کارت دما شامل تعدادی سنسوردما آنالوگ یا دیجیتال است که ازدما نمونه برداری کرده ومقادیررا به صورت آنالوگ یا دیجیتال برای پردازشگرارسال میکند.
مجموعه کارت دما و پردازشگر را کنترل دما گویند . پرداشگرممکن است پی ال سی یا مدارات فرمان باشد که مجموعه کلی را کنترل دما گویند.
کنترلردما یک قطعه با سنسور دما است که بدون نیاز به پردازشگراطلاعات را دریافت ، پردازش و فرمان لازم را جهت کنترل دما صادرمیکند.
امروزه درصنعت اتوماسیون کارت دما یا کنترل دما امری است بسیارمهم . که دربیشترپروژه های صنعتی کنترل دما با پروژه گره خورده است .شاید بگویید این واژه گره خوردن یعنی چه ؟
باید بگوییم که دما یک پارامترمحیطی است که دربیشترپروژه های صنعتی و یا تجاری وجود دارد ومهندسین همواره باید این پارامترحیاتی را کنترل کنند. این مقاله یک توضیح بسیارکامل ودقیق است درمورد کنترل دما وکارت های دما و مدل های مختلف سنسورهای دما که میتوان درپروژه ها استفاده کرد.پس لطفا با دقت مطالب را بررسی کنید وامید است مفید واقع گردد.
برای شروع پروژه هایی را نام میبریم تا کنترل دما در پروژه را بیشتر لمس کنید.صنایع غذایی ، تزریق پلاستیک ، شالی کوبی ، ذوب فلزات ، سیستم های سرمایشی و گرمایشی ، گلخانه ها ، خانه های هوشمند و ... صنایع هایی هستند که به کنترل دما مرتبط هستند .
در این مقاله قصد داریم که آموزش بدهیم چگونه اطلاعات کارت دما یا کنترل دما به سیستم پردازشگرانتقال پیدا میکند. برای تفهیم بیشترمطلب یک مثال را مطرح میکنم فرض کنید شما مدیر یک شرکت هستید ویک سری کارهای مالی را مانند دریافت بدهی و یا پرداخت قبوض را برعهده یک شخص مباشر گذاشته اید و این شخص به شما هرروز گزارش کارمیدهد و شما متناسب با گزارش کار تصمیم میگیرید.دراین مثال مباشرهمان کارت دما یا کنترل دما است و مدیرهمان پی ال سی یا مدارفرمان شما است. پس میخواهیم کارنمونه برداری دما را به کارت دما بدهیم. اما ابتدا باید مدل سنسورهای کارت دما را انتخاب کنیم . برای این موضوع ابتدا به بررسی انواع سنسورهای دما میپردازیم.
برای کارت دما میتوان از سنسورهای دیجیتال و سنسورهای آنالوگ استفاده کرد .دراین مقاله سنسورها را برای اتصال به کارت دما به صورت مفصل بررسی میکنیم. نکته : سنسورهایی که خروجی پالسی برای کارت دما یا کارت دما ارسال میکنند را سنسوردیجیتال وسنسورهایی که مقادیرولتاژ،مقاومت یا جریان ارسال میکنند را آنالوگ گویند.تصویرزیربه ترتیب سیگنال آنالوگ و دیجیتال را نمایش میدهد.
?
این مدل سنسورها برای کنترل دما بین – 20 تا 120 درجه گزینه مناسبی است . درواقع برای کارت دما که قراراست درمحیط های خانگی وگلخانه ای مورد استفاده قرارگیرد گزینه مناسبی است. کارت دما هایی که با این سنسورها فعالیت میکنند جزوخانواده های تجاری محسوب میشوند.
قابل ذکراست که این سنسور را نمیتوان ازکارت دما با فاصله بیش از 5 متر متصل کرد.یعنی سنسور وکارت دما نهایتا باید 5 مترفاصله داشته باشند.
?
1- سنسورهای rtd
سنسوهای مقاومتی را (آرتی دی) مینامند این سنسورها با تغییرات دما مقدارمقاومت خود را تغییر میدهند.این سنسورها خود به 2 بخش تقسیم میشوند که هر 2 مدل آنها درکارت دما و یا کنترلر دما کاربردی است و به بررسی آنها میپردازیم.
الف :ntc / ptc
درپروژه های تجاری ازاین تیپ سنسورها که به کارت دما متصل میشود بیشتر به چشم میخورد .
(ان تی سی) با افزایش دما مقدارمقاومت خودش را کاهش میدهد و(پی تی سی) با افزایش دما مقاومت خودش راافزایش میدهد و بازه کنترل دما هر 2 سنسور بین - 20 تا 120 درجه است .شاید در کتب مختلف بازه های دیگری نیزمعرفی بشود اما این بازه دما محدوده ای است که سنسورعکس العمل مناسبی دارد.
