ساختار خروجی دیجیتال در

ترموکوپل یکی از انواع مولد برق است. ترموکوپل دو فلز غیرهم‌جنس است که از یک طرف به‌هم متصل‌اند. برای تولید برق باید محل اتصال دو فلز را حرارت داد. در این صورت در دو سر دیگر که آزاد هستند برق تولید می‌شود. البته برقی که به این صورت تهیه می‌شود بسیار کم است.به این صورت که وقتی به محل اتصال این دو مفتول حرارت داده شود، اختلاف پتانسیلی در دو سر این مفتول ها بوجود می آید. این اختلاف پتانسیل تابع میزان حرارت اعمال شده است و بنابراین با بررسی میزان ولتاژ خروجی می توان درجه حرارت اعمال شده به ترموکوپل را تشخیص داد.

ترموکوپل یک ترانسدیوسر خود مولد است که از ایجاد دو یا چند اتصال بین فلزات با جنس متفاوت تشکیل شده‌است . بایستی توجه داشت که یک اتصال ( اتصال سرد ) بایستی دردمای مرجع قرار داده شود . به عنوان مثال اتصال مرجع را بایستی درظرف حاوی یخ در حال ذوب شدن نصب کرد . اتصال دیگر ترموکوپل بایستی به جسمی که می‌خواهیم دمای آن را اندازه بگیریم، کاملا متصل شود . فلزات ترموکوپلی به طور کلی نسبت به قیمتی که دارند به دو گروه جداگانه تقسیم می‌شوند. این دو گروه تر موکوپل به ترموکوپلهای فلزپایه و ترموکوپلهای فلزات قیمتی معروفند.

امتیاز عمدة ترموکوپلها محدودة وسیع اندازه گیری آنهاست که به طور اسمی از ۱۸۰- تا ۱۸۰۰+ درجه سانتیگراد را در برمی گیرد. دیگر امتیاز ترموکوپلها، عملکرد خطی آنها در محدوده اندازه گیری است .

اگر قسمت کوچکی نوک جوشکاری شده ترموکوپل برداشته شده و ترموکوپل داخل خط لوله جاسازی شود، دمای سیال جاری درداخل لوله، بدون هیچگونه زحمتی قابل اندازه گیری است . این نوع سنسورها در بازار موجود هستند و غالبا جهت اندازه گیری مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ترموکوپل‌ها دارای تیپ‌های متنوع برای اندازه گیری دما می‌باشند بطور مثال تیپ‌های R - S - B با قابلیت اندازه گیری دما در محدوه ۲۰۰- الی ۱۸۰۰ و تیپهای L - K- J با قابلیت اندازه گیری دما در محدوده ۱۸۰- الی ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد بگار می‌روند. ولتاژ بوجود آمده در دوسر انتهایی ترموکوپل در هر صورت میلی ولت ورفتار الکتریکی هر ترموکوپل بسته به نوع آلیاژ سیم‌های آن تابع جداول استانداردی است که معمولا در استانداردهای کشورهای مختلف تعریف و تقریبا در هر تیپ منبطق بر یکدیگر است .یکی از انواع معمول آن ترکیب آلیاژ نیکل کروم و نیکل می‏باشد.معمولا جهت جلوگیری از آسیب دیدن ترموکوپل آن را درون غلاف فلزی یا سرامیکی قرار می دهند. روش جوشکاری دوسر ترموکوپل تابع ضوابط خاصی است بطوری که نباید در حین عملیات جوشکاری فلز یا احیانا نیمه‌هادی دیگری در فرآیند جوش دخالت نماید در غیر اینصورت رفتار ترموکوپل هرگز رفتار استاندارد تعریف شده تابع جداول مربوطه نخواهد بود .

ترموکوپها همواره پس از گذشت سالیان متمادی از بهترین سنسورها برای اندازه گیری دما می‌باشند زیرا در نقطه مورد نظر تماس برقرار نموده و دما را بصورت پتانسیل الکتریکی انتقال داده و ولتاژ با اندازه گیری و اتصال به اندیکاتور به صورت دما تحت تبعیت از جداول مورد بحث مشابه سازی شده و نمایش داده می‌شود.از این دستگاه برای اندازه گیری دماهای بالا( مثلاً در کوره‌های پخت محصولات سرامیکی)استفاده می‌شود.ترموکوپل ها اصولا در دمای پایین داری دقت لازم نیستند ولی جهت سنجش دماهای بالاتر از ۵۰۰ درجه سانتیگراد یکی از گزینه‌های خوب می باشند.

هر گاه دو فلز غیر هم جنس از یک طرف به هم متصل باشند و قسمت اتصال را حرارت بدهیم در دو سر آزاد طرف دیگر آن ها برق بوجود می آید. البته برقی که به این صورت تولید می شود بسیار کم است .در هر صورت ترموکوپل یک مولد جریان الکتریکی است . از این خاصیت ترموکوپل و برق تولیدی آن در شیر کنترل های (کاربراتور های ) وسایل گاز سوز استفاده می شود . 

