با اتصال این دو سیم به یکدیگر و ایجاد یک جفت ترمو الکتریک، اختلاف دمای بین نقطه اتصال و محل اتصال به ترمومتر، به ولتاژ تبدیل می ‌شود. این ولتاژ با استفاده از دستگاه ‌های اندازه ‌گیری، به دما تبدیل می ‌شود. در واقع، ترموکوپل یک حسگر دما با ساختاری ساده و کاربردی وسیع است.

کاربرد های ترموکوپل

• صنایع فلزی و ریخته‌ گری
• صنایع پتروشیمی و شیمیایی
• صنایع نساجی و غذایی
• نیروگاه‌ ها و دیگ‌ های بخار
• کوره‌ ها و اجاق‌ ها
• تجهیزات پزشکی و آزمایشگاهی

زمانی که دمای محل اتصال این دو سیم (که به آن نقطه اتصال یا "جوش گرم" می ‌گویند) با دمای محل اتصال دیگر سیم ‌ها (که به آن "جوش سرد" می‌ گویند) متفاوت باشد، جریانی الکتریکی در مدار ایجاد می ‌شود. اختلاف ولتاژ ایجاد شده در این مدار، با توجه به نوع فلزات به کار رفته در ترموکوپل و اختلاف دما بین دو نقطه اتصال، قابل اندازه‌ گیری و تبدیل به دما است.

بر اساس اثر سیبک، هنگامی که دو فلز با جنس متفاوت به یکدیگر متصل می‌ شوند، با ایجاد اختلاف دما بین نقطه اتصال و محل اتصال به ترمومتر، یک ولتاژ در جفت ترمو الکتریک ایجاد می‌ شود. مقدار این ولتاژ به جنس فلز ها و اختلاف دما بستگی دارد.

ترموکوپل ‌ها در انواع مختلفی با جنس سیم ‌های متفاوت تولید می ‌شوند. هر نوع ترموکوپل دارای محدوده دمایی و ویژگی ‌های خاص خود است. رایج ‌ترین انواع ترموکوپل ‌ها عبارتند از:

ترموکوپل نوع B: از جنس پلاتین و رادیوم، با محدوده دمایی 50- تا 1750 درجه سانتیگراد.
ترموکوپل نوع K: از جنس نیکل-کروم، با محدوده دمایی 250- تا 1300 درجه سانتیگراد.
ترموکوپل نوع J: از جنس آهن و آلیاژ مس-نیکل، با محدوده دمایی 180- تا 800 درجه سانتیگراد.
ترموکوپل نوع T: از جنس مس و آلیاژ مس-نیکل، با محدوده دمایی 250- تا 400 درجه سانتیگراد.
ترموکوپل نوع N: از جنس نیکل-کروم-سیلیکن یا نیکل-سیلیکن-منیزیم، با محدوده دمایی 270- تا 1300 درجه سانتیگراد.
ترموکوپل نوع R از پلاتین و پلاتین-رادیوم (90٪ پلاتین، 10٪ رادیوم) ساخته شده است. این نوع ترموکوپل در دماهای بالا، محیط‌ های اکسید کننده و خلاء پایداری و دقت بالایی دارد و برای کاربردهای صنعتی و آزمایشگاهی ایده‌ ‌آل است.
ترموکوپل نوع S از پلاتین و پلاتین-رادیوم (87٪ پلاتین، 13٪ رادیوم) ساخته شده و برای اندازه ‌گیری دما در محدوده 0 تا 1450 درجه سانتی‌ گراد (32 تا 2642 درجه فارنهایت) مناسب است. این نوع ترموکوپل در دماهای بالا، محیط ‌های اکسید کننده و خلاء پایداری و دقت بالایی دارد و برای کاربردهای صنعتی و آزمایشگاهی ایده ‌آل است.
ترموکوپل نوع E از نیکل، مس و کروم ساخته شده و برای اندازه‌ گیری دما در محدوده 40- تا 900 درجه سانتی‌ گراد مناسب است. این نوع ترموکوپل انعطاف ‌پذیر و مقاوم در برابر خوردگی است و برای مصارف عمومی در دماهای پایین و متوسط ایده ‌آل است.

طراحی ترموکوپل شامل انتخاب نوع ترموکوپل، جنس سیم‌ ها، ضخامت سیم‌ ها، روش اتصال سیم ‌ها و نوع غلاف محافظ می ‌شود. انتخاب نوع ترموکوپل به محدوده دمایی مورد نظر و شرایط محیطی بستگی دارد.

جنس سیم ‌ها باید با توجه به محدوده دمایی و مقاومت در برابر خوردگی انتخاب شود. ضخامت سیم‌ ها نیز به دقت اندازه‌ گیری دما و سرعت پاسخگویی ترموکوپل بستگی دارد.

روش اتصال سیم ‌ها می ‌تواند به صورت جوشی، لحیمی یا فشاری باشد. غلاف محافظ برای حفاظت سیم‌ ها در برابر آسیب ‌های محیطی و خوردگی استفاده می‌ شود.

