کدام سنسور دما را انتخاب کنیم: ترموکوپل یا RTD؟
در خیلی از خطوط تولید، عدد دما فقط یک پارامتر روی مانیتور نیست. گاهی همان عدد تصمیم م یگیرد محصول قابل عرضه باشد یا نه. تصمیم می گیرد یک خط تولید ادامه بدهد یا متوقف گردد. و عجیب نیست که در چنین شرایطی، کوچک ترین خطا در سنجش یا اندازه گیری، تبدیل به یک مشکل بزرگ شود. فرض کنید در حال اندازه گیری دمای یک فرآیند صنعتی هستید. ممکن است شنیده باشید که برای این کار دو نوع سنسور دما صنعتی رایج وجود دارد: ترموکوپل و RTD. ولی فرق اصلی شان چیست؟
به طور خلاصه، طبق منابع معتبر، تفاوت اصلی در عنصر حسگر آنها است: ترموکوپل ها از اتصال دو فلز ناهمجنس استفاده می کنند، در حالی که RTD ها از یک عنصر مقاومتی بهره می برند .اول سراغ ترموکوپل میرویم. ترموکوپل یک سنسور دمای صنعتی پرکاربرد است که همانطور که گفته شد از دو سیم فلزی ناهمجنس تشکیل شده است. وقتی این دو سیم در یک اتصال به هم وصل می گردند و دمای محل اتصال تغییر می کند، ولتاژی تولید می شود که می توان از آن برای محاسبه دما استفاده کرد. این خاصیت بر اساس اثر سیبک عمل می کند. مزیت اصلی ترموکوپل این است که دامنه اندازهگیری بسیار وسیعی دارد بعضی مدلها تا بالای ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد و معمولاً ارزان تر از RTD ها است. ترموکوبل ها سریع به تغییرات دما واکنش نشان می دهند و مقاومت خوبی در برابر شرایط سخت و خوردگی دارند. به همین خاطر معمولاً در کوره ها، موتورهای داغ یا خطوط فرآوری فلزات بهکار می روند.
حالا برویم سراغ RTD. RTD یا دماسنج مقاومتی در واقع حسگری است که در آن تغییر دما، مقاومت الکتریکی عنصر حسگر را تغییر می دهد. اغلب از فلزاتی مثل پلاتین ساخته می شوند و معروف ترین آنها حسگر دما مقاوتی PT100 است. نام PT100 هم به این دلیل است که در دمای صفر درجه، مقاومت آن ۱۰۰ اهم است. RTD ها نسبت به ترموکوپل دقت و تکرارپذیری بهتری دارند؛ یعنی اگر دقت اندازه گیری برایتان اهمیت دارد، RTD انتخاب بهترین هستند. نقطه ضعف آنها این است که محدوده دمایی شان محدودتر است که معمولاً تا حدود ۶۰۰ درجه سانتیگراد هستند. در عوض، خروجی شان خطی تر است و نگه داشتن دقت شان در طول زمان ساده تر است.
مشکل از جایی شروع میشود که انتخاب سنسور فقط بر اساس اسم انجام شود. خیلی وقت ها دیده ام ترموکوپل جایی نصب شده که RTD انتخاب منطقی تری بوده، یا برعکس. نتیجه؟ عددهایی که مدام نوسان دارند و اپراتوری که به سیستم اعتماد نمی کند.
تفاوت های کلیدی ترموکوپل و RTD
به طور خلاصه، برخی تفاوتهای کلیدی بین این دو سنسور عبارت اند از:
- ترموکوپل ها محدوده دما وسیع تری پوشش می دهند بعضی تا حدود ۲۳۰۰°C در حالی که RTDها معمولاً تا حدود ۶۰۰°C کاربرد دارند.
- آر تی دی ها دقت بالاتری دارند و خطای اندازه گیری کمتری دارند.
- ترموکوپل ها به خاطر ساختار ساده تر و جرم کمتر، سریعتر به تغییرات دما واکنش نشان می دهند.
- ترموکوپل ها معمولاً ارزانتر هستند؛ RTD ها به دلیل استفاده از فلزات گرانبها مثلاً پلاتین گرانترند.
- RTD ها پایداری و تکرارپذیری بهتر و طول عمر بالاتری دارند.
- ترموکوپل ها بهخاطر تحمل دمای بالا و محیط های خشن، در صنایع سنگین مثل ذوب فلزات و کورهها استفاده می شوند؛ اما RTD ها در کاربردهایی که دقت و ثبات اهمیت بیشتری دارد بهکار می روند، مثل صنایع دارویی، غذایی و آزمایشگاهی.
انتخاب بین این دو بستگی به نیاز پروژه شما دارد. طبق یک منبع آموزشی، هیچکدام از این دو سنسور ذاتاً برتری مطلقی بر دیگری ندارد. مثلاً اگر سرعت پاسخ و اندازه گیری در دماهای خیلی بالا برایتان مهم است، معمولاً ترموکوپل گزینه بهتری خواهد بود؛ اما در محیط های حساس یا کاربردهایی که ثبات و دقت اندازه گیری اهمیت دارد، RTD اغلب انتخاب می گردد.
واقعیت این است که هیچ سنسوری بهترینِ مطلق نیست. ترموکوپل و RTD هر کدام جای درست خودشان را دارند. مسئله این نیست که کدام بهتر است؛ مسئله این است که کدام برای این پروژه، در این شرایط، انتخاب منطقی تری است. وقتی این سؤال درست پرسیده شود، خیلی از خطاها اصلاً به وجود نمی آیند.
در انتخاب نهایی بهتر است به کیفیت ساخت حسگر و معتبر بودن فروشنده توجه کنید. مهم ترین نکته این است که ابتدا کاربرد و شرایط محل اندازه گیری را مشخص کرده و سپس حسگر مناسب را انتخاب نمایید. برای مثال، فروشگاه اینترنتی برق صنعتی انواع مختلف ترموکوپل و RTD را عرضه می کند و متخصصان آن می توانند شما را در انتخاب قطعه مناسب راهنمایی کنند. اینجاست که داشتن یک مرجع تخصصی واقعاً کمک میکند؛ جایی که فقط فروشنده نباشد، بلکه بداند این سنسور قرار است کجا کار کند. من شخصاً وقتی پای انتخاب یا مقایسه سنسورهای دما وسط باشد، ترجیح می دهم سراغ مجموعههایی بروم که تمرکزشان دقیقاً روی تجهیزات برق صنعتی است. فروشگاه برق صنعتی یکی از همان جاهاست؛ جایی که هم تنوع ترموکوپل و RTD دارد و هم محتوایی که قبل از خرید، دید بهتری به آدم می دهد.
شاید به همین دلیل است که در پروژه های موفق صنعتی، سنسور دما آخرین قطعهای نیست که به آن فکر م یشود؛ یکی از اولین هاست. چون وقتی پایه انداز هگیری درست باشد، بقیه تصمیم ها هم روی زمین سفت تری گرفته می شوند.
منابع: نتایج و اطلاعات این راهنما از سایتهای تخصصی و آموزشی صنعت استخراج شده اند.