آرایش‌های چند ترموکوپلی

همانگونه که  نشان داده شده است، می‌توان چند ترموکوپل را به طور سری و یا موازی به هم متصل کرد و کاربردهای بهتری برای آنها یافت. آرایش سری اصولاً جهت افزایش حساسیت ترموکوپل استفاده می‌شود. همهٔ اتصالات اندازه گیری در یک دما نگه داشته می‌شوند و همه اتصالات مرجع در دمای دیگری قرار می‌گیرند. این آرایش ترموکوپل ها، اغلب به نامترموپیل نامیده می‌شود و برای تعداد ترموکوپل، خروجی آرایش فوق برابر خروجی یک ترموکوپل تنها خواهد بود. یک نمونه تجاری ترموپیل از جنس کروملا! کنستانتان دارای 25 اتصال است و در حدود مقدار خروجی آن است. آرایش موازی ترموکوپل ها مطابق شکل در صورتی که اتصالات سرد و مرجع در دماهای یکسان باشند مثل یک ترموکوپل واحد، دما را اندازه می‌گیرد. اگر اتصالات اندازه گیری در دماهای مختلف قرار داده شوند و مربوط به ولتاژ خروجی، دمای متوسط است (تا زمانی که ترموکوپل هادر فاصله دمای اندازه گیری رفتار خطی داشته باشند)

ترموکوپل در ابزار دقیق

ترموکوپل یکی از ابزار های مهندسی ابزار دقیق می باشد که در موارد زیادی کاربرد دارد.

اجزای ترموکوپل

شمای کلی اجزاء ترموکوپل استاندارد در شکل نشان داده شده است. بایستی توجه داشت یک اتصال (اتصال سرد) بایستی در دمای مرجع قرار داده شود، به عنوان مثال اتصال مرجع را بایستی در ظرف حاوی یخ در حال ذوب شدن نصب کرد. اتصال دیگر ترموکوپل بایستی به جسمی که می‌خواهیم دمسای آن را اندازه بگیریم، کاملاً متصل شود. فلزات ترموکوپلی یه طور کلی نسبت به قیمتی که دارند به دو گروه جداگانه تقسیم می‌شوند. این دو گروه ترموکوپل به ترموکوپل های فلز پایه و ترموکوپلهای فلزات قیمتشی معروفند. در جدول پرمصرف‌ ترین ترموکوپلهای صنعتی با حروف مشخص شدهاند.

طرح کلی شکل به خاطر طرز قرار گرفتن سیمها و نیاز به داشتن دمای مرجع مناسب به نظر نمی‌رسد. طرح عملی‌تری از ترموکوپل در شکل تا نشان داده شده است. دو سیم در کنار هم و به موازات هم قرار گرفته و به یک مدار اندازه گیری ولتاژ متصل هستند. اتصالات بین دو سیم و ولت متر تا زمانی که با یکدیگر هم دما باشند هیچ سیگنال خطایی ایجاد نمی‌کنند. در این روش، اتصال مراجع وجود ندارد، در صورت تغییر دمای محیط، خروجی‌های غلط به دست می‌آید که بستگی به نوع سیستم ترموکوپل دارد.

سنسورهای اتصال در ابزار دقیق

اتصال‌های سیلیکونی به خاطر ارزانی تولید به عتوان سنسورهای دماکاربرد وسیعی یافته‌اند. مشخصه بایاس موافق دیود سیلیکونی را نشان می‌دهد. واضح است که اگر ولتاژ بایاس موافق دو سر اتصال از مقدار کمتر باشد، جریانی از دیود عبور نمی‌کند. مقدار که اغلب افت ولتاژ دیود نام دارد حدود است. مقدار وابسته به دما است و در فاصله دمای تقریباً خطی است. ولتاژ دارای مشخصهٔ دمایی است که برای همه نیمه هادی های سیلیکون دارای مقداری در حدود است. یک مدار نمونه در شکل نشان داده شده است. ترانزیستورهای دوقطبی در بیشتر موارد به جای دیودها در مدارات استفاده می‌شوند، ولی برای این که کار دیود را انجام بدهند بایستی بیس و کلکتور ترانزیستور به هم وصل شوند. برای این که دیود در بهترین شرایط کاری قرار گیرد لازم است که یک جریان ثابت از دیود عبور کند، اما در عمل خطایی که به خاطر راه اندازی مدار دیود توسط ولتاژ ثابت برای برقراری جریان ثابت پیش می‌آید قابل صرف نظر کردن است. یک ضعف عمده در کاربرد دیود به عنوان کنترل دما در کاربردهای کنترلی وجود دارد و آن عیب این است که خود ایمن نیستند یعتی اگر مدارشان به هر دلیلی عیبی پیدا کند نقش کنترلی خود را از دست می‌دهند. به عنوان مثال اگر مدار کنترل دمای دیودی برای کنترل یک بخاری برقی به کار رفته باشد، هرگونه قطعی در مدار سیمهای دیود توسط کنترل کننده به صورت کاهش دما تعبیر و تفسیر خواهد شد. بنابراین توان بیشتری به بخاری برقی عرضه شده باعث فرار کنترل نشده و خرابی می‌گردد.

انواع سنسور های دما و کاربرد آن در تجهیزات ابزار دقیق

سسنسورهای دما از نوع کریستال مایع تعدادی از مایعات (معمولاً از گروه مواد آلی) را می‌توان به گونه‌ای ساخت که ساختمان منظم کریستالی داشته باشند به گونه‌ای که مولکولهای تشکیل دهندهٔ آن در جهات یکسانی قرار گیرند. این ساختمان مولکولی توسط میدانهای الکتریکی و یا مغناطیسی قابل تغییر است. اغلب افراد با نشان دهنده های کریستال مایع که در ساعتهای مچی و ماشین حسابها به کار رفته‌اند آشنایی دارند. کریستال مایع دارای ترکیباتی است که به میدانهای الکتریکی حساس هستند.

یکی از کاربردهای کریستال مایع آن است که انواعی از آنها به دما حساسی هستند. کاربرد خاصی از آن در ترکیبات کولستوریک به عنوان دماسنج طبی به شکل نوار پلاستیکی قائل انعطافی است که روی پوست بدن چسبیده می‌شود و دمای سطح پوست را اندازه می‌گیرد. ترکیبات تشکیل دهنده، دارای ساختمان مولکولی شبیه کلسترول هستند و بدین علت به کولستور یک موسومند. مایعات کولستور یک ساختمان مولکولی حلزونی (مارپیچی) دارند و این نوع شکل ساختمانی آنها باعث رفتار نوری متفاوت آنها شده است. صفحهٔ پلاریزاسیون نوری که از ترکیب فوق عبور می‌کند ممکن است در هر میلیمتر از مسیر عبور خود سه بار و یا بیشتر چرخش داشته باشد. سازهٔ فوق را می‌توان با قرار دادن مایع کولستوریک بین دو صفحهٔ موازی از پلاستیک با جنس مناسب، تکمیل کرد. انتخاب پلیمر برای پلاستیک به دو منظور صورت می‌گیرد. اول آن که، صفحه فوق بایستی شفاف و نور گذر باشد و دوم آن که از نظر شیمیایی به قدر کافی فعال باشد تا با مولکولهای کریستال مایع مجاور صفحه پلیمر پیوند برقرار کرده و محورهایشان را در جهات صحیح نگه دارد.