کاربرد ترموکوپل ها را از مصارف خانگی تا صنعتی دیده ایم. این سنسور ها که از اثر ترموالکتریک برای اندازه گیری دما استفاده می کنند، به خاطر سادگی ساختار و عملکرد خوبی که دارند، بسیار محبوب هستند.ترموکوپل ها را می توان از جنبه های مختلف دسته بندی کرد. در این مقاله به دسته بندی ترموکوپل ها از نظر نوع تکنولوژی ساخت آن ها یعنی ترموکوپل های زمین شده و زمین نشده پرداخته و راهی برای تشخیص آن ها ارائه می کنیم.
کار با ترموکوپل‌ها را میتوانید در دوره آموزشی اتوماسیون صنعتی آکادمی ماهر آموزش ببینید.برای شرکت در این دوره آموزشی کلیک کنید!
ترموکوپل چیست؟
همانطور که در مقاله های “ترموکوپل چیست؟” و “فیلم آموزش عملکرد ترموکوپل” مفصلا درباره این تجهیز صحبت کردیم، ترموکوپل محبوب ترین سنسور دما است که وظیفه اندازه گیری دما را بر عهده دارد. این تجهیز با اندازه گیری دما، در خروجی خود ولتاژی در حد میلی ولت و یا میکرو ولت تولید می کند. با اندازه گیری ولتاژ خروجی در مقیاس مناسب می توان به مقدار دمای اندازه گیری شده دست یافت.
شکل 1- ترموکوپل
اثر ترموالکتریک
اثر ترموالکتریک یعنی تبدیل دما به اختلاف پتانسیل الکتریکی و بر عکس. تجهیزی که مطابق این اثر فعالیت کند، می تواند دما را به ولتاژ تبدیل کند. همانطور که اشاره شد، ترموکوپل از این اصل برای اندازه گیری دما استفاده می کند.
شکل 2- اثر ترموالکتریک
چالش ترموکوپل
در ویدئوی مقاله “فیلم آموزش عملکرد ترموکوپل” چالشی را درباره ترموکوپل ها مطرح کردیم. در این مقاله می خواهیم پاسخ چالش را بررسی کنیم.
چالش: در بعضی از ترموکوپل ها تست اتصال کوتاه، وجود اتصال کوتاه در ترموکوپل را با صدای ممتد بوق نشان می دهد و در بعضی دیگر این تست با علامت OL عدم وجود اتصال کوتاه را نشان می دهد.
چه تفاوتی بین ترموکوپل ها باعث می شود که نتیجه تست برای آن ها متفاوت باشد؟
تست اتصال کوتاه چیست؟
تست اتصال کوتاه یا بیزر یا بازر (Buzzer) تستی است که می توان از طریق مولتی‌متر انجام داد. مولتی‌متر با تزریق جریان کم به مدار، میزان مقاومت پراب های خود را اندازه گیری می کند. اگر مقاومت بسیار کم باشد با صدای بوق ممتدی اتصال کوتاه را نشان می دهد. محدوده مقاومتی که تست بازر تشخیص اتصال کوتاه می دهد، بین 0 تا 50 اهم است. برای تشخیص اتصال کوتاه با مولتی متر کافیست مولتی متر را مطابق شکل 3 تنظیم کرده و با استفاده از پراب ها وجود یا عدم وجود اتصال کوتاه را تشخیص دهیم.
شکل 3- نماد تست اتصال کوتاه در مولتی متر
دسته بندی ترموکوپل ها از نظر نوع تکنولوژی ساخت
ترموکوپل ها از نظر نوع تکنولوژی ساخت به دو دسته زمین شده (Grounded) و زمین نشده (Ungrounded) تقسیم می شوند. انتخاب نوع این تجهیز بر اساس انتخاب به سرعت و دقت عملکرد مورد نیاز وابسته است.
تفاوت ترموکوپل های زمین شده و زمین نشده
ترموکوپل زمین نشده
در ترموکوپل زمین نشده، بدنه و فلزات اتصال فیزیکی ندارند. بنابراین سرعت تشخیص تغییرات دما کم است. از طرفی، عدم وجود اتصال باعث کاهش میزان تاثیر نویز بر اندازه گیری ترموکوپل می شود. این ترموکوپل ها در اپلیکیشن هایی که به دقت بالا در اندازه گیری نیاز دارند، مناسب هستند.
ترموکوپل زمین شده
ترموکوپل زمین شده، ترموکوپلی است که در آن مطابق شکل4، بین بدنه و فلز اصلی اتصال فیزیکی وجود دارد. این نوع که متداول ترین نوع ترموکوپل است، با سرعت بالا به تغییرات دما واکنش نشان می دهد. اما تاثیرپذیری بیشتری در مقابل نویز دارند. بنابراین این ترموکوپل ها برای اپلیکیشن‌هایی که به سرعت بالا و دقت نسبتا مناسب نیاز دارند، انتخاب مناسبی خواهد بود.
شکل 4- ترموکوپل های زمین نشده و زمین شده
روش تشخیص نوع ترموکوپل ها
برای تشخیص نوع ترموکوپل ها از نظر نوع تکنولوژی ساخت، می توان از تست اتصال کوتاه استفاده کرد. برای انجام این تست لازم است:
- مولتی متر را مطابق شکل 3 روی تست اتصال کوتاه تنظیم کنیم.
- پراب های ترموکوپل را به یکی از سرهای ترموکوپل و بدنه متصل می کنیم.
- اگر روی نمایشگر مولتی متر علامت OL را ببینیم، یعنی بین دو نقطه اتصال وجود ندارد. پس در این حالت ترموکوپل از نوع زمین نشده است.
- اگر صدای بوق ممتد مولتی متر را بشنویم، یعنی بین دو نقطه اتصال کوتاه رخ داده است، بنابراین ترموکوپل از نوع زمین شده است.
یک سوال، یک چالش
می دانیم که اطلاعات سنسورها پس از اندازه گیری به کنترل کننده ها منتقل می شود. مطابق با آنچه توصیف شد، خروجی ترموکوپل ها (به عنوان سنسور دما) ولتاژهایی بر حسب میلی ولت یا میکرو ولت هستند. PLC ها (به عنوان کنترل کننده) توانایی خواندن این سیگنال ها را در ورودی خود ندارند.
برای انتقال اطلاعات ترموکوپل ها به کنترلرها از چه روشی باید استفاده کنیم؟
جمع بندی
- در این مقاله به یکی از چالش های پیرامون ترموکوپل ها پاسخ دادیم.
- ترموکوپل ها بر اساس نوع تکنولوژی ساخت به دو دسته زمین شده و زمین نشده تقسیم می شوند. ترموکوپل های زمین نشده بین فلزات اصلی ترموکوپل و بدنه اتصالی وجود ندارد در حالی که در ترموکوپل زمین شده بین این دو قسمت اتصال کوتاه وجود دارد.
- برای تشخیص این دو نوع از یکدیگر می توان از تست بیزر یا بازر استفاده کرد.
ویدیوی ماهر
در ویدیوی زیر پاسخ این چالش را به صورت عملی ببینید.
منبع: omega.com
