ترموکوپل یکی از پر مصرف ترین سنسورهای اندازه گیری دما محسوب می گردد. این سنسورهای ساده با استفاده از اتصال یک فلز و آلیاژ آن و با توجه به اثر سیبک تولید می شوند و با همین مکانیزم ساده قادر به اندازه گیری دما به راحتی در رنج وسیعی از زیر صفر تا حدود 1700 درجه می باشند.

پدیده سیبک

 با توجه به پدیده سیبک اتصال هر دو فلز از نوع مختلف باعث ایجاد ترموکوپل شده و تولید میلی ولتی متناسب با دمای اعمال شده می کند از این رو انواع مختلفی از ترموکوپل می توان تولید کرد.

اثر ترموالکتریک

اثر ترموالکتریک تبدیل مستقیم اختلاف دما به ولتاژ الکتریکی و یا برعکس آن است. یک دستگاه ترموالکتریک وسیله‌ای است که در صورت وجود اختلاف دما در دو سر آن، یک اختلاف پتانسیل پدید می‌آید و برعکس در صورت اعمال ولتاژ به دو سر آن اختلاف دما ایجاد می‌شود. در ابعاد اتمی، گرادیان دمای اعمال شده سبب می‌شود تا حامل‌های بار در ماده از سر گرم به سر سرد حرکت کنند.

اثر ترموالکتریک در تولید الکتریسیته و محاسبه دمای اجسام یا تغییر دمایشان کاربرد دارد. چون گرم شدن و سرد شدن ارتباط مستقیمی با قطبش ولتاژ اعمال شده دارد، دستگاه‌های ترموالکتریک، کنترل کننده‌های بسیار موثر دما هستند.

عبارت اثر ترموالکتریک شامل سه اثر شناخته شده مجزا است: اثر زبک، اثر پلتیر و اثر تامسون. بعضی کتاب‌ها از این اثر با عنوان اثر پلتیر-زبک نیز نام برده‌اند.

انواع ترموکوپل

 در حالی که در استانداردهای متداول می توان از 10 یا 12 نوع ترموکوپل یاد کرد که در مدل های مختلف و با اشکال گوناگون تولید می شود. با توجه به کاربرد، محیط اندازه گیری دما، رنج دما، اندازه گیری دقیق از انواع ترموکوپل می توان به انواع زیر اشاره کرد:

1. ترموکوپل نوع  K

ترموکوپل نوع K از سیم فلزی Ni-Cr  به نام تجاری کرومل  (Chromel) و  Ni-Al به نام تجاری آلومل (Alumel) ساخته می شود. ترموکوپل نوع K ارزان قیمت است و یکی از پرکاربردترین و متداول ترین نوع ترموکوپل ها می باشد.  رنج عملکرد دمایی آن بین 250°C- و 1300°C است. این رنج مطلق نیست و بسته به سازنده و نوع ظاهری ترموکوپل متفاوت خواهد بود. بطور مثال ترموکوپل های سیمی شکل نوع K رنج 40- تا 250 درجه می باشد و نوع میله ای آن قادر به اندازه گیری تا محدوده 1300 درجه هستند. حساسیت ترموکوپل تیپ K تقریبا 41  µV/°C است و معمولا در دماهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد. ترموکوپل نوع K بخاطر استفاده از مس خاصیت ضد اکسیداسیون دارد لذا در کوره ها که اکسیداسیون رخ می دهد مناسب است

.

1. ترموکوپل نوع J 

ترموکوپل نوع J از فلز آهن (Fe) و آلیاژهای مس- نیکل (Cu-Ni) کنستانتان (Constantan) ساخته می شود. رنج دمایی این ترموکوپل بین 180°C- و 750°C  است. به دلیل احتمال اکسید شدن آهن ترموکوپل نوع J، در صنایع قالب ریزی پلاستیک استفاده می شود. حساسیت ترموکوپل نوع J ، به اندازه ی 51µV/°C است. در ترموکوپل نوع J به علت وجود آهن در مکان هایی که امکان اکسیداسیون وجود دارد بهتر است استفاده نشود

.

1. ترموکوپل نوع   E

این ترموکوپل با استفاده از فلزات Ni-Cr و Cu-Ni ساخته می شود. رنج عملکرد دمایی آن، بین 40°C- و 900°C  است. این ترموکوپل با 62µV/°C  بیشترین حساسیت را دارد و می توان از آن در کاربردهای خلاء و مواردی که سنسور در آن حفاظت نشده، استفاده کرد.

1. ترموکوپل نوع T

این ترموکوپل از مس Cu و آلیاژ Cu-Ni  کنستانتان ساخته می شود. رنج عملکرد دمایی ترموکوپل نوع T بین 250°C- و 400°C  است. این ترموکوپل نسبتا ارزان و برای کاربردهای با دمای پایین مناسب است و در برابر رطوبت مقاوم است. حساسیت این ترموکوپل،46µV/°C   است. ترموکوپل نوع T در صنعت به دلایل زیر بیشتر مورد استفاده می گیرد :

1. نسبت به تمام انواع ترموکوپل خطی تر است.
2. رنج درجه حرارت مناسبی دارد.
3. همچنین از حساسیت خوبی برخوردار است.

1. ترموکوپل نوع N 

این ترموکوپل از فلزهای Ni-Cr-Si به نام تجاری نیکروسیل و Ni-Si-Mg به نام تجاری نیسیل ساخته می شود. محدوده دمایی ترموکوپل نوع N بین 270°C- و 1300°C  است. حساسیت ترموکوپل از این نوع 30µV/°C است و معمولا در دماهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین تحمل این سنسور در برابر اکسید شدن در دماهای بالا بهتر نوع K می باشد

.

1. ترموکوپل نوع R ،S و  B

ترموکوپل های نوع S ،R و B با استفاده از Pt-Rh (پلاتین - رادیوم) با ترکیبات مختلف ساخته می شود (تفاوت این سه نوع در میزان پلاتین آنهاست). قیمت ترموکوپل های نوع S ،R و B بالا و حساسیت آن بسیار کم و در حدود 10µV/°C و محدوده دمایی آن تقریبا 50°C- و 1750°C  است. انواع این ترموکوپل ها در اندازه گیری با دمای بالا بطور مثال در صنعت شیشه و فولاد به کار می روند.

پارامترهای مهم جهت انتخاب ترموکوپل:

اشکال مختلف ترموکوپل:

ترموکوپل بسته به کاربرد دارای ظاهر متفاوتی هستند تصاویری از انواع ترموکوپل در ذیل آورده شده است.

ترموکوپل غلاف دار بهمراک کلاهک برای نصب ترانسمیتر- مناسب در کاربردهای صنعتی
ترموکوپل پرابی- دارای متراژ متفاوت سیم مناسب برای مکان های دور از دسترس
ترموکوپل پرابی پرتابل- مناسب برای تست و تجهیزات پرتابل مثل ترمومتر های دیجیتال
ترموکوپل سیمی مناسب برای اندازه گیری دماهای زیر 250 درجه سانتیگراد
ترموکوپل سطحی- مناسب برای اندازه گیری دمای سطح مانند کوره

در صورت تمایل به مشاوره و خرید انواع ترمومتر به سایت انرژی کالا مراجعه فرمایید.