قابل ذکراست که این سنسورها را نمیتوان ازکارت دما با فاصله بیش از5 مترمتصل کرد.یعنی سنسوروکارت دما نهایتا باید 5مترفاصله داشته باشند.
همچنین این سنسوردرکنترل دما دقت مناسبی مانند سنسورهای دیجیتال ندارند.
?
نکته:منظورازمصارف تجاری منازل مسکونی ومکان هایی باحساسیت کم درکنترل دما است.
ب : سنسور pt100/pt1000
درصنعت این تیپ سنسور را بسیارمشاهده میکنید و درکنترلردما و همچنین کارت دما که اطلاعات را برای پی ال سی ها یا مدارات فرمان ارسال میکنند غالبا ازاین تیپ سنسورها بهره میبرند.
Pt100 در دمای - 250 تا 800 درجه فعالیت میکند اما باید اشاره کرد که تغییرات این سنسورلگاریتمی است و باید توسط یک کارت دما با دقت مناسب آنالیزگردد تا بتوان یک خروجی مناسب ازکارت دما دریافت کرد وعمل کنترل دما را پیش برد.
ساختار(پی تا 1000) نیزدرکارت دما به این سبک است اما دامنه دمای بالاتری را پشتیبانی میکند ومیتواند تا 1800 درجه دما را سنس کند. قابل ذکراست که این سنسورنیزبه صورت لگاریتمی تغییرات دارد وباید درانتخاب یک کارت دما مناسب دقت کنید.
این تیپ سنسورها میتواند درفاصله 200 متری ازکارت دما یا کنترلر دما قراربگیرند که یکی از آپشن های خوب این سنسوراست.به علت مقاومتی بودن این سنسوردرمقابل نویزپایداراست .
همچنین این سنسوربه صورت 3 و 4 سیمه درصنعت برای کنترل دما استفاده میشود که درزیر تصویری ازاین 2 مدل خواهید دید.
?
جهت سیم بندی این تیپ سنسورها برای کارت دما باید پایه های سنسوررا شناسایی کرد برای تفهیم بیشتر مقادیر سنسور به تصویر سیم بندی زیر دقت کنید.
?
اگر با دقت به تصویر بالانگاه کنید سنسور(پی تی) را با نماد یک مقاومت متغییرکشیده است. در یک سمت این مقاومت متغییریک سیم دیگرانشعاب گرفته شده است و به سمت کارت دما رفته است ومجموعا 3 سیم برای کارت دما یا کنترلردما انتقال پیدا کرده است. حالت 3 سیمه درصنعت بسیارمتدوال وپر مصرف است.اما جهت شناسایی پایه ها باید ازیک اهم متربهره ببریم و 2 پایه اصلی که 2 سرهمان مقاومت متغییراست را پیدا کنیم . به گونه ای که بین 2 سیم اهم مترمیزنیم و مقدار را قرائت میکنیم وسپس بین 2 سیم دیگرنیزاهم مترمیزنیم و آن مقدار را نیز قرائت میکنیم.مشاهده میکنیم مقداریک مرتبه اندازه گیری بیش ازمقداراندازه گیری درمرحله دوم است .برای مثال 2 پایه اول مقاومتی را بین 110 تا 130 اهم (دردمای اتاق) نشان میدهد و 2 پایه دیگر حدود 2 تا 7 اهم نمایش میدهد. آن 2 پایه که مقدار بیشتری را خوانده اید 2 سرمقاومت متغیراست. دراین زمان شما 2 پایه اصلی که همان 2 سرمقاومت متغییراست را پیدا کرده اید وباید به کارت دما یا کنترلردما متصل کنید.و پایه سوم نیزهمان پایه مشترک است.درسنسورهای 4 سیمه نیزبه همین صورت عمل میکنید و 2 پایه مشترک به جای یک پایه مشترک درمدل 3 سیمه پیدا خواهید کرد.
نکته: این سنسوردردمای 0 درجه مقامت 100 اهم را نشان میدهد.
?
برای بررسی این سنسوربهتراست یک مثال مطرح کنیم دردوران تحصیل در درس علوم مبحثی وجود داشت با نام ترموستات که 2 فلزغیرهمجنس درموازات یکدیگرقرارداشتند وبا حرارت این 2 فلزبه یک دیگرنزدیک یا دورمیشدند.این اتقاق فیزیکی درمحل اتصال 2 فلزغیرهمنام مقدار ولتاژتولید میکند وهرچه دما بیشتر میشود مقداراین ولتاژنیزبیشترخواهد شد.
?
