ترموکوپل بر اساس اثر سیبک (Seebeck Effect) کار می‌کند. زمانی که دو فلز ناهم‌جنس در یک نقطه به هم متصل شوند و دو سر دیگر آن‌ها در معرض دماهای متفاوت قرار گیرد، اختلاف پتانسیلی متناسب با اختلاف دما میان دو اتصال ایجاد می‌شود. این ولتاژ که معمولاً در محدوده میلی‌ولت است، توسط دستگاه اندازه‌گیری به داده دما تبدیل می‌شود.

هر ترموکوپل بر اساس نوع فلزات خود دارای محدوده دمایی و دقت مشخصی است. انتخاب نوع ترموکوپل وابسته به شرایط کاری، نوع محیط، دمای مورد نظر و نیاز به دقت اندازه‌گیری است.
ابزار و تجهیزات مورد نیاز برای ساخت ترموکوپل‌ها

برای ساخت هر نوع ترموکوپل، تجهیزات و ابزار زیر ضروری است:

سیم ترموکوپل با آلیاژ مربوط به نوع مورد نظر
سوکت یا کانکتور مناسب (Mini Connector)
ابزار سیم‌لخت‌کن و پیچ‌گوشتی
شیرینگ حرارتی برای محافظت از محل اتصال
منبع حرارتی یا دستگاه جوش آرگون (برای انواع صنعتی)
مولتی‌متر جهت تست و کالیبراسیون
لوله محافظ (سرامیکی یا استیل) برای کاربردهای دمای بالا
مواد عایق حرارتی مانند آلومینا یا زیرکونیا

آموزش ساخت ترموکوپل نوع K گام‌به‌گام

ترموکوپل K یکی از متداول‌ترین و پرمصرف‌ترین انواع ترموکوپل‌ها در صنایع است. این ترموکوپل از دو فلز نیکل-کروم (NiCr) و نیکل-آلومینیوم (NiAl) تشکیل شده و محدوده دمایی آن بین −200 تا +1260 درجه سانتی‌گراد است. مقاومت بالا در برابر اکسیداسیون و پایداری در دمای بالا، این نوع را برای محیط‌های صنعتی، کوره‌ها و تجهیزات حرارتی ایده‌آل کرده است.

گام اول: آماده‌سازی سوکت و سیم‌ها

در ابتدا سوکت مینی تایپ K را با استفاده از پیچ‌گوشتی چهارسو باز کنید. سپس سیم ترموکوپل نیکل-کروم و نیکل-آلومینیوم را آماده کرده و با استفاده از سیم‌لخت‌کن، عایق خارجی کابل را حدود ۲ سانتی‌متر جدا نمایید.

گام دوم: اتصال سیم‌ها

دو سیم داخلی، معمولاً قرمز و مشکی، باید به قطب‌های مثبت و منفی کانکتور متصل شوند. در این مرحله دقت کنید که رنگ‌بندی طبق استاندارد بین‌المللی رعایت شود تا خطای قطبیت در اندازه‌گیری ایجاد نگردد.

گام سوم: آماده‌سازی نوک سنسور

نوک سیم‌ها را به‌صورت پیچ‌خورده به هم متصل کرده و سپس با استفاده از حرارت (فندک یا هویه) شیرینگ را منقبض کنید تا اتصال عایق شود. این بخش همان نقطه گرم ترموکوپل است که در معرض دمای مورد اندازه‌گیری قرار می‌گیرد.

گام چهارم: تست و کالیبراسیون

برای اطمینان از صحت عملکرد، ترموکوپل ساخته‌شده را به مولتی‌متر متصل کنید و در معرض دماهای مختلف قرار دهید. ولتاژ خروجی باید با جدول کالیبراسیون ترموکوپل K مطابقت داشته باشد.

آموزش ساخت ترموکوپل نوع J گام‌به‌گام

مرحله اول: انتخاب و آماده‌سازی سیم‌ها

سیم‌های آهن و کنستانتان را با قطر مناسب و خلوص بالا انتخاب کنید. سطح سیم‌ها را با سمباده نرم تمیز کنید تا هیچ آلودگی یا اکسیداسیونی وجود نداشته باشد.

مرحله دوم: جوشکاری اتصال گرم

دو سر سیم‌ها را با دستگاه جوش آرگون به هم متصل کنید. جوش باید دقیق و بدون نقص باشد تا دقت اندازه‌گیری حفظ شود. از ایجاد حباب یا نقاط سرد در جوش خودداری نمایید.

مرحله سوم: عایق‌کاری و محافظت

ترموکوپل ساخته‌شده را درون لوله محافظ سرامیکی یا استیل قرار دهید و فضای خالی بین سیم‌ها را با مواد عایق مانند آلومینا پر کنید. این مرحله مانع از تماس سیم‌ها و بروز خطا در قرائت دما می‌شود.

