2. Termokuplun yapısı
Birer uçları birbirine bağlanmış iki farklı metalin (demir ve konstantan gibi) birleşim yüzeyleri ısıtılarak elektrik akımı elde etmede kullanılan cihazlara termokupl denir. Termokupllar -200°C ilâ +2000°C arasındaki sıcaklık ölçümlerinde kullanılan güvenilir ve ekonomik endüstriyel algılayıcılardır. Termokuplda oluşan elektrik akımı, birleşim noktasının sıcaklığına bağlı olup, metallerin farklı elektriksel ve termik özelliklerinden ileri gelir. Başka bir deyişle, yüksek sıcaklık olan bölümdeki elektronlar yüksek termik enerji içermekte ve bu elektronlar soğuk bölgeye doğru hareket etmektedir. Bu işlem sonucunda ise çıkış uçlarında mikrovolt ile milivolt düzeyinde bir gerilim doğmaktadır.
Termokuplların ölçüm yapan kısmı açık (çıplak) olarak fırın içine konmaz. Çünkü, oksidasyon ve diğer dış etkenler elemanı çabuk bozar. Bu nedenle koruyucu boru (kılıf) içine yerleştirilir. Termokuplun ısıya maruz kalan kısmını koruyan silindirik yapılı tüp 1200 °C a kadar metalden, 1200 °C un üzerindeki sıcaklığın söz konusu olduğu yerlerde ise seramik malzemeden üretilir.
Koruyucu tüplerin bağlandığı alüminyum dökümden üretilmiş kafa kısmında termokupl telleriyle kompanzasyon (dengeleme) kablosunun bağlantılarının yapıldığı terminaller bulunur.
Termokuplda üretilen gerilimin, ölçümü yapan cihaza kadar ulaştırılmasında özel yapılı kablolar kullanılır. Kullanılan kabloların yalıtkan tabakası ısıya dayanıklı silikon-kauçuk, cam elyafı vb. gibi malzemelerden üretilir. Termokupl seçimi rastgele değil, ölçülecek olan sıcaklığın değeri gözönüne alınarak yapılır.
Şöyle ki; plastik üretim endüstrisinde sıcaklık 0 ilâ 400 °C arasında, demir çelik sanayiindeki sıcaklık ise 0 ilâ 1800 °C arasındadır. Bu sıcaklık farklılığı nedeniyle seçilecek termokupl da ayrı tipte olacaktır. Örneğin düşük sıcaklıkların ölçümünde kromel-konstantan, demir- konstantan, bakır-konstantan ikilisiyle yapılmış termokupllar kullanılır.
3. Uygulamada Kullanılan Bazı Termokupl Tipleri
Bakır-konstantan birleşimi termokupl Demir-konstantan birleşimi termokupl Nikel krom-nikel birleşimi termokupl Platin radyum-platin birleşimi termokupl Kromel-konstantan birleşimi termokupl Kromel-alumel birleşimi termokupl
4. Çeşitli Tip Termokuplların Kullanıldığı Sıcaklıklar
Termokupl tipi Sıcaklık
Cu-CuNi -200 ilâ +300 °C
Fe-CuNi -200 ilâ +800 °C
NiCr-Ni 0 ilâ +1200 °C
5. Termokuplların Kullanım Alanları
Termokupllar uygulamada çok yüksek sıcaklıkların ölçülmesinde kullanılır. Yani, demir-çelik, çimento, seramik, cam, kimya, petrol, gıda, kâğıt vb. sektörlerde termokupllu sıcaklık ölçme düzeneklerine rastlarız..
6. Pirometreler
Termokupl ve skala taksîmatı °C olarak bölümlendirilmiş bir mikrovoltmetrenin birleşiminden oluşmuş cihazlardır. Seyyar olarak yüksek sıcaklıkların ölçülmesinde kullanılır. Günümüzde üretilen dijital temelli ölçme cihazlarıyla birlikte analog esaslı pirometreler uygulamadan kalkmıştır.
Not: Piro, ateşten gelen anlamını taşır.
7. Rezistans (direnç) tipi sıcaklık sensörleri
Direnç değişimine göre sıcaklık ölçümünde kullanılan metaller genellikle, platin ve nikeldir. Bu metallerin avantajı direnç değişim karakteristiklerinin iyi olmasıdır. Başka bir deyişle platin, yüksek özdirence sahip olması nedeniyle değil, çalışmasındaki dengesi sebebiyle direnç termometrelerinde kullanılan standart bir metaldir. Platin ve nikelden yapılmış rezistans termometrelerin özellikleri şöyledir:
PT100
Ölçme sahası -200 ilâ +550 C°
Direncin değişimi (W /°C) 0,42...0,39...0,32
NI 100
Ölçme sahası -60 ilâ +180 C°
Direncin değişimi (W /°C) 0,47...0,55...0,81
8. Yarı İletken Maddelerden Yapılan Isıya Duyarlı Devre Elemanları
Yarı iletken temelli sıcaklık algılama sensör ve transdüserleri germanyum, silisyum gibi maddelerden üretilirler. Yapı olarak mercimek kondansatör ya da plastik gövdeli transistörlere benzerler. PTC, NTC, termokupl gibi elemanlarla çok düşük sıcaklık değişimlerini doğru olarak algılamak mümkün değildir. İşte bu noktadan hareketle hassas sıcaklık algılama işlemlerinde yarı iletkenlerden yapılmış kaliteli elemanlar kullanılır.
9. Yarı İletkenden Yapılmış Isıya Duyarlı Eleman Örnekleri
I. LM 35 (Kılıf 1): Isıya bağlı olarak gerilim üretir. -55°C ilâ +l50°C luk sıcaklıkların algılanmasında kullanılır. Her 1°C luk ısı artışında yaklaşık 10 milivolt üretir (şekil 4.7).
II. LM235 (Kılıf 2): Isıya bağlı olarak gerilim üretir. -40°C ilâ +125°C luk sıcaklıkların algılanmasında kullanılır. Her 1°C luk ısı artışında yaklaşık 10 milivolt üretir (şekil 4.7).
B. Termistörlü Sıcaklık Kontrol Devreleri
Endüstriyel uygulamalarda sıcaklık derecesinin ölçülmesi için bir çok düzenek mevcuttur. Sıcaklık ölçümünde kullanılan bazı elemanlar: PTC, NTC, yarı iletken ısı sensörü, dıştan ısıtmalı bimetal, direnç teliyle ısıtmalı bimetal, kuyruklu (gazlı) termostat ve termokupldur.
C. Motor ve Transformatör Gibi Aygıtların Aşırı Sıcaktan Korunması
Üç fazlı asenkron motorların büyük güçlü ve pahalı modellerinin arızalanmasını (sargılarının yanmasını) önlemek için resim . Korunacak motorun statorunun oyuklarına yerleştirilmiş olan sargıların arasına konulan termistörler yüksek sıcaklık oluşması durumunda elektronik devreyi çalıştırarak motorun durmasını sağlar. Kontak Noktasından bu konuda destek alabilirsiniz.
Küçük güçlü ve ucuz tipdeki motorlarda termistörlü koruma sistemi yaygın değildir. Bu yöntem daha çok büyük güçte, hassas ve pahalı motorların korunmasında kullanılmaktadır.
www.kontaknoktasi.com.tr
| 