ترموکوپل ازاین خاصیت بهره میبرد درواقع یک سنسوری است از2 فلزغیرهمنام که با افزایش دما مقدارولتاژش افزایش پیدا میکند اما باید اشاره کرد این ولتاژبسیار کوچک و درحد میلی ولت میباشد واگربه عنوان کنترل دما ازاین سنسوربهره میبریم باید کارت دما با دقت بالایی بهره ببریم که بتواند دمای دقیق وکالیبره ای به ما خروجی دهد.این سنسوربه شدت به نویزمحیطی وابسته است که باید درسیم بندی آن دقت لازم و کافی داشت. اما اگربخواهیم خصوصیات این سنسوررا بررسی کنیم باید بگوییم که اگرمقدارناخالصی درجنس آن 2 فلزغیرهمنام تغییرپیدا کند بازه دمایی ومقدارتغییرات ولتاژ نیزمتفاوت خواهد شد ازاین رو ما چند مدل مختلف سنسورترموکپل در کنترل دما داریم. برای مثال تیپ : j - k – l - s
اما دربیش از 90 درصد پروژه های کنترل دما شما مدل (جی و کا) رامشاهده خواهید کرد.
این سنسورها توانایی دارند دما را بین - 180 تا 1000 درجه کنترل کنند اما باید اشاره داشت که به علت دامنه کم ولتاژ، این تیپ سنسورها درصورت انتخاب نکردن یک کارت دما یا کنترلردما مناسب احتمال خطای اندازگیری بالاست.
همچنبن باید اشاره داشت که این سنسورها به علت دامنه کم ولتاژخروجی بهتراست در فاصله حداکثر 20 متری ازکارت دما قرارگیرند.
نکته: سنسورهایی که در بالا جهت کنترل دما معرفی شده است بیش از 90 درصد نیاز صنعت را دربخش دما مرتفع میسازد .
نکته: درهنگام سیم بندی دقت شود فاصله سنسوربا کارت دما و یا کنترل دما متناسب با استاندارد باشد و از سیم شیلد دارجهت ارتباط بهره گرفته شود.
?
باید اشاره کرد که ظاهرترموکوپل وسنسورپی تی بسیارمشابه هم هستند وحتی سرغلاف ها نیزبایکدیگراحتمال شباهت را داراست .اما یک راه تشخیص وجود دارد آن هم تعداد سیم ها است ريا، سنسورترموکوپل فقط 2 سرخروجی دارد که به کارت دما انتقال پیدا میکند.
این مدل ترموکوپل ارزان قیمت و درصنعت دربخش کنترل دما بسیارپرکاربرد است و دمایی بین -250 تا 1350 درجه را پشتیبانی میکند.این سنسوردرهردرجه دما خروجی را 41 میکرو ولت تغییرمیدهد.
این مدل ترموکوپل بین -180 تا 800 درجه فعالیت میکند ومعادل هر درجه 57 میکرو ولت خروجی میدهد. اما یک نکته مهم درترموکوپل مدل جی که درکنترل دما استفاده میشود وجود دارد . یکی ازفلزات داخلی این سنسورازجنس آهن میباشد و درمحیط های مرطوب احتمال اکسید شدن دارد که باید درانتخاب سنسوردقت شود.
نقطه ضعف ترموکوپل : این تیپ سنسورها با این که درکنترل دما بسیارمحبوب هستند ودرکارت دما نیزاستفاده میشوند نقطه ضعف بزرگی دارند. اولین نکته کم بودن ولتاژخروجی است که براثر نویزمحیطی که برروی ولتاژتاثیر بیشتری دارد کارکنترل دما را با خطا رو به رومیکند. نکته دوم ، به علت خروجی ولتاژ و افت این مقداردرداخل کابل انتقال خطای کنترل دما را افزایش میدهد و سومین نکته این است که ترموکوپل از جنس 2 قطعه فلزغیرهمنام میباشد. حال زمانی که ما سیم انتقال را به آن اتصال میدهیم ( هویه میکنیم ) یعنی یک فلز دیگررا به ترموکوپل متصل کردیم درواقع ما یک اتصال جانکشن یا یک ترموکوپل دیگرساخته ایم که موجب میشود خطا درکارت دما یا کنترلردما ایجاد گردد پس دمای قرائت شده ازطریق این تیپ سنسورها درکنترل دما ، کمی با دمای واقعی اختلاف دارد که با انتخاب یک کارت دما مناسب میتوان این مقدارخطا را کاهش داد.
دراین مقاله قسط داریم مفهومی ازکنترل دما ، کارت دما و کنترلردما را برای شما بررسی کنیم اما درابتدای مسیرباید مدل های سنسورکه درصنعت پرکاربرد ومحبوب هستند را بررسی میکردیم تا مسیرجهت معرفی مدل دستگاه ها هموارشود. درادامه مفاهیم ترنسدیوسر، ترنسمیتر و ... بررسی خواهیمد کرد.
با ما درادامه این مقالات همراه باشید وامید است اطلاعات مفید وکاربردی را دراختیارشما دوستان عزیزقرار دهیم.
این مقاله ادامه دارد
لطفا" نظرات خود را در پایین این صفحه برای ما ارسال کنید
باسپاس
گروه فنی مهندسی PMA
پویا گستران ماهرآریایی
