يُطلق على كل من المزدوجات الحرارية وكاشفات درجة الحرارة المقاومة (RTD) مستشعرات درجة الحرارة، وتستخدم على نطاق واسع في أنظمة التحكم في درجة الحرارة (خاصة عند استخدامها مع أجهزة التحكم في درجة الحرارة PID) ككاشفات لقياس درجة الحرارة، ولكن ما الفرق بين جهازي استشعار درجة الحرارة هذين؟ سنقدم في هذا المقال معرفة كاملة عنهما، فلنبدأ الآن!
ما هي المزدوجة الحرارية؟
المزدوجة الحرارية هي مستشعر درجة الحرارة الذي يعمل على أساس التأثير الكهروحراري. والآن ربما تكون مرتبكًا بشأن هذا التأثير، دعني أشرح لك. وفقًا لويكيبيديا، فإن التأثير الكهروحراري الحراري هو عندما يتم تطبيق درجات حرارة مختلفة على طرفي قطعة من السلك المعدني، تتولد قوة دافعة كهربائية عند طرفي السلك المعدني، ويتدفق التيار عبر السلك المعدني بعد إغلاق الدائرة (تُعرف هذه الظاهرة أيضًا باسم تأثير سيبيك).
تتكون المزدوجات الحرارية من مادتان مختلفتان مثل النيكل كروم والنيكل ألومنيوم والنيكل ألومنيوم إلخ. انظر الجدول أدناه لمزيد من التفاصيل عن الأنواع المختلفة من المزدوجات الحرارية.
لماذا يحتاج إلى مادتين معدنيتين مختلفتين؟ إذا كانت هناك مادة واحدة، حتى لو كان هناك فرق في الجهد بين الجزء الساخن والجزء البارد، لكن فرق الجهد في الجزء البارد (طرف القياس) لا يزال صفرًا، أما إذا كان هناك مادتان مختلفتان، فسيكون جهد الجزء البارد مختلفًا.
جهد خرج المزدوجة الحرارية تحت مادة واحدة
جهد خرج المزدوج الحراري تحت مادتين مختلفتين
ما هو كاشف درجة حرارة المقاومة (RTD)؟
يعمل كاشف درجة حرارة المقاومة على مبدأ تغير المقاومة تحت درجات حرارة مختلفة.
تتكون أجهزة RTDs من مواد حساسة لدرجة الحرارة، مثل البلاتين أو النيكل أو النحاس، والتي تزداد مقاومتها خطيًا مع زيادة درجة الحرارة. وخصائصها الخطية تجعلها خيارًا جيدًا لاستشعار درجة الحرارة.
على عكس المزدوجات الحرارية، تقدم الثرمستورات نطاق قياس درجة حرارة محدود ولكنها توفر دقة أكبر (± 0.1 ℃، بينما تبلغ دقة المزدوجة الحرارية ± 1 ℃) وحساسية أكبر. وهي تُستخدم عادةً في التطبيقات التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في درجة الحرارة، مثل المعدات الطبية وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء والإلكترونيات الاستهلاكية.
ما هي الاختلافات بينهما؟
1. مبدأ العمل مختلف:: تستخدم المزدوجة الحرارية التأثير الكهروحراري للكشف عن درجة الحرارة، بينما يستخدم RTD فرق المقاومة لقياس درجة الحرارة.
2. نطاق قياس درجة الحرارة مختلفt: يتراوح قياس درجة حرارة المزدوجات الحرارية من -270 درجة مئوية إلى +3000 درجة مئوية، بينما يتراوح نطاق قياس درجة حرارة RTD من -200 درجة مئوية إلى +850 درجة مئوية (RTD البلاتيني)، ومن -200 درجة مئوية إلى +300 درجة مئوية (RTD النيكل)، ومن 50 درجة مئوية إلى +150 درجة مئوية (RTD النحاسي).
3. نطاقات التطبيق المختلفة: تستخدم المزدوجات الحرارية في مجموعة واسعة من التطبيقات. وتتمتع بمزايا الهيكل البسيط، والتصنيع المريح، ونطاق القياس الواسع، والدقة العالية، والقصور الذاتي الصغير، وسهولة نقل إشارات الخرج لمسافات طويلة. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن المزدوجات الحرارية عبارة عن مستشعر سلبي، فإنها لا تتطلب مصدر طاقة خارجي أثناء القياس، مما يجعلها مريحة جدًا للاستخدام. لذلك، غالبًا ما يستخدم لقياس درجة حرارة الغاز أو السائل في الأفران والأنابيب، وكذلك درجة حرارة سطح المواد الصلبة. ومع ذلك، لا يستخدم RTD على نطاق واسع بسبب ارتفاع سعر المنتج وضيق نطاق الكشف.
