انواع ترموکوپل

ترموکوپل‌های صنعتی ابزارهای بسیار مهم در صنعت هستند که برای اندازه‌گیری دما استفاده می‌شوند. این ابزارها به دلیل دقت بالا، قابلیت اندازه‌گیری در دماهای بالا و پایین، و قابلیت اتصال به تجهیزات الکترونیکی مورد توجه قرار گرفته‌اند. ترموکوپل‌ها از دو رشته فلزی مختلف تشکیل شده‌اند که در اثر تغییر دما، یک ولتاژ تولید می‌کنند. در ادامه، انواع ترموکوپل‌ صنعتی از جمله ترموکوپل‌های نوع K، J، T، و E مورد بررسی قرار خواهند گرفت و ویژگی‌ها و کاربردهای خاص هرکدام معرفی خواهند شد.

انواع ترموکوپل

ترموکوپل ها به شکل‌های مختلفی دسته‌بندی    می‌شوند. یکی از شیوه‌های دسته‌بندی آن‌ها، طبقه‌بندی انواع ترموکوپل بر اساس کد رنگ آن‌ها است. انواع ترموکوپل بر اساس کد رنگ عبارتند از:

• ترموکوپل نوع K

یکی از کاربردی‌ترین انواع ترموکوپل، ترموکوپل نوع K است. کد رنگ این ترموکوپل زرد-نارنجی است. جنس سیم این نوع ترموکوپل از ترکیب فلزات نیکل، کروم و آلومینیوم بوده و در محدوده دمایی -۲۰۰°C تا ۱۲۰۰°C کاربرد دارد. این نوع ترموکوپل دارای EFM نیروی الکتروموتور ۴۰ میکرو ولت بر درجه سانتیگراد است و در محدوده دمایی -۲۰۰°C تا ۱۲۰۰°C کاربرد دارد. ارزان، همه کاره و به راحتی در دسترس است اما دقت آن نسبتاً پایین و حساس به اکسیداسیون در دماهای بالا است. در طیف گسترده ای از کاربردها از جمله فرآیندهای صنعتی، HVAC، و لوازم خانگی استفاده می‌شود.

• ترموکوپل نوع J

کد رنگ این ترموکوپل نارنجی-سبز است و از ترکیب فلزات آهن و کنستانتان با تحمل محدوده دمایی -۴۰°C تا ۷۵۰°C ساخته شده است. ارزان، مقاوم در برابر اکسیداسیون و ایده آل برای محیط های مرطوب بوده اما دارای دقت پایین تر از نوع K و محدوده دمایی محدودتر است. در کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر اکسیداسیون دارند، مانند صنایع غذایی و دارویی، استفاده می‌شود. این نوع ترموکوپل دارای نیروی الکتروموتور ۳۹ میکرو ولت بر درجه سانتیگراد است.

• ترموکوپل نوع E

کد رنگ این نوع ترموکوپل بنفش-قهوه‌ای است. از ترکیب فلزات کروم و کنستانتان ساخته شده و در محدوده دمایی -۲۰۰°C تا ۹۰۰°C کاربرد دارد. نیروی الکتروموتور آن، ۶۰ میکرو ولت بر درجه سانتیگراد است. دارای دقت بالا، پایداری عالی، ایده آل برای کاربردهای با دمای بالا است ولی گران تر از نوع K و J است و دارای حساسیت نسبت به شوک های مکانیکی است. در کاربردهای با دمای بالا، مانند کوره ها و فرآیندهای ذوب فلز به کار می‌رود.

• ترموکوپل نوع T

کد رنگ ترموکوپل نوع T، آبی-قهوه‌ای است. از مس و کنستانتان ساخته شده و دارای محدوده دمایی -۲۰۰°C تا ۳۵۰°C است. ترموکوپل نوع T دارای نیروی الکتروموتور ۴۰ میکرو ولت بر درجه سانتیگراد است. این ترموکوپل دارای مزیت‌های بسیاری از جمله ارزان بودن، خطی بودن و ایده آل برای کاربردهای با دقت بالا است اما محدوده دمایی محدود دارد و حساس به اکسیداسیون در دماهای بالا است. این نوع ترموکوپل در کاربردهایی که نیاز به دقت بالا دارند، مانند کالیبراسیون و آزمایشگاه به کار می‌رود. 

