقعاً یک ابزار مطمئن برای طیف وسیعی از کاربردهای دماسنجی صنعتی محسوب می شود.
