Termokupl Nedir? Çalışma Prensibi, Yapısı, Özellikleri ve Çeşitleri
Termokupl nedir: Termokupl veya ısıl çift, bir tür sıcaklık sensörüdür. Termokupl iki farklı metal alaşımının uçlarının kaynak yapılması ile üretilmiş olan ve sıcaklığı ölçmeye yarayan bir cihazdır. Bunlar içinde elektronik dünyasının en çok kullandığı sensörlerden birisi termokupldur.
Termokupl sıcak nokta ile soğuk nokta arasında bulunan sıcaklık farkından oluşmaktadır. Termokuplda oluşan elektrik akımı, bileşim noktasının sıcaklığına bağlıdır. Bu durumda metallerin farklı elektriksel ve termik özelliklerinden ileri gelir. Çıkış uçlarında mikro volt ile mili volt düzeyinde bir gerilim oluşmaktadır.
Termokupl Yapısı
Termokupl basit yapılıdır. Oldukça sağlamdır ve maliyetleri de düşüktür. Bu nedenle endüstride de sıcaklık ölçmek için kullanılır. Termokupl sıcaklık ölçüm cihazı 1821′ de Seebeck tarafından bulunmuştur.
- Eleman teli
- İzolatör
- Primer
- Koruyucu kılıf
- Bağlantı klemensi
- Bağlantı kafası
- Flaş veya rekor gibi malzemelerden oluşur.
Termokupl imalatında bakır, demir, nikel, krom, platin ve radyum gibi özel metaller kullanılır. Termokupl kullanıldığı metallere göre -200 ile + 2320 0C’ a kadar ölçüm yapılabilir.
Termoelektrik bir cismin ısı ve elektrik enerjisi ilişkisidir. Isı ve elektrik enerjisi birbirine dönüşebilir. Elektrik enerjisinin ölçümünden ısı enerjisi ölçülebilir. Ölçüm işlemi farklı sıcaklıklardaki iki metal telin uçları bağlanarak oluşturulan bir konstrüksiyona sahiptir. Bağlı uçlara sıcak nokta veya referans noktası denir. Termokupl gerilimi, sıcak nokta ile soğuk nokta arasındaki gerilim farkından oluşur. Devrede üretilen gerilim sıcaklık farkı ile doğru orantılıdır. İki bağlantıda aynı sıcaklıkta ise herhangi bir gerilim üretmez.
Termokupl Çalışma Prensibi
Bütün iletkenler ısıtıldıkları zaman içlerinde bulunan elektronlar da bir hareketlenme oluşur. Ancak bu hareketlenme çeşitli iletkenler arasında farklılık gösterir. Bu maddenin ayırt edici özelliklerindendir.
İki farklı iletkenin birer uçları demir ve bakır konstantan birleşim noktaları ısıtılır. Böylece iki metal uçları arasında potansiyel bir fark oluşur. Boşta kalan uçlarına hassas bir voltmetre bağlanır. Birleştirilen uc sıcaklık ile orantılı olarak voltmetrede mV’ lar mertebesinde bir DA gerilim elde edilir. Elde edilen gerilimin değeri kullanılan metallerin sıcaklığa verdiği tepki ile orantılıdır. Meydana gelen potansiyel fark istenilen sıcaklık değerlerini ölçer.
Termokupl iki değişik metal ya da alaşım olan tel olmasına rağmen endüstride çıplak bir şekilde kullanılmaz. Mekanik darbeler göz önüne alınarak özel koruyucu bir kılıf içerisinde kullanılır. Tellerin iki farklı kutupta olması sebebi ile seramik izolatörler ile izole edilirler.
Termokupl Kullanım Alanları
Termokupllar -200 ºC ile +2500 ºC arasında çalışabildiklerinden endüstride en çok tercih edilen ısı kontrol elemanlarıdır. Yüksek sıcaklıkların ölçülmesinin istenildiği yerlerde, endüstri tesislerindeki yüksek sıcaklıkta çalışan kazanların ısı kontrolünde kullanılırlar.
Termokupl Sağlamlık Testi
Termokuplun sağlamlık testi avometre ile yapılır. Avometre milivolt kademesine alınır. Termokuplun uçları avometrenin prop uçlarına tutturulur. Termokuplun ucu bir ısı kaynağı ile ısıtılır. Avometrenin ölçtüğü gerilim değerinde değişim olup olmadığı gözlenir. Gerilim değişimi varsa termokupl sağlamdır.
Termoelektrik Etkiler
Bir elektrik devresinin birden fazla metal ile oluştuğunu düşünelim. Bu iki telin eklemleri farklı sıcaklıklarda ise devrede EMK (elektro motor kuvvet) oluşur ve akım geçer. Üretilen EMK’ ne termoelektrik EMK denir. Isıtılan iki metalin birleştiği yer yani eklem de bir termokupldur.
