وبلاگ
عیب‌یابی و تست ترموکوپل
فهرست مطالب
گاهی ممکن است سنسورها به‌دلیل قرار گرفتن در محیط‌های خشن خراب شوند یا عملکرد آن‌ها افت کند. ترموکوپل‌ها از سنسورهای پرکاربرد در سیستم‌های اتوماسیون هستند. ممکن است در یک محیط صنعتی با قطعی متناوب سیگنال ارسالی ترموکوپل مواجه شده باشید. برای حل این مشکل نیازمند یک دستورالعمل مشخص برای عیب‌یابی و تست کردن عملکرد ترموکوپل هستیم. در ادامه، مشکلاتی که ممکن است باعث بروز اشکال در ترموکوپل شوند را بررسی می‌کنیم و را‌ه‌های تست و عیب‌یابی ترموکوپل در پروسه‌های صنعتی را شرح می‌دهیم.
ترموکوپل یکی از سنسورهای پرکاربرد در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی است که قابلیت اتصال به انواع کنترلرهای دیجیتال و PLCها را دارد. در دوره اتوماسیون صنعتی ماهر نحوه اندازه‌گیری و کنترل دما و اجرای بسیاری پروژه‌های اتوماسیون دیگر را به صورت عملی فرا بگیرید.
عواملی که باعث خرابی ترموکوپل می‌شوند
خراب شدن ترموکوپل می‌تواند در اثر عوامل متعددی رخ دهد. بعضی از دلایل اصلی بروز مشکل در عملکرد ترموکوپل شامل موارد زیر هستند.
- شرایط محیطی: قرار گرفتن در معرض رطوبت و دمای بیش از حد، مواد شیمیایی خورنده یا آسیب فیزیکی در باعث تحلیل ترموکوپل شده و در درازمدت منجر به خرابی آن می‌شود.
- فشار مکانیکی: فشار مکانیکی یا ارتعاش زیاد می‌توند باعث آسیب به نقاط حساس یا اتصالات سنسور شود و خرابی آن را به همراه داشته باشد.
- فرسودگی طبیعی: مانند هر وسیله دیگری، ترموکوپل هم در شرایط کاری عادی دچار فرسایش شده و به مرور زمان خراب شود.
- آلودگی: انباشت رسوب، گرد و غبار و هر آلودگی دیگری بر روی قسمت‌های حساس ترموکوپل می‌تواند منجر به اختلال در مقدار خوانش سنسور یا حتی خرابی آن شود.
- مشکلات کالیبراسیون: کالیبراسیون نادرست یا میزان انحراف (Drift) از مقدار کالیبره شده در طول زمان بر عملکرد ترموکوپل اثر می‌گذارد.
- ایراد در فرآیند ساخت: ایراد در ساخت سنسور مانند لحیم‌کاری نادرست یا اشکال در قطعات سازنده ممکن است باعث خرابی زودهنگام ترموکوپل شود.
سرویس و نگهداری مستمر، نصب صحیح و انتخاب متناسب با محیط نصب می‌تواند باعث افزایش طول عمر و کاهش خرابی ترموکوپل شود.
در مقاله زیر مورد ترموکوپل و انواع آن به طور مفصل بحث شده است.
نشانه‌های خرابی ترموکوپل
هنگامی که یک ترموکوپل خراب باشد، در عملکرد آن نشانه‌ها و علائمی دیده می‌شود که در صورت مشاهده آن‌ها باید اقدام به رفع عیب یا تعویض آن کرد.
- خوانش نامنظم: پرش یا افت ناگهانی مقدار اندازه‌گیری شده و نوسان مقدار خوانش ترموکوپل در حالتی که نوسان دما نداریم، از نشانه های خرابی ترموکوپل است.
- مدار باز شدن: هنگامی که نمایشگر دما، مقدار خیلی بالا یا بی‌نهایت را نشان می‌دهد، نشانه مدار باز شدن ترموکوپل است.
- انحراف (Drift): انحراف تدریجی مقدار اندازه‌گیری از مقدار واقعی نشانه اشکال در ترموکوپل است.
- نویز یا تداخل: تأثیر نویز الکتریکی و یا تداخل الکترومغناطیسی در سیگنال خروجی ترموکوپل، باعث اشکال در خوانش آن می‌شود.
