ترموکوپل

ترموکوپل


نحوه عملکرد  سنسور دما

یکی از تجهیزات  مهم و کاربردی در اندازه گیری دما در اکثر فعالیت های صنعتی استفاده از ترموکوپل ها و یا حسگرهای مقاومت دمایی که اصطلاحاً RTD  گفته میشود، میباشند.این تجهیزات  یک سنسور دما میباشند که برای اندازه گیری دمای مایعات با شناور شدن در آنها و در خصوص جامدات با اتصال به آنها دما را اندازه گیری میکنند.انواع  سنسور دما ها دارای مزایا و معایب مختلفی میباشند،به طور مثال افت دما در بازه های خاصی یکی از معایب آنها میباشد. این سنسورها با توجه به مزایا و معایبی که دارند جهت کاربردهای مختلفی استفاده میگردند.و انتخاب صحیح و مناسب آن ها برای کاربردهای مختلف امری بسیار مهم و حائظ اهمیت میباشد.ترموکوپل

https://elementariyan.com/

در انتخاب سنسور دما مورد استفاده برای کاربردهای مختلف عوامل مختلفی نیز حائظ اهمیت میباشد. همانطور که در جدول بالا میبینید بازه دمایی،دقت،زمان پاسخ دهی،پایداری،خطی بودن و حساسیت از جمله عوامل مهم در انتخاب سنسور دما میباشند.حال با توجه به اینکه کدام یک از این ویژگی های مذکور برای شما حائظ اهمیت میباشد میتوانید سنسور دما مناسب کاربرد خود را انتخاب نمائید.به طور مثال زمانی که انعطاف پذیری و حساسیت برای شما اولویت دارد میبایست از سنسورهای RDT استفاده نمایید.اگر قیمت و هزینه برایتان اهیمت دارد سنسورهای ترموکوپل انتخاب مناسب تری برایتان میباشد.بنابراین برای انتخاب صحیح یک سنسور دما که مناسب کاربرد شما باشد ویژگی های مختلف را باید بررسی و مقایسه نمایید.

سنسورهای  RDT  و انواع آن

اندازه گیری میزان افزایش مقاومت متناسب با افزایش دما توسط سنسورهای RDT اندازه گیری میگردد.عناصر اصلی این سنسورها معمولاً نیکل،مس و پلاتینیوم میباشد.انواع ساخته شده از جنس مس و نیکل جهت استفاده در دماهای پایین تر استفاده میگردند و همین امر سبب پایین تر بودن قیمت آنها است. سنسور دما RDT از جنس پلاتینیوم به دلیل مقاومت به خوردگی بالا،مقاومت شیمیایی بالا،بازه دمایی وسیع‌تر (۲۰۰ تا ۸۰۰ درجه سانتی گراد)، تکرار‌پذیری عالی و پایداری  خوب ،از انواع انعطاف پذیرترین سنسورها میباشند. این نوع سنسورها با مقاومت های  اسمی ۱۰۰ ، ۲۰۰ ، ۵۰۰ و ۱۰۰۰ امگا در دمای ۰ درجه سانتی گراد، وجود دارند  که سنسور دما با مقاومت ۱۰۰ امگا از یکی از انواع آن ها می باشد که با استقبال زیادی روبرو گردیده است.ترموکوپل

المنت

شناساگرهای دما در سه مدل دوسیمه ،سه سیمه و چهارسیمه وجود دارند.ولی اجزای پایه آنها مشابه است.این سنسورها میزان تغییرات در مقاومت را که تابع  تغییر دما میباشد را اندازه گیری می نماید.

شکل ،ساختار و عملکرد  یک RDT همانطور که در شکل بالا مشاهده میکنید نسبتاً ساده میباشد در این حسگرها یک سنسور (حسگر) از یک سمت به سیم هایی از جنس سرب متصل است.وظیفه پشتیبانی از این حسگر بر عهده محفظه ای از جنس سرامیک،شیشه و یا میکا میباشد و همچنین به عنوان نوعی عایق برای حسگر میباشد، که خود  این محافظ سرامیکی یا شیشه ای نیز درون محفظه ای به نام غلاف محفوظ میباشد. برای فواصل زیاد بین سنسور دما و وسیله دریافت کننده از شناساگرهای سه سیمه و برای مواردی که نیاز به دقت بالایی هست از شناساگرهای چهار سیمه استفاده میکنند.در این نوع شناساگر ها یک جفت از سرب‌ها وظیفه رساندن جریان القایی را به RTD دارند و جفت دیگر ولتاژ عبوری آن را اندازه گیری می‌کند.ترموکوپل

