دما :

دما یکی از کمیت هایی است که اندازه گیری و کنترل آن در صنعت بسیار ضروری است.روش های مختلفی برای اندازه گیری دما ابداع شده است که  در زیر به روش اندازه گیری توسط خواص ترموالکتریکی فلزات می پردازیم.

 

واحدهای اندازه گیری دما :

1- درجه سانتی گراد : مقیاس علمی متداول است که در آن صفر درجه ، نقطه ی انجما آب و صد درجه نقطه جوش آب در فشار یک اتمسفر است.

2- درجه ی فارنهایت fahrenheit : منشأ این مقیاس دقیقا روشن نیست ولی گزارش شده است که صفر فارنهایت از قرار دادن حباب دماسنج در مخلوطی از یخ و کلرو آمونیوم حاصل شده است و بالاترین نقطه ی این مقیاس دمای شروع جوشش جیوه است.بین این دو دما به 600 درجه تقسیم شده است.نقطه ی انجماد آب 32 درجه و نقطه ی جوش آب 212 درجه ی فارنهایت می باشد.

3- درجه ی کلوین kelvin :در سیستم SI دمای مطلق را برحسب درجه ی کلوین اندازه گیری می کنند. در حقیقت صفر مطلق در مقیاس کلوین  273.15- درجه سلسیوس توسط مخترع آن لرد کلوین در نظر گرفته شده است.این دما پایین ترین دمای ممکن است و در این دما انرژی جنبشی مولکول ها به صفر می رسد.

از روابط زیر می توان برای تبدیل واحدهای دما استفاده کرد:

C  +273 ) = °K°)

 F  – 32 )× 1.8 = °C°)

C  × 1.8)+ 32 = °F°)

 

ترموکوپل Thermocouple

 

وقتی دو سیم فلزی با جنس مختلف از دو انتها به یکدیگر متصل می شوند و به یکی از محل های اتصال حرارت داده شود، جریانب در دو سیم به وجود می آید.این پدیده در سال 1821 توسط توماس سیبک آلمانی کشف شد.

این جریان ناشی از اختلاف دمای بین دو انتهای ترموکوپل است و ترموکوپل قادر به اندازه گیری دمای مطلق نمی باشد.بنابراین یک انتها ، اتصال اندازه گیری (measuring junction) یا اتصال گرم (hot junction)  وانتهای دیگر اتصال مرجع (reference) یا اتصال سرد (cold junction) نامیده می شود.

حال برای قرائت صحیح دما ، اتصال گرم را در دمای مورد نظر قرار می دهیم و دمای اتصال سرد را محاسبه کرده از آن کم می کنیم.برای این منظور می توان اتصال سرد را یا در دمای صفر درجه نگاه داشت که در این صورت دیگر نیازی به محاسبه اختلاف دما نیست.این روش یک روش عملی نیست ، بنابر این دمای اتصال سرد را توسط یک سنسور دیگر لحظه به لحظه اندازه گیری کرده و از دمای اندازه گیری شده کم می کنیم.این روش امروزه توسط IC های اندازه گیری دما براحتی قابل اجراست.

اگر یک سر دو سیم قطع شود در اثر پدیده ترموالکتریک(seeback-effect) ولتاژی در دو سر آن به وجود می آید که تابعی از درجه حرارت نقطه تماس و اتصال دو سیم فلزی می باشد.

از ویژگی های ترموکوپل ها پاسخ زمانی سریع و حوضه اندازه گیری وسیع آن هاست،همچنین عدم نیاز به منبع تغذیه خارجی در آن ها یک ویژگی مهم دیگر ترموکوپل ها می باشد.


 

 

 

 

به دلیل غیر خطی بودن ولتاژ خروجی ترموکوپل ها ، جداول استانداردی برای انواع ترموکوپل ها ارایه می شود که با قرار دادن مقادیر این جداول در کنترلر می توان با قرائت ولتاژ خروجی درجه حرارت اندازه گیری شده را تعیین نمود.

انواع ترموکوپل ها:

ترموکوپل ها را بر اساس عناصر سازنده شان نامگذاری می کنند، که از متداولترین آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد :

                                            سر مثبت                               سر منفی                              ضریب سیبک

ترموکوپل نوع K                         کرومل                                       آلومل                                      42

ترموکوپل نوع J                           آهن                                    کنستانتان                                    54

ترموکوپل نوع N                       نیکروسیل                                  نیسیل                                      30

ترموکوپل نوع T                          مس                                    کنستانتان                                   46

ترموکوپل نوع R                        پلاتین-رادیوم                               پلاتین                                       68

ترموکوپل نوع B                        پلاتین-رادیوم                              پلاتین-رادیوم                               68

ترموکوپل نوع S                        پلاتین-رادیوم                                پلاتین                                     68

ضریب سیبک میزان خروجی ترموکوپل به ازای یک  C°  تغییر دماست که نشان دهنده حساسیت می باشد.بنابر این حساس ترین ترموکوپل ،ترموکوپل  نوع  E می باشد.