مرحله چهارم: عملیات حرارتی و کالیبراسیون

برای بهبود خواص الکتریکی و کاهش تنش مکانیکی، ترموکوپل را در دمای مناسب (حدود 700 تا 800 درجه سانتی‌گراد) آنیل کنید. سپس با استفاده از یک ترموکوپل استاندارد، دقت خروجی را بررسی نمایید.
آموزش ساخت ترموکوپل نوع S گام‌به‌گام

ترموکوپل نوع S از آلیاژهای گران‌قیمت پلاتین (Pt) و رودیوم (Rh) تشکیل شده و برای اندازه‌گیری دماهای بسیار بالا تا حدود 1600 درجه سانتی‌گراد به کار می‌رود. پایداری طولانی‌مدت و مقاومت در برابر خوردگی، این نوع را برای صنایع متالورژی، آزمایشگاه‌ها و کوره‌های ذوب مناسب می‌کند.

گام اول: انتخاب مواد اولیه

از سیم‌های پلاتین خالص و آلیاژ پلاتین-رودیوم ۱۰٪ استفاده کنید. خلوص بالا و کیفیت سطح سیم‌ها نقش مهمی در دقت نهایی دارد.

گام دوم: برش و عایق‌کاری

سیم‌ها را به طول مورد نیاز برش داده و هر جفت را با لوله‌های عایق از جنس زیرکونیا بپوشانید تا از اتصال کوتاه جلوگیری شود.

گام سوم: جوشکاری دقیق با آرگون

نوک سیم‌ها را با استفاده از دستگاه جوش آرگون به‌صورت نقطه‌ای و تمیز به هم متصل کنید. جوش باید یکنواخت و بدون اکسید باشد تا اختلاف دمای ناخواسته ایجاد نکند.

گام چهارم: قرارگیری در لوله محافظ

سیم‌های جوش داده‌شده را درون لوله‌ای از جنس آلومینا یا استیل ضدزنگ قرار دهید. فضای خالی را با پودر عایق پر کنید تا لرزش یا شوک حرارتی به اتصال آسیب نرساند.

گام پنجم: کالیبراسیون نهایی

ترموکوپل نوع S را در یک کوره دما بالا قرار داده و خروجی آن را با ترموکوپل استاندارد مقایسه کنید. تنظیم دقیق منحنی کالیبراسیون در این مرحله ضروری است.

آموزش ساخت ترموکوپل نوع T گام‌به‌گام

ترموکوپل نوع T از مس (Cu) و کنستانتان (Cu-Ni) ساخته شده و محدوده دمایی آن بین −200 تا +350 درجه سانتی‌گراد است. دقت بالا در دمای پایین و مقاومت در برابر رطوبت، این نوع را برای کاربردهای سردخانه‌ای، محیط‌های مرطوب و سیستم‌های سرمایشی مناسب ساخته است.

گام اول: آماده‌سازی سیم‌های مس و کنستانتان

دو سیم با قطر یکسان از جنس مس و کنستانتان انتخاب کنید. سطح آن‌ها را از هرگونه آلودگی و چربی پاک نمایید.

گام دوم: اتصال و لحیم‌کاری

انتهای دو سیم را به‌صورت زاویه‌دار برش داده و با استفاده از لحیم قلع یا نقره به هم متصل کنید. از ایجاد حفره یا اتصال ناقص در محل لحیم خودداری کنید.

گام سوم: عایق‌کاری و محافظت

محل اتصال را با عایق حرارتی مناسب بپوشانید تا از اکسید شدن و تماس ناخواسته جلوگیری شود. در صورت استفاده در محیط مرطوب، لایه محافظ اضافی توصیه می‌شود.

گام چهارم: تست و کالیبراسیون

برای بررسی عملکرد، اتصال گرم را در آب جوش و اتصال سرد را در یخ قرار دهید. ولتاژ خروجی باید مطابق با جدول مشخصات ترموکوپل T باشد. در صورت اختلاف، لحیم یا قطبیت را بررسی کنید.

نکات کلیدی در ساخت ترموکوپل‌ها

همیشه از مواد با خلوص بالا و سیم‌های مخصوص ترموکوپل استفاده کنید.
اتصال جوش باید مقاوم و یکنواخت باشد تا افت ولتاژ موضعی ایجاد نکند.
در هنگام نصب، سیم‌ها را از منابع نویز الکتریکی دور نگه دارید.

از عایق‌های مناسب با دمای کاری استفاده شود تا در اثر حرارت تخریب نگردند.
ترموکوپل‌ها را به‌صورت دوره‌ای کالیبره کنید تا خطای اندازه‌گیری به حداقل برسد.
برای محیط‌های خورنده از لوله محافظ سرامیکی یا استیل ضدزنگ بهره ببرید.

• المنت در لاله زار

• رابط ترموکوپل

• سیم کروم نیکل

• المنت سوپرهیتر