ترموکوپل ها

همانطور که در شکل پایین مشاهده می نمایید ترموکوپل ها ازانواع سنسور دما میباشند که از اتصال دو نوع فلز غیر مشابه که از یک سر به هم متصل شده اند تشکیل میشوند،که قادر به تولید یک ولتاژ میباشند. متداول‌ترین انواع ترموکوپل‌ها که با استانداردهای بین المللی مشخص میشوند نوع J، K، T و E هستند .سیم های ترموکوپل ها دارای کدهای رنگی خاصی هستند که نشان دهنده عناصر آنها میباشد که به طور مثال سرب مثبت و یا منفی را نمایش میدهد.در روش اندازه گیری با ترموکوپل بدلیل استفاده از دو نوع فلز غیر مشابه و اتصالات در مسیر آنها که منجر به تغییر ولتاژ میگردد احتمال بروز خطا زیاد میباشد.ترموکوپل

المنت

با اتصال دو نوع فلز غیرمشابه،تغییر ولتاژ در نقطه اتصال رخ میدهد،ترموکوبل ها با نمایش دادن این تغییر ولتاژ که تابع تغییر دما میباشد ،عمل میکنند.

ترموکوپل ها از لحاظ نوع اتصال به سه بخش تقسیم میشوند: زمینی،غیرزمینی و بدون محافظ

المنت

 

در ترموکوپل های زمینی،محل اتصال سیم ها به دیواره غلاف متصل میباشد و همین خود دلیلی برای انتقال حرارت از محیط بیرون به نقطه اتصال است و زمان پاسخگویی ترموکوپل های زمینی سریع تر از نوع سنسور دما غیر زمینی آن است زیرا انواع غیرزمینی ترموکوپل که نقطه اتصال آنها به غلاف متصل نبوده و پاسخگویی کندتر و ضعیف تری را دارد .و ترموکوپل بدون محافظ که همانطور که در شکل زیر مشاهده میکنید یکی از انواع سنسور دما هایی میباشد که نقطه اتصال آن در خارج از غلاف وجود دارد و در ارتباط مستقیم با محیط بیرون میباشد که جهت پاسخ دهی بسیار سریع از این نوع استفاده میکنند.

شکل A که نشان دهنده ترموکوپل غیرزمینی،شکل B نشان دهنده ترموکوپل زمینی و شکل C نشان دهنده ترموکوپل بدون محافظ میباشد.

با توجه به اینکه نقطه اتصال ترموکوپل بدون محافظ خارج از غلاف است ، همانطور که از نامش پیداست این سنسور دما برای محیط هایی با اثر خورندگی بالا و در محیط های با فشار بالا مناسب نمی باشد.ترموکوپل

گیرنده های سیگنال و ویژگی های آن

لازم به ذکر است که انواع سنسور دما ها میبایست به یک سیستم کنترلی متصل گردند که این سیستم میتواند برپایه PLC ویا DCS  کار کند.یکی از این روش های اتصال، اتصال مستقیم سیم های سربی سنسور دما به سیستم کنترلی میباشد.در این روش به یک کارت مبدل دمایی نیاز میباشد که این کارت ها قیمت بالایی نیز دارند.

روش دیگر  استفاده از گیرنده های دما میباشد که در فضا تعبیه میگردند و به دلیل ویژگی های خوبی همچون قیمت پایین،ایمن بودن،دقت بالا ،انعطاف پذیر بودن و… بسیار مورد استقبال قرار گرفته است.

 

دقت:سیگنالهای خروجی دارای ماهیت خاص خود میباشند که گیرنده های سیگنالی دما با هدف حفظ این ماهیت ها به کار گرفته میشوند و از دقت بسیار بالایی برخوردار هستند.

ایمن بودن و یا بسته بودن نسبت به نویز:به دلیل اینکه سیگنالهای سنسور دما بسیار پایین میباشد نسبت به نویز ها خیلی حساس هستند،گیرنده های سیگنالی میتوانند این سیگنالها را به سطح های بالاتری افزایش دهند و یا با استفاده از نوعی فیلتر از عبور نویز ها جلوگیری نمایند.

انعطاف پذیری:گیرنده های سیگنالی میتوانند با خروجی های آنالوگ و یا دیجیتال یا ماژول خود برای هشدار دادن و یا خاموشی اضطراری ترموکوپل اقدام نمایند و از این طریق یک سیستم کنترلی با انعطاف پذیری بالا را بوجود بیاورند.

قیمت مناسب و به صرفه: ترموکوپل‌ها یا RTD  ها که به طور مستقیم به کارت‌های دمایی متصل می‌شوند، گران هستند، هم از لحاظ هزینه های اپراتور،تعمیر و نگهداری؛رفع عیوب و… و هم هزینه کارت های دما به همین دلیل  استفاده از گیرنده‌های سیگنال دمایی میتواند منجر به صرفه جویی در هزینه ها گردد.ترموکوپل

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.