רגשי טמפרטורה ומדידת חום
כיום ישנם שלושה דרכים עיקריות למדידת חום, לזהות שינוי בטמפרטורה.
- מדידה באמצעות השינוי בנפח- דוגמה שכולנו מכירים היא מדחום הכספית, תרמוסטט.
- מדידה באמצעות השינוי בהתנגדות (מעגל קירכוב המפורסם)- על ידי שימוש במצלמה תרמית, רגשי, RTD וכו'.
- מדידה באמצעות השינוי במתח חשמלי- על ידי השימוש בתרמוקאפל (צמד תרמי).
לכל אחת מהשיטות ישם יתרונות וחסרונות והשימושים בהם בהתאם לכך.
תרמוסטט, התקן אלקטרו מכאני שכולנו מכירים אותו מהדוד או הקומקום החשמלי שלנו בבית כאשר הוא מגיע לטמפרטורה המכוונת לו בבורר הוא מנתק את החשמל עקב תנועת המתכות (מורכב מדו מתכת בדומה להגנה התרמית הקיימת במא"ז) עד אשר הוא מתקרר ואז הוא מחבר את המעגל החשמלי בחזרה ומכניס את גוף החימום לעבודה וזה על ידי שינוי בנפח/ תנועה, מה שנקרא on/off. התרמוסטט מגיע במגוון רחב מאוד של צורות, גרסאות וטווחי טמפ' שונים (כל יישום והתרמוסטט שלו).
מנגד, בתעשייה התהליכית (שנדרש מעקב באופן תמידי אחר השינוי בטמפ') השיטות הנפוצות ביותר למדידת טמפ' הן RTD (Resistance Temperature Detectors) שיהיו עשויים מניקל (Ni), נחושת (Cu) ופלטינה (Pt) או צמדים תרמים (תרמוקאפלים Thermocouple) מסוג J, K, R, S T וכו'.
בתעשייה ישנו שימוש נרחב ברגש RTD כגון PT-100, בתוך הרגש (בקצהו) יש רכיב העשוי פלטינה (PT) שההתנגדות שלו ב 0 מעלות צלזיוס היא 100 אוהם (ומכאן מגיע שמו (PT100) הרכיב קיים בצורת חיווט של שנים, שלושה או ארבעה מוליכים (ככל שישנם יותר מוליכים רמת הדיוק שלו גבוהה יותר) וכאשר הטמפרטורה משתנה כך גם ההתנגדות שלו משתנה ( ככל שהטמפרטורה עולה גם ההתנגדות שלו עולה) וזאת ניתן למדוד על ידי הספקת מקור מתח חיצוני לצורך המדידה. זהו רכיב אמין מאוד בעל אחוזי סטיה נמוכים יחסית ולרוב יהיה בשימוש עד לטמפ' של 400 מעלות צלזיוס (מעבר לכך אחוז הסטייה שלו מתחיל לגדול) וכבר יהיה מומלץ להשתמש בתרמוקאפל.
צמד תרמי (תרמוקאפל) מגיע במגוון רחב של סוגים אשר מיועדים לשימוש בטווחי טמפ' שונים. התרמוקאפל מורכב מ2 מוליכים העשויים מתכות/ סגסוגות שונות ומחוברות יחדיו בקצה הרגש, בעקבות כך נוצר מתח חשמלי קטן מאוד (מילי וולטים) ועל פי השינוי במתח שנגרם בעקבות השינוי בטמפ' הבקר אליו יחובר הרגש ידע "לתרגם" זאת לטמפ' ולהציג אותה בעבורנו.
אז עכשיו כשהתחלנו להכיר קצת רגשי טמפ' שונים מה אנחנו עושים איתם וכיצד נשתמש בהם??
לרוב נחבר את הרגש טמפ' שבחרנו (לפי תנאי העבודה הצפויים) לבקר טמפ' (ואולי אפילו נחבר אותו גם לרשם טמפ' Data logger כשנדרש מעקב ותיעוד מתמשך של הטמפ' לכל אורך התהליך).
לצורך הפעלת גופי החימום נדרש למתג/ להפעיל אותם וזאת נעשה על ידי חיבור יציאה של בקר טמפ' לרכיב מיתוג כלשהו.
בדרך כלל במיתוג/ הפעלת גופי חימום משתמשים באחת משני האפשרויות מיתוג הבאות:
חיבור – ניתוק (ON – OFF) או מיתוג של ממסר ללא חלקים נעים SSR
(Solid State Relay) או "אחיהם" הגדול תריסטור (Thyristor) וכדי להפעיל אותם בצורה חכמה, נכונה ויעילה נשתמש בבקרה מתקדמת PID (proportional–integral–derivative)
בצורת מיתוג של חיבור ניתוק (on-off) לרוב הבקר טמפ' ימתג (יפעיל וינתק) מגען אשר זה יזין את גופי החימום. שיטה זו ותיקה מאוד ובשימוש עד ימנו אנו (למרות שלאט לאט היא מוחלפת על ידי בקרה מתקדמת), זו שיטה אמינה מאוד אך אחת החסרונות הגדולים שלה היא חימום וקירור יתר של אזור העבודה וטווח הסטייה של הטמפ' בפועל מטמפ' היעד שקבענו היא גדולה יחסית (לרוב מדובר בכמה מעלות צלסיוז לכל כיוון) במיוחד בתחילת תהליך החימום עד להגעה לטמפרטורת היעד הרצויה.
כדי לחמם בצורה יעילה יותר ולמונע סטיות גדולות עוברים לשימוש בבקרת PID אשר משולבת בבקר טמפ' ולרוב זה יחובר לssr או ל Thyristor תלוי בהספק גופי החימום.
בדרך זאת בעצם נוצר לנו מצב של מעגל/ חוג סגור, הבקר נותן פקודת חימום וכל הזמן מקבל משוב/ מידע מהרגש טמפרטורה על מצב החימום בפועל