Termocüt nədir və necə işləyir

?Termocüt nədir

Termocüt (Thermocouple) müxtəlif sənaye sahələrində temperaturun ölçülməsi üçün ən geniş istifadə olunan sensorlardan biridir. Bu sensor iki müxtəlif metalın birləşdirilməsi prinsipi əsasında işləyir və mühitin və ya avadanlığın temperaturunu ölçmək üçün istifadə olunur.

Sadə quruluşu, münasib qiyməti, sürətli cavab müddəti və çox yüksək temperaturları ölçmək qabiliyyəti sayəsində termocütlər polad, sement, şüşə, neft-kimya, elektrik stansiyaları, qida, plastik, tökmə və yüzlərlə digər sənaye tətbiqində geniş istifadə olunur.

Bir çox digər temperatur sensorlarından fərqli olaraq, termocüt temperaturu ölçmək üçün ayrıca enerji mənbəyinə ehtiyac duymur. İki birləşmə nöqtəsi arasında temperatur fərqi yarandıqda, çox kiçik elektrik gərginliyi əmələ gəlir. Bu xüsusiyyət termocütləri sənayedə temperatur ölçülməsi üçün praktik və etibarlı sensorlardan birinə çevirir.

Termocütün tarixi

1821-ci ildə alman fiziki Tomas Yohann Zebek (Thomas Johann Seebeck) müəyyən etdi ki, iki müxtəlif metal bir-birinə birləşdirildikdə və onların birləşmə nöqtələri müxtəlif temperaturlarda olduqda, elektrik potensial fərqi yaranır. Bu hadisə bu gün “Zebek effekti” (Seebeck Effect) adlanır və müasir termocütlərin iş prinsipinin əsasını təşkil edir.

Bu kəşfdən sonra müxtəlif sənaye sahələrində temperaturun ölçülməsi üçün termocüt texnologiyasından istifadə edilməyə başlanıldı. Bu gün isə IEC 60584 və ANSI MC96.1 kimi beynəlxalq standartlar müxtəlif termocüt tiplərinin xüsusiyyətlərini və texniki göstəricilərini müəyyən edir

Termocüt necə işləyir

Termocüt müxtəlif materiallardan hazırlanmış iki metal naqildən ibarətdir. Bu iki naqil bir nöqtədə birləşdirilir və həmin nöqtə isti birləşmə (Hot Junction) adlanır.

Naqillərin digər ucları temperatur kontrolleri və ya temperatur göstəricisi kimi ölçmə cihazına qoşulur. Bu tərəf soyuq birləşmə (Cold Junction) adlanır.

İsti birləşmə yüksək temperatura məruz qaldıqda, soyuq birləşmə isə daha aşağı temperaturda qaldıqda, iki nöqtə arasındakı temperatur fərqi nəticəsində çox kiçik, millivolt səviyyəsində elektrik gərginliyi yaranır.

Temperatur kontrolleri bu gərginliyi ölçür və standart cədvəllərdən istifadə edərək onu temperatur göstəricisinə çevirir.

Bu səbəbdən termocüt siqnal yaratmaq üçün ayrıca elektrik qidalanmasına ehtiyac duymur

Seebek effekti (Seebeck Effect)

Seebek effekti termocütün iş prinsipinin əsasını təşkil edən ən mühüm fiziki prinsiplərdən biridir.

İki müxtəlif metal bir-birinə birləşdirildikdə və onların iki birləşmə nöqtəsi arasında temperatur fərqi yarandıqda, metallardakı elektronların hərəkəti fərqli olur.

Elektronların bu fərqli hərəkəti nəticəsində elektrik potensial fərqi, yəni gərginlik yaranır.

Temperatur fərqi artdıqca, termocütün çıxış gərginliyi də artır.

Yaranan gərginlik çox kiçik olduğuna görə, sənaye temperatur kontrollerlərində bu siqnalı dəqiq ölçmək üçün yüksək dəqiqlikli gücləndirici sxemlərdən istifadə olunur.

Termocütün əsas hissələri

Sənaye termocütü adətən aşağıdakı əsas hissələrdən ibarət olur:

İsti birləşmə (Hot Junction)

Termocütün ən mühüm hissəsidir və birbaşa ölçülən mühitlə təmasda olur.

Bu hissənin qaynaq üsulu termocütün cavab sürətinə və ölçmə dəqiqliyinə əhəmiyyətli təsir göstərir.

Termocüt naqilləri

Termocüt naqilləri iki müxtəlif ərintidən hazırlanır.

Məsələn, K tipli termocütdə aşağıdakı ərintilərdən istifadə olunur:

Chromel

Alumel

Elektrik izolyasiyası

İki naqilin bir-birinə toxunmasının və qısaqapanmanın qarşısını almaq üçün müxtəlif izolyasiya materiallarından istifadə olunur:

Maqnezium oksidi (MgO)

Keramika

Teflon

Fiberglas

Qoruyucu örtük (Sheath)

Qoruyucu örtük sensoru aşağıdakı təsirlərdən qoruyur:

Korroziya

Zərbə

Təzyiq

Kimyəvi maddələr

Yüksək temperatur

Örtük üçün müxtəlif materiallardan istifadə edilə bilər:

Stainless Steel 304

Stainless Steel 310

Stainless Steel 316

Inconel 600

Inconel 601

Keramika

Kvars

Termocüt başlığı

Başlıq naqillərin birləşmə və qoşulma hissəsini qoruyur.

Əsas başlıq növlərinə aşağıdakılar daxildir:

Alüminium başlıq

Paslanmayan polad başlıq

Partlayışdan mühafizəli başlıq

Plastik başlıq

Termocütün üstünlükləri

Termocütlərin bir çox temperatur sensorları ilə müqayisədə əhəmiyyətli üstünlükləri vardır:

Tipindən asılı olaraq təxminən 1700°C-dək temperatur ölçmə imkanı

Çox sürətli cavab müddəti

Münasib qiymət

Sənaye mühitlərində yüksək davamlılıq

Asan quraşdırma

Uzun xidmət müddəti

Müxtəlif ölçü və konstruksiyalarda hazırlanma imkanı

Geniş termocüt çeşidi

Vibrasiyaya qarşı yaxşı davamlılıq

Uyğun qoruyucu örtük seçildikdə korroziyalı mühitlərdə istifadə imkanı

Termocütün çatışmazlıqları

Üstünlüklərlə yanaşı, termocütlərin müəyyən məhdudiyyətləri də vardır:

PT100 sensorları ilə müqayisədə bəzi tətbiqlərdə daha aşağı ölçmə dəqiqliyi

Soyuq birləşmənin kompensasiyasına (Cold Junction Compensation) ehtiyac

Kabel çəkilişi düzgün aparılmadıqda elektrik səs-küyünə həssaslıq

Çox yüksək temperaturlarda ərintilərin köhnəlməsi nəticəsində ölçmə dəqiqliyinin azalması

Termocüt növləri

Termocütlər istifadə olunan ərintilərin növünə görə bir neçə kateqoriyaya bölünür. Hər bir termocüt tipinin öz temperatur diapazonu, dəqiqliyi, korroziyaya davamlılığı və xüsusi tətbiq sahələri vardır.

Termocütün düzgün seçilməsi ölçmə dəqiqliyinə, sensorun xidmət müddətinə və avadanlığın işinə birbaşa təsir göstərir.

Aşağıda ən çox istifadə olunan termocüt növləri ilə tanış olacağıq.

Termocüt növlərinin müqayisə cədvəli