• ترموکوپل نوع N

یکی از انواع ترموکوپل صنعتی، ترموکوپل‌های نوع N هستند که قابلیت تحمل دمای -۲۰۰°C تا ۱۳۰۰°C را دارند و مقاوم در برابر خوردگی و ایده آل برای محیط‌های خشن هستند؛ اما به نسبت نوع K و J قیمت بالاتری دارند و از دقت پایین تری نسبت به نوع E برخوردارند. کد رنگ این ترموکوپل‌ها بنفش-سبز است. فلزات تشکیل دهنده این ترموکوپل ها، ترکیب نیکل و کروم هستند. ترموکوپل های نوع N در کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی دارند، مانند صنایع شیمیایی و پتروشیمی، مورد استفاده قرار می‌گیرند. نیروی الکتروموتور آن‌ها نیز ۳۹ میکرو ولت بر درجه سانتیگراد است.

• ترموکوپل نوع C

کد رنگ قرمز-مشکی، متعلق به ترموکوپل نوع C است. گران‌ترین انواع ترموکوپل صنعتی، ترموکوپل‌های نوع C هستند که از فلزات ولفرام و رنیوم ساخته شده‌ و در دمای -۵۰°C تا ۲۳۰۰°C کاربرد دارد. به دلیل محدوده دمایی بالایی که دارد برای کاربردهای با دمای بسیار بالا، ایده‌آل است؛ اما با این وجود، در برابر شوک‌های حرارتی حساس‌است. نیروی الکتروموتور آن ۴۰ میکرو ولت بر درجه سانتیگراد است و در کاربردهای با دمای بسیار بالا، مانند کوره های صنعتی و تحقیقات فضایی، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

• ترموکوپل نوع R

نارنجی-نارنجی کد رنگ این نوع ترموکوپل است. ترموکوپل نوع R از فلزات پلاتین و رودیوم ساخته شده و در دمای -۵۰°C تا ۱۵۰۰°C مورد استفاده قرار می‌گیرد. دارای دقت و پایداری بسیار بالا است و بعد از نوع C، گران ترین نوع ترموکوپل شناخته شده است. در کاربردهایی که نیاز به دقت بالا و پایداری دارند، مانند تحقیقات علمی و کالیبراسیون، مورد استفاده قرار میگیرد. نیروی الکتروموتور آن نیز حدود ۱۰ میکرو ولت بر درجه سانتیگراد است.

•  ترموکوپل نوع S

ترکیب فلزات سازنده این نوع ترموکوپل، پلاتین و ایریدیوم است و در دمای -۵۰°C تا ۱۶۰۰°C، کاربرد دارد. کد رنگ این ترموکوپل نارنجی-زرد است و در حالت کلی، ویژگی‌هایی شبیه به ترموکوپل نوع R دارد با این تفاوت که دارای مقاومت بیشتر در برابر اکسیداسیون است. نیروی الکتروموتور ترموکوپل نوع C مانند نوع RT حدود ۱۰ میکرو ولت بر درجه سانتیگراد است.

مزایای استفاده از انواع ترموکوپل صنعتی

ترموکوپل ها به عنوان سنسورهای دما در صنایع مختلف، مزایای متعددی را ارائه می دهند که آن‌ها را به ابزاری ارزشمند برای طیف گسترده ای از کاربردها تبدیل می کند. علاوه از مزایای جداگانه‌ای که هر یک از انواع ترموکوپل ‌ صنعتی دارد و به آن‌ها اشاره شد؛ در حالت کلی نیز عموم ترموکوپل‌ها از مزایایی برخوردارند. در ادامه به بررسی برخی از این مزایا می‌پردازیم.

• دامنه وسیع دمایی

برخلاف سایر ابزارهای اندازه گیری دما مانند RTD ها و ترمیستورها، ترموکوپل ها می توانند دما را در یک محدوده بسیار گسترده اندازه گیری کنند. این محدوده به طور کلی از -۲۰۰ درجه سانتی گراد تا ۲۲۰۰ درجه سانتی گراد را شامل می شود و آن‌ها را برای کاربردهایی که در معرض گرمای شدید یا سرمای شدید هستند مناسب می کند.

• استحکام و دوام

انواع ترموکوپل از نظر فیزیکی بسیار مقاوم هستند و می توانند در برابر شرایط سخت محیطی مانند لرزش، شوک، مواد شیمیایی خورنده و سایش مقاومت کنند. این ویژگی، انواع ترموکوپل‌ را برای استفاده در محیط های صنعتی خشن ایده‌آل می کند.

