تست ترموکوپل صنعتی (How To Test a Thermocouple)، یکی از هم ترین مواردی است که قبل از زمان نصب و خرابی این تجهیزات کاربردی بایستی انجام شود. دستگاهی که به منظور تست انواع ترموکوپل صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد، مولتی متر (Multimeters) نام دارد.
یک سنسور ترموکوپل چگونه کار می کند؟
یک حسگر ترموکوپل، بر اساس پدیده ترموالکتریک کار می کند: هنگامی که دما در محل اتصال گرم (Hot Junction) نسبت به اتصال سرد تغییر می کند، تغییری در ولتاژ در مداری متشکل از سیم های فلزی مختلف ایجاد می کند. شکی نیست Thermocoupleها، جزو بادوام ترین و قابل اعتمادترین تجهیزات اندازه گیری دما هستند، اما فراموش نکنید که آنها هم مانند هر تجهیز دیگری ممکن است خراب شوند و بایستی به طور کامل بررسی گردند. با استفاده مداوم و در مدت زمان طولانی و اغلب بدون توجه، ترموکوپل می تواند به تدریج کالیبره یا ناهمگن شود که می تواند بر نتیجه فرآیند تأثیر بسیار بدی بگذارد. دلیل اصلی کالیبراسیون این است که سیم ها می توانند مورد عامل شیمیایی قرار گیرند که بر ترکیب سیم، خواص مکانیکی مواد و در نهایت خوانش دما تأثیر می گذارد. اگر مشکوک هستید که یک جفت حرارتی معیوب است، بهترین روش به منظور ارزیابی آن، استفاده از یک جفت گرمایی جدید یا شناخته شده در کنار ترموکوپل مشکوک به خرابی است. شما بایستی خوانش بین هر دو حسگر دما را مقایسه و یادداشت کنید. قرار دادن یک سنسور ناهمگن مشکوک به مجموعه دیگری از گرادیان های دما برای آزمایش، می تواند منجر به خروجی دمای متفاوتی گردد که در منطقه خاص استفاده از آن کمکی نمی کند. می توانید سنسور خود را با استفاده از دستگاه مولتی متر دیجیتال آزمایش و از سالم بودن یا نبودن آن ها اطمینان حاصل نمایید. در ادامه مراحل زیر را دنبال کنید تا فرآیندی که باید انجام دهید را بیاموزید.
چه زمانی حسگر دما ترموکوپل از کار می افتد؟
علت معمول از کار افتادن حسگرهای دما Thermocouple، ذرات اتمسفر است که در دماهای بالا به فلز نفوذ می کند. دلیل دیگر، انتشار ناخالصی ها و مواد شیمیایی در عایق سیم جفت حرارتی است. اگر در دماهای بالا کار می کنید، مشخصات عایق پروب دما را به دقت بررسی کنید.
مراحل تست ترموکوپل صنعتی با دستگاه مولتی متر
همانطورکه پیشتر اعلام کردیم، به منظور بررسی صحت عملکرد و سالم بودن سنسور دما ترموکوپل، به یک دستگاه مولتی متر نیاز دارید که قادر به اندازه گیری میلی ولت DC باشد. معمولاً به صورت mVDC نشان داده می شود (ممکن است مجبور شوید از دکمه محدوده یا “Range Button” استفاده شود) یا فقط سومین اعشار در قرائت ولتاژ DC است. به یاد داشته باشید که کنتور باید روی ولتاژ DC تنظیم شود (ممکن است از دکمه انتخاب استفاده کنید).
بهترین راه برای تشخیص از کار افتادن سنسورهای دما این است که آن را با یک مولتی متر دیجیتال با گیره های سوسماری روی لیدها تست کنید. مولتی متر خود را طوری تنظیم کنید که میلی ولت DC را بخواند و یک سر را به حسگر دما و دیگری را به لوله متصل کنید.
برای بررسی درستی عملکرد یک گرماجفت یا جفت حرارتی، راحت ترین روش این است که یک اتصال کوتاه یا جامپر در ورودی ایجاد کنید تا V = 0 باشد، سپس دستگاه باید دمای محیط Ta را که در کانکتور عقبی، جایی که جامپر ساخته شده است، علامت گذاری کند.
قبل از تست ترموکوپل با مولتی متر، ابتدا با چشم غیرمسلح مشاهده کنید که غلاف محافظ سنسور دما، نشتی دارد یا خیر. همچنین بررسی کنید که آیا یک جفت حرارتی به صورت اتصال زمین شده یا اتصال غیر زمین شده است یا خیر. سپس از دستگاه مولتی متر به منظور اندازه گیری تداوم استفاده نمایید. مقاومت حسگر ترموکوپل معمولاً بیش از 2 اهم و مقاومت کابل آن معمولاً بیش از 50 اهم نیست.
به طور کلی می توان تشخیص داد که اگر بیش از 1K باشد، دچار مشکل جدی است. به عبارتی، سیم های تست مولتی متر را به 2 سیم ترموکوپل وصل کنید (قطبیت برای این تست مهم نیست) و اگر عدد 0 را نشان دهد یا مدار باز باشد، بدین معنی است که حداقل یکی از سیم های ترموکوپل معیوب یا به اصطلاح دچار شکستگی است.این مشکل ممکن است در نوک باشد و برای شما قابل مشاهده نباشد یا در امتداد قسمت سیم سربی پراب دما باشد.
مقدار مقاومت را با مولتی متر اندازه گیری کنید. اگر مقاومت از 100K بیشتر شود، اصلاً خوب نیست. اگر خوانش دما دریافت کردید، بسته به طول سرب، باید چندین اهم (برای یک مونتاژ کوتاه) تا 20، 30، 50 اهم یا بیشتر باشد. به عنوان مثال: سیم سربی به طول 4 فوت از نوع J (آهن-ثابت) گیج 20 = 1.396 اهم (0.349 / اهم در هر فوت ترکیبی x 4)
تست را روی سرب دیگر ترموکوپل تکرار کنید و خواندن را مشاهده کنید. در صورت باز بودن آن سرب نیز از غلاف جدا شده و سنسور زمین نشده است. ترموکوپل‌های زمین شده به تغییرات دما واکنش بیشتری نشان می‌دهند، در حالی که جفت های حرارتی غیر زمین شده زمانی مفید هستند که نویز الکتریکی در ناحیه ترموکوپل وجود دارد و این نویز می‌تواند به سنسور القا شود.
از روش اندازه گیری اهم مولتی متر به منظور اندازه گیری جفت حرارتی استفاده کنید، مقاومت را تنظیم کنید، دو سر را به هم وصل کنید و با فندک بسوزانید. اگر نشانگر مولتی متر به طور آشکار بزرگتر یا کوچکتر باشد، به این معنی است که هیچگونه مشکلی ندارد. اگر نشانگر حرکت نکند، به این معنی است که شکسته است. می توانید از یک مولتی متر برای اندازه گیری ولتاژ در هر دو سر در محدوده میلی ولت استفاده نباشد. اگر ولتاژ نباشد خراب می گردد.