מהו תרמocupple?

מהו תרמוקרופל?

הגדרת תרמוקרופל

תרמוקרופל הוא מכשיר הממיר הבדלים בטמפרטורה לתחום מתח חשמלי, על בסיס עקרון האפקט התרמו-חשמלי. זהו סוג של חיישן שיכול למדוד טמפרטורה בנקודה או במיקום ספציפיים. תרמוקרופלים נמצאים בשימוש רחב בתעשייה, בבתי יד, בסחר ובמחקר בשל הבساطה שלהם, הסיבולת, העלות הנמוכה וטווח הטמפרטורות הרחב.

אפקט תרמו-חשמלי

האפקט התרמו-חשמלי הוא תופעה של יצירה של מתח חשמלי עקב הבדל בטמפרטורה בין שני מתכות שונות או אלויות מתכת. תופעה זו נגלתה על ידי הפיזיקאי הגרמני תומאס זבק בשנת 1821, שצפה כי נוצר שדה מגנטי סביב מעגל סגור של שתי מתכות שונות כאשר אחת מהנקודות מחוממת והשנייה מתקררת.

האפקט התרמו-חשמלי ניתן להסבר על ידי תנועת אלקטרונים חופשיים במתכות. כאשר אחת מהנקודות מחוממת, האלקטרונים מקבלים אנרגיה קינטית ונעים במהירות רבה יותר לעבר הנקודה הקרובה. זה יוצר הפרש פוטנציאל בין שתי הנקודות, שניתן למדוד באמצעות מד מתח או מד זרם. גודל המתח תלוי בסוג המתכות המשמשות וההבדל בטמפרטורה בין הנקודות.

עבודת תרמוקרופל

תרמוקרופל מורכב משני כבליםbuat ממתכות או אלויות מתכת שונות, המחוברים יחד בשני קצותיהם כדי ליצור שתי נקודות. אחת מהנקודות, המכונה נקודת החימום או נקודת המדידה, ממוקמת במקום שבו יש למדוד את הטמפרטורה. הנקודה השנייה, המכונה נקודת הקור או נקודת ההתייחסות, נשמרת בטמפרטורה קבועה ומוכרת, בדרך כלל בטמפרטורת החדר או בחבית קרח.

כאשר יש הבדל בטמפרטורה בין שתי הנקודות, מתח חשמלי נוצר במעגל התרמוקרופל בעקבות האפקט התרמו-חשמלי. מתח זה ניתן למדוד באמצעות מד מתח או מד זרם המחובר למעגל. באמצעות טבלה קליברית או נוסחה שמקשרת בין המתח לטמפרטורה עבור סוג מסוים של תרמוקרופל, ניתן לחשב את טמפרטורת נקודת החימום.

סוגי תרמוקרופלים

קיימים סוגים שונים, כגון K, J, T ו-E, השונים לפי צירופי המתכות, טווחי הטמפרטורות והיישומים הספציפיים.

יתרונות

• הם יכולים למדוד טווח רחב של טמפרטורות, החל מתמפרטורות קריאוגניות ועד לתמפרטורות גבוהות מאוד.

• הם מכשירים פשוטים, חזקים ואמינים שיכולים לשאת סביבות קשות רעידות.

• הם זולים וקלים להתקנה ולהחלפה.

• יש להם זמן תגובה מהיר והם יכולים למדוד שינויים דינמיים בטמפרטורה.

• לא דורשים כוח חיצוני או הכפלה עבור פעולתם.

חסרונות

• יש להם דיוק וניצחון נמוכים בהשוואה לחיישנים אחרים.

• הם פגיעים לשגיאות עקב שחיקה, אוקסידציה, הזנחה או הזדקנות של הכבלים.

• נדרשת נקודת התייחסות בטמפרטורה ידועה למדידה מדויקת.

• יש להם פלט לא ליניארי שדורש קליברציה או תקנון מורכבים.

• הם עשויים לייצר מתחים תרמו-חשמליים בלתי רצויים עקב נקודות פרזיטיות במעגל.

קריטריונים לבחירה

בחר בהתאם לטווח הטמפרטורות, הדיוק, התאימות לסביבה, הגודל, התכונות החשמליות והעלות.

• יישומים נפוצים

• תעשיות פלדה וברזל

• מכשירי גז

• חיישני קרינה תרמו-פליליים

• תעשייה

• יצור חשמל

• מפעלי תהליכים

• תרמוקרופלים כמד טמפרטורה בריק

סיכום

תרמוקרופלים הם חיישני טמפרטורה נפוצים המורכבים משני סוגי מתכות שונים המחוברים יחד בקצה אחד. כאשר נקודת החיבור של שתי המתכות מחוממת או מתקררת, נוצר מתח שיכול להתאים חזרה לטמפרטורה.

תרמוקרופלים יש להם יתרונות וחסרונות רבים בהשוואה לחיישני טמפרטורה אחרים. הם יכולים למדוד טווח רחב של טמפרטורות, החל מתמפרטורות קריאוגניות ועד לתמפרטורות גבוהות מאוד. הם מכשירים פשוטים, חזקים ואמינים שיכולים לשאת סביבות קשות ורעידות. הם זולים וקלים להתקנה ולהחלפה. יש להם זמן תגובה מהיר והם יכולים למדוד שינויים דינמיים בטמפרטורה. עם זאת, יש להם דיוק וניצחון נמוכים בהשוואה לחיישנים אחרים. הם פגיעים לשגיאות עקב שחיקה, אוקסידציה, הזנחה או הזדקנות של הכבלים. נדרשת נקודת התייחסות בטמפרטורה ידועה למדידה מדויקת. יש להם פלט לא ליניארי שדורש קליברציה או תקנון מורכבים.

כדי לבחור את התרמוקרופל הנכון, יש להתחשב בטווח הטמפרטורות והדיוק הנדרש, התאימות הכימית והעמידות של הכבלים, הגודל והצורה של המנשא, התכונות החשמליות והעמידות בפני רעשים, והזמינות והעלות של הסוג והאבזרים.

תרמוקרופלים משמשים במגוון רחב של יישומים בכלכלה ובתחומי שונים. חלק מהיישומים הנפוצים של תרמוקרופלים הם בתעשיות פלדה וברזל, במכשירי גז, בחיישני קרינה תרמו-פליליים, בתעשייה, בייצור חשמל, במפעלי תהליכים ובתרמוקרופלים כמד טמפרטורה בריק.