• سرعت پاسخ بالا

ترموکوپل‌ها به تغییرات دما به سرعت پاسخ می دهند و آنها را برای کاربردهایی که نیاز به اندازه گیری دقیق و لحظه ای دما دارند مناسب می کند. این امر، آن‌ها را به انتخابی محبوب برای نظارت و کنترل فرآیندهای صنعتی تبدیل می کند.

• قیمت مناسب

در مقایسه با سایر روش‌های اندازه گیری دما، استفاده از انواع ترموکوپل صنعتی به طور کلی به صرفه‌تر است. این موضوع باعث شده تا استفاده از انواع ترموکوپل، به یک راه حل اقتصادی مقرون به صرفه برای طیف گسترده ای از کاربردها تبدیل شود.

• سادگی

ترموکوپل‌ها از نظر طراحی ساده هستند و به تعمیر و نگهداری کمی نیاز دارند. این امر، آن‌ها را به یک انتخاب کاربرپسند برای کاربردهای مختلف تبدیل می کند.

• تنوع

ترموکوپل‌ها در انواع مختلفی با ویژگی ها و قابلیت های خاص خود موجود هستند. این تنوع به کاربران امکان می دهد تا ترموکوپل مناسب را برای نیازهای خاص خود انتخاب کنند.

• قابلیت اطمینان

انواع ترموکوپل صنعتی سابقه اثبات شده‌ای از قابل اطمینان بودن، دارند و در طیف گسترده ای از کاربردها با موفقیت مورد استفاده قرار گرفته اند. این ویژگی، آن‌ها را به یک انتخاب قابل اعتماد برای اندازه‌گیری دقیق دما تبدیل می کند.

• غیر تهاجمی 

ترموکوپل‌ها نیازی به تماس مستقیم با محیطی که دما را اندازه گیری می‌کنند ندارند؛ بنابراین برای استفاده در مواردی که تماس فیزیکی می تواند بنا به هر دلیلی مشکل ساز باشد، ایده‌آل هستند.

• ابعاد کوچک

ترموکوپل ها به طور کلی ابعاد کوچکی دارند و می توان آن‌ها را به راحتی در فضاهای محدود نصب کرد.

• قابلیت انعطاف پذیری

انواع ترموکوپل صنعتی را می توان با سنسورهای دیگر مانند فشار و رطوبت ترکیب کرد تا اطلاعات جامعی از یک محیط ارائه دهند.

در نهایت، ترموکوپل‌ها به دلیل مزایای متعدد خود، ابزاری ارزشمند برای اندازه گیری دما در طیف گسترده ای از کاربردهای صنعتی هستند.

مقایسه انواع ترموکوپل با یکدیگر

در جدول زیر، انواع ترموکوپل‌‌ از نظر کد رنگ، جنس، ویژگی و قیمت، مورد مقایسه قرار گرفته‌اند:

از نظر کاربرد نیز، ترموکوپل نوع J برای استفاده در محیط‌های مرطوب، ترموکوپل نوع E برای کاربردهای نیازمند دمای بالا، ترموکوپل نوع T برای کاربردهای نیازمند دقت بالا، ترموکوپل نوع N برای کاربردهای نیازمند مقاومت در برابر خوردگی، ترموکوپل نوع C برای کاربردهای نیازمند دمای بسیار بالا و ترموکوپل نوع R برای کاربردهای نیازمند دقت و پایداری بالا، مناسب هستند.

سوالات متداول

گران‌ترین انواع ترموکوپل صنعتی کدام‌اند؟

گران‌ترین انواع ترموکوپل صنعتی به ترتیب ترموکوپل نوع C، ترموکوپل نوع R و ترموکوپل نوع S هستند.

گسترده‌ترین محدوده دمایی متعلق به کدامیک از انواع ترموکوپل صنعتی است؟

ترموکوپل نوع C دارای گسترده‌ترین محدوده دمایی (۵۰- تا ۲۳۰۰ درجه سانتیگراد) در بین انواع ترموکوپل صنعتی است.

کدامیک از انواع ترموکوپل برای استفاده در محیط‌های خشن صنعتی مناسب‌تر است؟

ترموکوپل نوع N به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی، برای استفاده در محیط‌های خشن صنعتی مناسب است.