4. فرق التكلفة: بشكل عام، يكون سعر RTD أعلى من سعر المزدوجات الحرارية، مثل سعر البلاتين أعلى بمقدار 2-3 مرات من سعر المزدوجات الحرارية من النوع K أو J.
5. يختلف عدد الأسلاك: تحتوي المزدوجة الحرارية على سلكين، بينما يحتوي RTD على 3 أسلاك في معظم الحالات.
6. الفرق في الدقة: تبلغ دقة خطأ دقة المزدوجات الحرارية ± 1 درجة مئوية، بينما تبلغ دقة المزدوجات الحرارية ± 0.1 درجة مئوية. تبلغ دقة مستشعرات درجة الحرارة RTD 10 أضعاف دقة المزدوجات الحرارية، لذا فإن المزدوجات الحرارية أكثر ملاءمة للمناسبات ذات متطلبات الدقة العالية.
التطبيقات والصناعات
المزدوجات الحرارية:
- الأفران والأفران الصناعية: تُستخدم المزدوجات الحرارية بشكل شائع لقياس درجة الحرارة في الأفران والأفران الصناعية لعمليات مثل المعالجة الحرارية والتشكيل والتلدين.
- أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء: تُستخدم المزدوجات الحرارية في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) لمراقبة درجات الحرارة والتحكم فيها في المباني السكنية والتجارية والصناعية.
- السيارات: تُستخدم المزدوجات الحرارية في تطبيقات السيارات لقياس درجات حرارة غاز العادم، ودرجات حرارة المحرك، ومراقبة المكونات المختلفة للأداء والسلامة.
- الفضاء والطيران: تلعب المزدوجات الحرارية دورًا حاسمًا في صناعات الطيران والفضاء لقياس درجات الحرارة في محركات الطائرات وغرف الاحتراق والمكونات الحرجة الأخرى.
- صناعة الأغذية: تُستخدم المزدوجات الحرارية في معالجة الأغذية وتصنيعها لمراقبة درجة الحرارة والتحكم فيها في عمليات الطهي والخبز والتعقيم والتبريد.
كاشفات درجة حرارة المقاومة (RTDs):
- المختبر والبحث العلمي: تُستخدم RTDs بشكل شائع في معدات المختبرات وتطبيقات البحث العلمي نظرًا لدقتها العالية وثباتها، كما هو الحال في الكروماتوغرافيا اللونية وقياس الطيف والأجهزة الطبية.
- المستحضرات الصيدلانية: تُستخدم أجهزة RTDs في عمليات تصنيع المستحضرات الصيدلانية للتحكم الدقيق في درجة الحرارة في عمليات التعقيم والتخمير وغيرها من العمليات الحرجة.
- التكنولوجيا الحيوية: تجد أجهزة RTDs تطبيقات في صناعات التكنولوجيا الحيوية لمراقبة درجة الحرارة في المفاعلات الحيوية والحاضنات وغيرها من المعدات المستخدمة في المعالجة الحيوية والتخمير.
- صناعات المعالجة: تُستخدم أجهزة RTDs على نطاق واسع في الصناعات التحويلية مثل الصناعات الكيميائية والبتروكيماوية والنفط والغاز لقياس درجة الحرارة في المفاعلات وخطوط الأنابيب وأعمدة التقطير ومعدات المعالجة الأخرى.
- الرصد البيئي: تُستخدم أجهزة RTD في أنظمة الرصد البيئي لقياس درجة الحرارة في محطات الطقس والغرف المناخية ومعدات الرصد البيئي.
الخاتمة
من خلال قراءة المحتوى أعلاه، أعتقد أنك قد فهمت تمامًا الاختلافات بين المزدوجات الحرارية والمقاومات الحرارية من حيث مبدأ العمل ونطاق قياس درجة الحرارة والتطبيق والتكلفة وعدد الأسلاك والدقة وما إلى ذلك. يمكن أن يساعدنا فهم هذه الاختلافات على استخدامها بشكل أفضل.
لورنتزي® يمكن أن توفر أنواعًا كثيرة من مستشعرات درجة الحرارة لتطبيقك. من فضلك اتصل بنا للحصول على المشورة المهنية والمساعدة في اختيار مستشعر درجة الحرارة المناسب لتلبية متطلباتك الخاصة.
