ترموکوپل نوع K یکی از پرکاربردترین ترموکوپلها در اندازهگیری دما است. این نوع ترموکوپل به دلیل دقت بالا، رنج دمایی وسیع و قیمت مناسب، در صنایع مختلف مورد استفاده قرار میگیرد. برای تبدیل مقادیر دما به ولتاژ در ترموکوپل نوع K، از جدول میلی ولت ترموکوپل نوع K استفاده میشود.
در این مقاله، به بررسی جامع این جدول و نحوه استفاده از آن میپردازیم. همچنین، یک جدول کامل از مقادیر میلی ولت برای دماهای مختلف ارائه میکنیم.
درک ساختار جدول میلی ولت ترموکوپل نوع K
جدول میلی ولت ترموکوپل نوع K از دو ستون اصلی تشکیل شده است:
ستون اول: دمای مرجع (بر حسب درجه سانتیگراد)
ستون دوم: میلی ولت (mV)
هر سطر در این جدول، به یک دمای خاص و ولتاژ مربوطه آن اشاره میکند. به عنوان مثال، در سطر اول جدول، دمای مرجع 0 درجه سانتیگراد و ولتاژ مربوطه آن 0.000000 mV است.
نحوه استفاده از جدول میلی ولت ترموکوپل نوع K
برای استفاده از جدول میلی ولت ترموکوپل نوع K، باید مراحل زیر را دنبال کنید:
دمای مورد نظر خود را در ستون اول جدول پیدا کنید.
در همان سطر، مقدار میلی ولت مربوطه را در ستون دوم مشاهده کنید.
به عنوان مثال، اگر میخواهید ولتاژ مربوط به دمای 100 درجه سانتیگراد را پیدا کنید،
باید به دنبال عدد 100 در ستون اول جدول بگردید. در همان سطر، مقدار 409.62 mV را مشاهده خواهید کرد.
بنابراین، ولتاژ مربوط به دمای 100 درجه سانتیگراد برای ترموکوپل نوع K، 409.62 mV است.
جدول کامل میلی ولت ترموکوپل نوع K
| دمای مرجع (°C) | میلی ولت (mV) |
|---|---|
| -200 | -58.8914 |
| -195 | -57.1538 |
| -190 | -55.4162 |
| -185 | -53.6786 |
| -180 | -51.9410 |
| … | … |
| 100 | 409.620 |
| 105 | 420.333 |
| 110 | 431.046 |
| 115 | 441.759 |
| 120 | 452.472 |
| … | … |
| 1300 | 8138.50 |
| 1305 | 8153.86 |
| 1310 | 8169.22 |
| 1315 | 8184.58 |
| 1320 | 8200.00 |
مهمترین مفهوم: جبرانسازی اتصال سرد (Cold Junction Compensation – CJC)
این نکتهای است که بسیاری از راهنماها به آن اشاره نمیکنند و بزرگترین منبع خطاست. تمام جداول استاندارد ترموکوپل، بر این فرض استوارند که اتصال سرد (جایی که سیم ترموکوپل به ترمینال دستگاه اندازهگیری متصل میشود) دقیقاً در دمای 0 درجه سانتیگراد (32°F) قرار دارد.
در دنیای واقعی، دمای اتاق کنترل یا تابلو برق شما هرگز صفر نیست! بنابراین، دستگاههای اندازهگیری مدرن (کنترلرها، PLCها و ترانسمیترها) یک سنسور دمای داخلی دارند تا دمای اتصال سرد را اندازهگیری کرده و ولتاژ خطا را به صورت الکترونیکی جبران کنند. این فرآیند را CJC مینامند.
راهنمای گام به گام استفاده از جدول میلی ولت ترموکوپل
بیایید با یک مثال عملی پیش برویم. فرض کنید نوک ترموکوپل شما دمای 300°C را اندازهگیری میکند و دمای محیط (اتصال سرد) 25°C است.
- پیدا کردن ولتاژ دمای اصلی (T_hot): از جدول زیر، مقدار میلی ولت برای دمای 300°C را پیدا کنید که برابر با 12.209mV است.
- پیدا کردن ولتاژ دمای مرجع (T_cold): از جدول، مقدار میلی ولت برای دمای 25°C را پیدا کنید که برابر با 1.000mV است.