رنج دمایی کارکرد ترموکوپل : اولین قدم در انتخاب ترموکوپل، تعیین محدوده دمایی مورد نیاز برای کاربرد شماست. هر نوع ترموکوپل رنج دمایی خاص خود را دارد.
تیپ ترموکوپل : انواع مختلفی از ترموکوپل ها با ویژگی های متفاوت وجود دارد. رایج ترین ترموکوپل ها شامل K، J، T، E، N، S، R و B هستند.
طول ترموکوپل: طول ترموکوپل باید متناسب با نیاز شما باشد. ترموکوپل های با طول کوتاه برای فضاهای محدود مناسب تر هستند، در حالی که ترموکوپل های با طول بلند برای کاربردهایی که نیاز به اندازه گیری دما از راه دور دارند، استفاده می شوند.
جنس غلاف ترموکوپل : غلاف ترموکوپل از سنسور در برابر محیط خارجی محافظت می کند. جنس غلاف باید با توجه به شرایط محیطی و نوع سیالی که دما آن اندازه گیری می شود، انتخاب شود. رایج ترین جنس های غلاف ترموکوپل شامل فولاد ضد زنگ، Inconel، Hastelloy و سرامیک هستند.
امکان داشتن خروجی 4 تا 20 میلی آمپر برای ترموکوپل: ترموکوپل ها به طور مستقیم سیگنال ولتاژ تولید می کنند. اگر نیاز به خروجی جریان 4 تا 20 میلی آمپر دارید، می توانید از ترانسمیتر استفاده کنید. ترانسمیتر سیگنال ولتاژ ترموکوپل را به سیگنال جریان 4 تا 20 میلی آمپر تبدیل می کند که برای انتقال و پردازش آسان تر است.

دقیق بودن ترموکوپل و کلاس دقت آن : کلاس دقت ترموکوپل نشان دهنده میزان انحراف اندازه گیری دما از دمای واقعی است. برای مثال، ترموکوپل با کلاس دقت 1، انحراف دمایی 1 درجه سانتیگراد در 100 درجه سانتیگراد را نشان می دهد.

نوع سرامیک به کار برده شده در ترموکوپل : سرامیک به کار رفته در ترموکوپل برای عایق بندی سنسور و محافظت از آن در برابر خوردگی و ارتعاشات استفاده می شود. انتخاب نوع سرامیک به عوامل مختلفی مانند رنج دمایی، مقاومت شیمیایی و قیمت بستگی دارد.

در ساخت ترموکوپل از دستگاه های مختلفی استفاده می شود که مهم ترین آنها عبارتند از:

1) خطا یاب کابل اِم آی (MI Cable Fault Locator)
این دستگاه برای یافتن عیوب کابل ها، از گالوانومتر حالت جامد با نور پس زمینه و حساسیت قابل تنظیم استفاده می کند. خطا یاب کابل اِم آی می تواند مقاومت کابل را از 0 تا 100MΩ مگا اهم اندازه گیری کند و به شما کمک می کند تا مشکلاتی را که ممکن است در تولیدتان پیش بیاید، حل کنید.

2) دستگاه جوش ترموکوپل اِم آی (MI Thermocouple Welding Machine)
این دستگاه برای جوشکاری دقیق و ظریف سیم های ترموکوپل به یکدیگر استفاده می شود. دستگاه جوش ترموکوپل اِم آی از روش جوشکاری نقطه ای با استفاده از جریان الکتریکی استفاده می کند.

3) دستگاه حفاری دقیق کابل اِم آی (MI Cable Precision Drilling Machine)

این دستگاه برای حذف بدون دردسر عایق از انتهای کابل استفاده می شود و یک اتصال اندازه گیری کامل جوش داده شده را فراهم می کند. دستگاه حفاری دقیق کابل اِم آی برای کابل های بین 1 تا 6 میلی متر مناسب است.

4) دستگاه برش دهنده انتهای کابل اِم آی (MI Cable End Stripper)
این دستگاه با استفاده از انرژی مافوق صوت، غلاف را از کابل های MI جدا می کند. دستگاه برش دهنده انتهای کابل اِم آی برای کابل هایی از 1 الی 6 میلی متر است و به هوای فشرده نیاز ندارد.

5) گرم کننده انتهای کابل اِم آی (MI Cable End Warming Oven)
این دستگاه برای جلوگیری از نفوذ نم یا رطوبت به عایق کابل ها استفاده می شود. گرم کننده انتهای کابل اِم آی انتهای باز کابل را گرم نگه می دارد و از کاهش مقاومت عایق جلوگیری می کند.

منبع این محتوا:

 https://hararatshop.com/thermocouple-and-its-types/

https://hararatshop.com/product-category/thermocouple/type-j/

استانداردهای مختلفی برای ترموکوپل‌ ها وجود دارد که به منظور یکسان ‌سازی و تضمین کیفیت تولید آنها تدوین شده ‌اند. برخی از این استانداردها عبارتند از:

• استاندارد IEC 60584
• استاندارد ASTM E230
• استاندارد DIN 43710