تذکر :یکی دیگر از موارد استفاده ترموکوپل اندازه گیری درجه حرارت کوره ها می باشد. (مثلا" اگر محل اتصال دو فلز آهن وکنستانتان را حرارت دهیم به ازاء هر 100 درجه حرارت، 5 میلی ولت برق تولید می شود . که این جریان تولیدی به وسیله دستگاه های اندازه گیر نظیر گالوانومتر قابل اندازه گیری است.

در شیر کنترل ها - محل اتصال دو فلز ترموکوپل توسط شمعک (پیلوت) گرم می شود .انتهای دیگر ترموکوپل به بوبینی متصل می شود. برق تولیدی ، باعث میدان مغناطیسی در بوبین شده و هسته بوبین را همیشه به حالت جذب (بطرف داخل بوبین) نگه می دارد.در سر طرفی از هسته بوبین که آزاد است واشر ظریفی نصب شده است.در صورتی که به هر دلیل شعله خاموش یا قطع گردد جریان ترموالکتریک ایجاد شده توسط ترموکوپل قطع شده ،بوبین خاصیت مغناطیسی خود را از دست داده و فنری که پشت هسته بوبین قرار دارد آن را به بیرون رانده و واشر آن مسیر اصلی گاز را می بندد.و به همین دلیل است که در هنگام روشن کردن وسایل گاز سوز ترموکوپل دار حدود 20 ثانیه باید دگمه آن را نگه داشت تا ترموکوپل گرم و برق تولیدی ، هسته (سوپاپ) بوبین را در حالت جذب نگه دارد و مسیر گاز باز شود. 

ترموکوپل وسیله ای بسیار ضروری از نظر ایمنی وسایل گاز سوز می باشد زیرا در صورتی که مثلا" گاز شبکه قطع شود و مجددا" بر گشت داشته باشد از تجمع گاز و خطر آتش سوزی و انفجار جلوگیری می کند همچنین در مورد اجاق گاز هایی که مجهز به ترموکوپل هستند باید گفت در صورت سر رفتن غذا و خاموش شدن شعله جریان گاز قطع می گردد و خطر انتشار گاز وجود ندارد. 

آزمایش سالم بودن ترموکوپل و بوبین 

تقریبا" با نگاه کردن به شکل ظاهری ترموکوپل می توان سالم بودن ویا خرابی آن را تشخیص داد. اگر محل اتصال دو فلز سوخته شده باشد ودر حقیقت اتصال از هم جدا شده باشد به احتمال زیاد ترموکوپل خراب است در انتهای دیگر ترموکوپل که به بوبین متصل می شود دو فلز درونی و بیرونی ترموکوپل به وسیله واشر عایقی از هم جدا شده ،در صورتی که سر فلز درونی کنده شده ویا واشر خراب شده باشد دلیل بر خرابی ترموکوپل می باشد.

ترموکوپل را می توان به همراه یک بوبین سالم تست نمود با توجه به شکل اگر انتهای ترموکوپل را به بوبین متصل نموده وسر ترموکوپل را حرارت دهیم (محلی که در شکل با پیکان قرمز نشان داده شده است.) و هسته بوبین را با انگشت به داخل فشار دهیم (محلی که با پیکان سبز نشان داده شده ) و حدود 20 تا 30 ثانیه نگه داریم. اگر پس از رها کردن ، هسته به جای اول خود بر نگشته و در حال جذب بماند ترموکوپل سالم،ودر غیر این صورت معیوب است. 

تذکر مهم- با توجه به شکل چون یک سر سیم بوبین به بدنه آن متصل است و همینطور بدنه بیرونی ترموکوپل یکی از سیم های هادی جریان محسوب می شود ، لذا باید توسط یک سیم رابط هادی قسمت بیرونی ترموکوپل را به بدنه بیرونی بوبین متصل نموده تا آزمایش فوق درست بوده و جواب دهد.(در شکل این سیم با رنگ آبی مشخص شده است.) 

ساده ترین راه تست ترموکوپل آن است که سر آن را حدود 20 الی 30 ثانیه حرارت داده و بلافاصله انتهای آن را توسط دو سیم رابط به بلندگوی کوچکی متصل نماییم در صورت سالم بودن ترموکوپل صدای (تق)ضعیفی از بلند گو شنیده می شود که نشانه وجود جریان الکتریکی میباشد.

بوبین را می توان به همراه یک ترموکوپل سالم آزمایش کرد (طبق آزمایش ترموکوپل به همراه بوبین که شرح داده شد.). همچنین اگر بوبین را به یک باتری کوچک 5/1 ولتی وصل نموده و هسته آن را با انگشت بداخل فشار دهیم اگر پس از بر داشتن انگشت به همان حال ماند بوبین سالم است.

منبع