- محاسبه ولتاژ نهایی: ولتاژی که دستگاه شما باید بخواند، اختلاف این دو مقدار است:
VFinal=V(Thot)−V(Tcold)V_{Final} = V(T_{hot}) – V(T_{cold})
VFinal=12.209mV−1.000mV=11.209mVV_{Final} = 12.209mV – 1.000mV = 11.209mV
بنابراین، دستگاه اندازهگیری شما در این شرایط، ولتاژ 11.209mV را از ترموکوپل دریافت میکند.
جدول میلی ولت ترموکوپل نوع K (استاندارد ITS-90)
در زیر، بخشهایی از جدول استاندارد بینالمللی برای دماهای مختلف ارائه شده است. برای دسترسی به جدول کامل در قالب PDF، میتوانید به بخش [دیتاشیتهای تخصصی] سایت مراجعه کنید.
توجه: مقادیر ارائه شده در این جدول تقریبی هستند و ممکن است
بسته به نوع ترموکوپل و شرایط اندازهگیری، کمی متفاوت باشند.
برای دقت بیشتر،
همیشه از جدول ارائه شده توسط سازنده ترموکوپل خود استفاده کنید.
در زیر، بخشهایی از جدول استاندارد بینالمللی برای دماهای مختلف ارائه شده است. برای دسترسی به جدول کامل در قالب PDF، میتوانید به بخش دیتاشیت ترموکوپل K سایت مراجعه کنید.
| دما (°C) | 0°C | +10°C | +20°C | +30°C | +40°C | +50°C |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0.000 | 0.397 | 0.798 | 1.203 | 1.612 | 2.023 |
| 100 | 4.096 | 4.509 | 4.921 | 5.332 | 5.743 | 6.154 |
| 200 | 8.138 | 8.549 | 8.960 | 9.371 | 9.782 | 10.193 |
| 300 | 12.209 | 12.617 | 13.025 | 13.433 | 13.841 | 14.249 |
| … | … | … | … | … | … | … |
| 1000 | 41.276 | 41.564 | 41.851 | 42.137 | 42.422 | 42.706 |
برای دماهای منفی:
| دما (°C) | -0°C | -10°C | -20°C | -30°C | -40°C | -50°C |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0.000 | -0.397 | -0.789 | -1.176 | -1.558 | -1.935 |
| -100 | -3.555 | -3.882 | -4.204 | -4.520 | -4.832 | -5.138 |
نکات مهم در استفاده از جدول میلی ولت ترموکوپل نوع K
از نسخه بهروز جدول استفاده کنید: جدولهای میلی ولت ترموکوپل نوع K در طول زمان بهروز میشوند. همیشه از جدیدترین نسخه جدول برای اطمینان از دقت اندازهگیری خود استفاده کنید.
دمای مرجع را در نظر بگیرید: دمای مرجع در جدول میلی ولت ترموکوپل نوع K، 0 درجه سانتیگراد است. اگر دمای مورد نظر شما از 0 درجه سانتیگراد کمتر باشد، باید از جدول مخصوص دماهای منفی استفاده کنید.
خطای اندازهگیری را در نظر بگیرید: هیچ ابزار اندازهگیری دما، کاملاً دقیق نیست. همیشه در هنگام استفاده از جدول میلی ولت ترموکوپل نوع K، خطای اندازهگیری را در نظر بگیرید.
اگر دمایی که دستگاه شما نشان میدهد با مقادیر جدول همخوانی ندارد، قبل از تعویض سنسور این موارد را بررسی کنید:
- خطا در جبرانسازی اتصال سرد (CJC): مطمئن شوید تنظیمات CJC در کنترلر شما فعال و صحیح است.
- استفاده از کابل رابط یا جبرانساز اشتباه: استفاده از سیم مسی معمولی یا کابل نوع دیگر (مثلاً نوع J) به جای کابل جبران ساز ترموکوپل نوع K، باعث ایجاد یک اتصال ناخواسته و خطای بزرگ میشود.
- پلاریته معکوس: اگر سیمهای مثبت و منفی را جابجا وصل کنید، با افزایش دما، ولتاژ کاهش مییابد. برای اطلاعات بیشتر به مقاله روش اتصال سیم ترموکوپل مراجعه کنید.
- پیری و فرسودگی سنسور (Decalibration): ترموکوپلها به مرور زمان، به خصوص در دماهای بالا، دچار فرسودگی شده و دقت خود را از دست میدهند که نیازمند کالیبراسیون دورهای ترموکوپل است.
