Termokupl Nedir ?

Güncelleme 16/08/2024

Termokupl’lar -200°C ile 2320°C arasında  ölçüm yapmamızı sağlarlar

Termokupllar basit, sağlam ve düşük maliyetli oldukları için endüstride en sık kullanılan sıcaklık ölçüm sensörleridir. Termokupl 1821 yılında  Seebeck tarafından icat edildi.

Bir termokupl, İki farklı iletken telin birlikte uç kısmında  kaynatılmasıyla oluşur. Kaynatılan nokta sıcak nokta, açık kalan iki uç  soğuk nokta (veya referans noktası) olarak adlandırılır. Bu iki nokta arasındaki sıcaklık farkına orantılı olarak oluşan ve termoelektrik voltaj ya da Seebeck voltajı da denen mV seviyelerindeki bir gerilimin varlığı termokuplların sıcaklık ölçümünde geniş bir şekilde kullanılmasını sağlamıştır. Termokupllun sıcak noktası ve soğuk noktası arasındaki sıcaklık dağılımı nasıl olursa olsun uretilen gerilim, sıcak ile soğuk nokta arasındaki sıcaklık farkına oranlıdır.

Soğuk noktanın sıcaklığı önemlidir. Sıcak nokta aynı kalmak kaydı ile soğuk nokta sıcaklığı değiştiği takdirde farklısıcaklıklar okunacaktır. Bu nedenle termokupl mV tablolarındaki değerlerde standardizasyon sağlamak icin ölçülen sıcaklık karşılığı mV değerleri soğuk noktanın 0°C’de tutulması ile elde edilmişllerdir

Termokupllar iki farklı metal alaşımın uçlarının kaynaklanması ile elde edilen bir sıcaklık ölçü elemanıdır. Kaynatılan nokta SICAK NOKTA, açık kalan iki uç SOĞUK NOKTA olarak adlandırılır. Termokupl sıcak nokta ile soğuk nokta arasındaki sıcaklık farkından oluşur. Sıcaklık farkına orantılı olarak soğuk nokta uçlarında mV değerlerinde gerilim üretilir. Sıcak nokta ile soğuk nokta sıcaklık dağılımı nasıl olursa olsun üretilen gerilim sıcak ile soğuk nokta arasındaki sıcaklık farkına orantılıdır

Sıcak nokta ile soğuk nokta arasındaki sıcaklık farkı termokupl üzerinde gerilim (EMF) yaratır.

Sıcak nokta sıcaklığı aynı kalmak koşulu ile soğuk nokta sıcaklığı değiştiğinde farklı sıcaklıklar okunur. Bu nedenle mV tablolarındaki değerlerde standart sağlamak için ölçülen sıcaklık karşılığı mV değerleri soğuk noktanın 0°C’de tutulması ile elde edilmiştir.

Örneğin 200°C’ye karşılık gelen mV değeri, termokupllun sıcak noktası 200°C’de, soğuk nokta 0°C’de iken uç noktada ölçülen mV değeridir.

Termokupllar (Isıl çift) iki farklı metal veya alaşım tel olmasına rağmen endüstride genelde çıplak olarak kullanılmazlar. Prosesin şartları (mekanik darbeler, fiziksel ve kimyasal özellikler) göz önüne alınarak özel koruyucu kılıflar içinde kullanılır.

Eleman telleri iki farklı kutuplarda olduğundan birbirlerinden seramik izolatörler ile izole edilirler.

Örneğin yukarıda 3 numaralı olarak gösterilen ve K tipi olarak da bilinen termokuplun herhangi bir sıcaklıkta vermesi gereken gerilim değerini hesaplayalım. Daha önce düzenlenmiş termokupl tablolarına bakılarak da bu değer bulunabilir ama biz daha pratik bir yöntem olan hesaplama ile bu işlemi gerçekleştireceğiz.

Sıcaklık ölçüm aralığı : 0 °C-1300 °C

Çıkış gerilimi : 0 mV-53 mV

olarak tablodan okunur. Daha sonra derece başına düşecek mV değeri ;  53 mV/1300 °C  işlemiyle hesaplanır. Sonuç 0,0407 mV/°C ‘dir. Şimdi 80 °C’de okunacak gerilim değeri için bu sonucu 80 ile çarpalım. 0,0407×80=3,26 mV  elde edilir.

Termokupl yapısal olarak incelendiğinde;

1- Bağlantı kafası
2- Bağlantı klemensi
3- Koruyucu tüp
4- Eleman teli
5- izolatör
6- Primer (İç koruyucu)
7- Flanş veya rekor gibi malzemelerden oluşur.