Şekilde görüldüğü gibi iki metal tel uçları birbirine kaynatılmıştır. Üzerine de koruyucu kılıf geçirilmiştir. Bu uç ölçüm yapılacak cismin üzerine yerleştirilmiştir. Tellerin bağlı olmayan diğer iki ucu termokupl devresine gitmektedir. Eğer bağlantının biri diğerinden faklı sıcaklığa sahip olursa elektrik akımı geçmeye başlar. Elektrik akımının geçmesi, yani kollar arasında gerilim farkı oluşmuştur. Bu değer voltmetre ile ölçülür. Voltmetre sıcaklık ölçü aleti gibi kalibre edilirse probun ölçmüş olduğu değer, göstergede doğrudan sıcaklık olarak görülür.
Termokupl Çeşitleri
Tip termokupllar olarak sınıflandırılır. Termokupllar
- Mineral izoleli termokupllar
- Düz tip termokupllar
- L tipi termokupllar
- Portatif termokupllar
- Diğer tip termokupllar
- Bayonet
Düz Tip Termokupllar
Düz tip termokupllar -200 0C’den 2320 0C’ye kadar değişik proseslerde kullanılır. Termokuplun ömrünü uzatmak için proses koşulları iyi belirlenmelidir.
L Tipi Termokupllar
L tipi termokupllar metal eriyiklerinin ve tuz banyolarının sıcaklık ölçümlerinde kullanılır. Bu proseslerde L tipi termokupl kullanılmasının amacı, termokupl kafasını ortama açık olan banyo üzerindeki sıcaklık ve korozif ortamdan korumak içindir.
Portatif ve Diğer Tip Termokupllar
Portatif tip termokupllar hem yüzey hem de ortam sıcaklıklarının ölçümünde çok çeşitli proseslerde kullanılır. Doğru ölçüm alınabilmesi için termokupl boyu dış koruyucu çapının minimum 6–10 katı olmalıdır. Portatif tip termokupllar genel olarak sabit kablolu olarak imal edilir.
Bayonet tip termokupllar basit proseslerde kullanılan bir termokupldur. Sabit kablolu olarak üretilir. Termokupl, sızdırmazlık özelliğine sahip değildir. Bundan dolayı rutubetli ortamlarda ve sıvılarda kullanılmaz. Genelde metal bloklara açılan bir deliğe daldırılarak veya metal yüzeyine temas ettirilerek kullanılır.
Mineral İzoleli Termokupllar
Mineral izoleli termokupllar –40 ile +1600 °C’ye kadar çok değişik proseslerde kullanılır. Tek veya çift elemanlı termokupl eleman telleri;
ince bir metal koruyucu içine yüksek saflıkta metal oksit tozu ile sıkıştırılarak izole edilmiştir. Küçük çaplarda ve bükülebilir olmasından dolayı birçok proseslerde ve portatif uygulamalarda kullanılır.
- Çeşitli makineler, tanklar, boru hatları, laboratuvar uygulamalarında,
- Hava, su, yağ ve gaz gibi sıvı ve gazlı ortamlarda, enerji santralleri,
- Basınçlı kaplar, reaktörler ve kimya endüstriler de kullanılır.
Sıcaklık limitleri içinde çalışabilecekleri ortamlarda bükülebilir özelliğinden dolayı kablo gibi dolaştırılabilir. Tünel fırınlarda hareket hâlindeki bir malzeme sıcaklığı veya fırın içi sıcaklık dağılımı ölçümünde kullanılır.
Termokupl Seçimi
- Sıcaklık aralığı
- Termokupllun ya da koruyucu kılıf malzemesinin kimyasal maddelere karşı dayanıklılığı
- Aşınmaya veya titreşimlere olan dirençleri
- Kurulum gereksinimleri. (var olan bir cihazla uyumluluk gerekebilir, var olan mekanik yapı dalma boyunu, kılıf çapını vb. belirleyebilir.)
Termokupl Transmiterleri
Termokuplun bağlandığı ve çıkışında 4-20mA ve diğer elektriksel sinyaller üreten cihazlardır. Günümüzde yapılan transmiterler çok yönlü olmaktadır. Birden çok çeşit termokupl bağlanabilmekte içerisinde soğuk kavşak dengeleme elamanı bulunur. Çıkışında analog dönüşümlere yer vermektedir (4-20mA ve 1-5V gibi). Ayrıca standart haberleşme protokollerini içeren sayısal işaretler üretmektedir.
Termokupl Fiyatları
Yapısı, modeli ve markasına göre termokupl fiyatları değişmektedir.
Bir yanıt yazın