- آسیب فیزیکی: هر گونه ساییدگی، خوردگی یا شکستگی قابل مشاهده روی ترموکوپل، غلاف آن یا متعلقات نصب آن نشانه خرابی ترموکوپل است.
عیب‌یابی ترموکوپل
در صورتی که یک ترموکوپل دما را اندازه‌گیری نکند یا مقدار اندازه‌گیری آن نادرست باشد، باید برای یافتن اشکال و رفع آن اقداماتی انجام شود تا مشخص شود. در ادامه مشکلات متداول ترموکوپل و نحوه یافتن آن‌ها بررسی می‌کنیم.
مشکوک بودن مقدار خوانش ترموکوپل
با استفاده مداوم و درازمدت و اغلب به صورت نامحسوس، یک ترموکوپل ممکن است به تدریج دچار عملکرد غیر‌یکنواخت یا به هم خوردن کالیبراسیون شود که می‌تواند بر میفیت اندازه‌گیری تأثیر بگذارد. دلیل اصلی تغییر کالیبراسیون این است که فلز‌های سازنده ترموکوپل ممکن است از لحاظ شیمیایی تحت تأثیر قرار گیرند، که این امر ترکیب شیمیایی فلزات، خواص مکانیکی مواد و در نهایت دقت قرائت دما را تغییر می‌دهد. اگر به صحت عملکرد یک ترموکوپل مشکوک هستید، آسان‌ترین روش برای ارزیابی آن، قرار دادن یک ترموکوپل مطمئن در کنار ترموکوپل مشکوک به‌منظور مقایسه مقدار اندازه‌گیری آن‌ها است.
سازگاری نوع ترموکوپل با محل کاربرد آن
مطمئن شوید که ترموکوپلی که در مورد آن سوال دارید، از نظر نوع و نحوه کالیبراسیون با کاربرد یا تجهیزاتی که ترموکوپل روی آن‌ها نصب شده است، مطابقت دارد. برای مثال، یک ترموکوپل با کالیبراسیون نوع J نمی‌تواند در کاربردی که نیاز به ترموکوپل نوع K دارد، استفاده شود. اگر ترموکوپل مناسب برای تجهیزات شما نوع J است، باید با همان نوع جایگزین شود. این قاعده برای تمامی انواع کالیبراسیون (J, K, E, T, R, S, B, N) صدق می‌کند.
جابه‌جا بودن سرهای ترموکوپل
اگر اتصالات ترموکوپل معکوس باشند، دمای اندازه‌گیری‌شده در خلاف جهت دمای محیط اندازه‌گیری‌شونده تغییر خواهد کرد. از جدول ۱ استفاده کنید تا مطمئن شوید که اتصالات مثبت و منفی به‌درستی وصل شده‌اند. این مسئله اغلب در زمان عیب‌یابی نادیده گرفته می‌شود.
بازرسی ترموکوپل
به‌دقت پروب ترموکوپل را بررسی کنید و به دنبال سوراخ‌های کوچک، ترک‌ها و نواحی با تغییر رنگ که نشان‌دهنده مشکلات آلودگی داخلی است، باشید. رنگ سبز کم‌رنگ در ترموکوپل نوع K نشان‌دهنده فرسودگی و تغییر ترکیب شیمیایی فلزات است. به این تغییر شیمیایی در اصطلاح «Green Dot» می‌گویند. رنگ نارنجی ناشی از اکسید آهن در ترموکوپل‌های نوع J و K نشان‌دهنده اثر رطوبت بر پروب ترموکوپل است. چسبیدن آلودگی به ترموکوپل نیز باید بررسی شود؛ زیرا آلودگی سطح سنسور می‌تواند دقت اندازه‌گیری دما را به شدت کاهش دهد.