از ترموکوپل ها معمولا برای اندازه گیری دماهای بالای 400 درجه سانتی گراد استفاده می شود.

 

 

 

 

 

 

اتصال سری و موازی ترموکوپل ها :

– برای بالا بردن حساسیت ترموکوپل ها ، آنها را به طور سری به هم متصل می کنند.با سری کردن ترموکوپل ها ولتاژ آنها با هم جمع می شود و شیب مشخصه خروجی که بیانگر حساسیت است ، افزایش می یابد.به چند ترموکوپل سری ترموپیل گفته می شود. (شکل A)

– برای افزایش صحت اندازه گیری دما ، ترموکوپل ها را به صورت موازی سربندی می کنند.موازی کردن ترموکوپل ها باعث می شود ولتاژ خروجی ، میانگین ولتاژ تمام ترموکوپل ها باشد.(شکل B)

– ترموکوپل هایی که با هم سری یا موازی می شوند باید از یک نوع باشند.

 

 

 

انواع ترموکوپل از نظر اتصال:

 

به صورت کلی باید سه نوع اتصال را برای ترموکوپل ها در نظر گرفت که در شکل زیر نشان داده شده است .

تفاوت این سه تجهیز در زمان پاسخ دهی آنها می باشد که زمان پاسخ دهی exposed بسیار سریعتر از دو مورد دیگر است ولی به دلیل در تماس بودن ترموکوپل با محیط، خوردی آن شدید بوده و احتمال آسیب دیدن آن بالاست بنابراین از تجهیز فقط در مورد هوا استفاده می گردد.

در صورتی که دمای محیط اندازه گیری شده بسیار بالا باست و به محل اتصال ترموکوپل اسیب بزند می توان از مدل Unground استفاده کرد که به دلیل قرار گرفتن این اتصال در اسید منگنز از اکسید شدن و یا اضافه شدن ترکیبات ناخواسته به محل جوش جلوگیری کرده و عمر ترموکوپل را بالاتر می برد.

 

 

 

[آرشیو]

K-type Thermocouple

۱۳۹۵/۰۷/۱۱
توسط جدول موجود می توان مقاومت سنسور ترموکوپل نوع K را در دماهای مختلف مشاهده کرد، این مقاومت ها جهت بررسی کارکرد درست سنسور مورد استفاده قرار می گیرد. زمانی که می خواهیم عملکرد سنسور را چک کنیم در دماهای مشخص مانند دمای جوش و انجماد آب مقاومت سنسور را بدست آورده و با جدول زیر مقایسه می کنیم . این عمل تضمین کننده درستی عملکرد سنسور و خلوص آن می باشد.

ترانسمیتر دما

۱۳۹۵/۰۲/۲۱
ترانسمیتر دما وسیله ای است که از آن برای اندازه گیری کمیت دما استفاده می گردند و مقادیر اندازه گیری شده را به صورت جریان الکتریکی استاندارد در بازه 4 تا 20 میلی آمپر یا پروتکل های استاندارد صنعتی مانند PROFIBUS , MODBUS و یا ... روی یک زوج سیم ارسال می نماید.

جدول دمایی PT100

۱۳۹۵/۰۲/۱۹
توسط جدول موجود می توان مقاومت سنسور PT100 را در دماهای مختلف مشاهده کرد، این مقاومت ها جهت بررسی کارکرد درست سنسور مورد استفاده قرار می گیرد.
با استفاده از فایل ضمیمه در این قسمت می توانید جدول ولتاژ و دمای تمامی ترموکوپل های موجود را مشاهده کنید .
ترموکوپل ها بر اساس Class های موجود دارای تلرانسهای اسنانداردی هستند که بر اساس استاندارد IEC_60584 مجاز به داشتن این تلرنس ها می باشند.
سیمهای ارتباطی برای ترموکوپل های مختلف دارای رنگهای متفاوتی می باشد که بر اساس استانداردهای مختلف متفاوت می باشد. ولی تولید کنندگان بر اساس استانداردها ملزم به تولید می باشند، بنابراین با استفاده از این کدها می توان نوع ترموکوپل را تشخص داد.