Rezistans termometre koruyucu kılıflarının tutturulduğu Alüminyüm döküm kafa içine inset iki vida ile yay sıkıştırmalı olarak tutturulur. Yay sıkıştırmalı olarak monte edilmesiyle titreşimden kaynaklanan problemler minimuma indirilmiş olur. Ayrıca genleşmeden dolayı olabilecek sıkıntılar giderilmiş olur ve daha iyi bir ısı iletimi sağlanmış olur.

Genelde rezistans termometrelerde B tipi alüminyum döküm kafalar kullanılır. İstendiğinde C tipi kafada kullanılır. Kafalar DIN 43729 standardına uygundur.

TERMOKUPL STANDARDI

Bu katalogdaki termokuplların EMF (mV) karakteristikleri DIN 43710 ve IEC-584 standartlarına uygundur. İstenildiğinde diğer standart özelliklerinde termokupllarda ORDEL tarafından üretilir. EMF (mV) tabloları termokupl genel bilgiler bölümünde verilmiştir.

BAĞLANTI KAFASI

Termokupl koruyucu kılıflarının bağlandığı alüminyum döküm kafa içinde seramik bağlantı klemensine eleman telleri ve kompanzasyon kabloları (+) ve (-) uçları doğru bir şekilde bağlanır. Kafalar DIN 43729 standartlarına uygundur. Standartlarda A tipi büyük, B tipi küçük kafa kullanılır. Alüminyum döküm kafalar maksimum 200° C’ye kadar kullanılır. Kafa sıcaklığı 200°C’yi geçmemelidir. Kafaların koruma sınıfı IP67’dir. Standart kafa dışında istendiğinde EX-PROOF kafa veya özel kafa’da üretilir.

ELEMAN TELLERİ

DIN 43710 ve IEC-584 standartlarında endüstride en çok kullanılan eleman telleri şunlardır.

İki farklı metal veya ametalin uçlarını kaynak yapıp, diğer uçlarını açık bırakınız. Kaynak ucu (sıcak nokta) T2 sıcaklığında, diğer açık uç (soğuk nokta) T1 sıcaklığında olsun. Bu durumda açık uçlara (soğuk nokta) bağlayacağımız mV metrede belli bir düzeyde sapma olur ve mV değeri ölçülür. Sıcak nokta (T2) ile soğuk nokta (T1) arasındaki sıcaklık farkına oranlı metallerin termoelektriksel özellikleri nedeniyle bir elektron akımı oluşur ve soğuk uçta bir potansiyel farkı meydana gelir.

Termokupl ile örneğin bir fırının T2 sıcaklığını ölçmek istiyorsak, bu durumda T1 sıcaklığı değiştiği oranda soğuk noktada ölçülen mV değeri değişecektir. Bu değerin komponse edilmesi gerekir. mV sıcaklık tablolarında sıcaklıklar karşısındaki mV değerleri soğuk nokta 0°C de tutulduğu anda ölçülen mV değeridir. Elektronik cihaza klemensler noktasında bağlanan termokuplun bu noktadaki sıcaklığa karşılık gelen mV değeri, termokuplun soğuk noktasına otomatik olarak ilave edilir. Bu düzeltmeye ortam sıcaklık kompanzasyonu denir.

TERMOKUPL ARTILARI

*Düşük maliyet.

*Geniş sıcaklık aralığı

*Makul kısa tepki süresi

*Makul tekrarlanabilirlik ve doğruluk.

TERMOKUPL EKSİLERİ

*Bazı uygulamalar için doğruluk yeterli olmayabilir ,

*Duyarlılığı düşük, genellikle 50 mV / ° C (28 mV / ° F) veya daha azdır.

*Nonlineerlik rahatsız edici olabilir. Neyse ki, her bir tel malzeme için ayrıntılı kalibrasyon eğrileri genellikle satıcılardan temin edilebilir

TERMOKUPL KALİBRASYONU

Termokuplun bağlantı noktalarından kaynaklı oluşan termoetkilerin ölçüm hatasına yol açmasını engellemek için buz banyoları ile kalibrasyon yapılır.

Bağlantı kablosu bakırın, C metal alaşımına bağlandığı noktadaki termoetkinin çıkış gerilimini etkilememesi için buz banyosu kullanılır. Buzun sıcaklığı 0 ºC olduğu için bu birleşim noktasında bir gerilim oluşmayacaktır. Böylece sadece J1 noktasındaki yani ölçülecek değerin gerilimi çıkışa aktarılacaktır.