در ویدئو زیر آموزش نحوه عملکرد ترموکوپل به شما آموزش داده است. همچنین برای مطالعه توضیحات بیشتر مقاله فیلم آموزش عملکرد ترموکوپل نگارش شده است. برای مطالعه این مقاله روی لینک کلیک کنید
اتصالات ترمینال
معمولاً در هنگام بازرسی ترموکوپل، ترمینال‌های اتصال سیم‌ها نادیده گرفته می‌شوند؛ در حالی که سلامت آن‌ها برای اندازه‌گیری درست ضروری است. در صورت وجود مشکل در ترمینال‌ها، در بسیاری از موارد، یا ترموکوپل به‌درستی دما را اندازه نمی‌گیرد یا اصلاً کار نمی‌کند. این اتفاق ممکن است ناشی از له‌شدن کانکتورها، خرابی لحیم، مشکل در عایق سیم متصل به ترمینال یا به‌کاربردن مواد نامناسب در نقطه اتصال باشد. هر ماده‌ای که به محل اتصال اضافه شود، می‌تواند بر خوانش دما تأثیر بگذارد، زیرا این مواد می‌توانند باعث سرد شدن نقاط اتصال در دمای محیط شوند.
مدار باز شدن ترموکوپل
می‌توانید با استفاده از یک مولتی‌متر استاندارد که بر روی حالت اهم تنظیم شده است، ترموکوپل را تست کنید. سرهای مثبت و منفی ترموکوپل را با مولتی‌متر، اهم‌چک کنید تا مشخص شود آیا مدار ترموکوپل اتصال باز است یا نه. در صورت مدار باز بودن ترموکوپل، احتمالاً مشکل ناشی از قطعی اتصال، قطعی سیم‌ها یا قطعی نقطه اتصال داخلی ترموکوپل است. مقاومت دو سر ترمینال‌های ترموکوپل بسیار اندک و در حد چند اهم است. حتی در صورت باز نبودن مدار ترموکوپل، مقاومت زیاد دو سر آن، خرابی ترموکوپل را نشان می‌دهد.
اتصالی سیم‌های انتقال
اگر سیم‌های ترموکوپل لخت یا خراب باشند و در هر نقطه‌ای بین انتهای سنسور و نقاط اتصال با هم تماس داشته باشند، ترموکوپل دما را در همان نقطه تماس سیم‌ها اندازه‌گیری خواهد کرد. اطمینان حاصل کنید که سیم‌ها با عایق محافظت شده‌اند و در هیچ جای مدار زخمی نیستند.
جمع‌بندی
ترموکوپل به دلیل دقت خوب، قیمت پایین، مقاوم بودن و کاربرد آسان یکی از رایج‌ترین سنسورهای اندازه‌گیری دما در صنعت به شمار می‌رود. این سنسور معمولاً در محیط‌های کاری خشن مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ بنابراین عوامل زیادی می‌توانند موجب عملکرد نادرست یا خرابی آن شوند. در این مقاله، دلایلی که ممکن است باعث خرابی ترموکوپل شوند و علائم خرابی آن را بررسی کردیم و راه‌حل‌های فنی برای بازرسی، تست و عیب‌یابی ترموکوپل ارائه دادیم.
سوالات متداول
تفاوت اصلی آن‌ها در محدوده اندازی‌گیری دما و دقت اندازه‌گیری است.
ولتاژ خروجی ترموکوپل در حد چند میلی‌ولت است استفاده از کابل نادرست باعث تأثیر بر این ولتاژ شده و مقدار خوانش سنسور را با خطا همراه می‌کند.
فرسودگی یا اکسیده‌شدن پروب ترموکوپل، اتصال مناسب، سیم‌کشی غیراستاندارد، مشکل عایقی سیم‌ها.
منابع
https://www.analog.com/en/resources/analog-dialogue/articles/measuring-temp-using-thermocouples.html
https://www.pyrosales.com.au/blog/thermocouple-information/how-to-test-if-your-thermocouple-is-working/
https://peaksensors.com/blog/thermocouple/how-to-check-a-faulty-temperature-sensor/?srsltid=AfmBOooiGmq9-4DQrtom7ey5r94qN5VadDOxFF1iBGkW4COqEe4zSivb
امین عباسی
مقالات مرتبط
تجزیه و تحلیل اتصال کوتاه یک امر حیاتی در طراحی،…
ارتینگ یکی از اجزای حیاتی سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی است…
رله‌های حالت جامد (SSR) تغذیه دستگاه‌های الکتریکی را به روشی…
