ترموکوپل‌ها از پرکاربردترین سنسورهای دمایی در صنایع و تجهیزات خانگی هستند. این حسگرها با بهره‌گیری از دو فلز متفاوت که در نقطه اتصال خود ولتاژی متناسب با اختلاف دما تولید می‌کنند، امکان اندازه‌گیری دقیق دما را فراهم می‌آورند. با این حال، در عمل ممکن است در اثر عوامل محیطی، نصب نادرست یا استهلاک، با خطاها و مشکلاتی روبه‌رو شویم. در این راهنما، به مهم‌ترین مسائلی که تکنسین‌ها و کاربران هنگام کار با ترموکوپل با آن مواجه می‌شوند و خرید ترموکوپل صنعتی و المنت حرارتی می‌پردازیم و راهکارهای ساده و عملی برای رفع هر یک ارائه می‌دهیم.
مشکلات رایج و روش های رفع آن ها
در کار با ترموکوپل‌ها بروز خطاها و اختلالات گوناگون اجتناب‌ناپذیر است؛ اما با شناسایی سریع نشانه‌های مشکلات رایج—مانند قطع سیم، خوردگی نوک حسگر، اتصال غیراستاندارد یا نویز الکتریکی—و به‌کارگیری روش‌های ساده و مؤثر برای رفع آن‌ها، می‌توان دقت و پایداری سیستم اندازه‌گیری دما را مجدداً به سطح مطلوب بازگرداند. در ادامه، پرکاربردترین چالش‌ها و راه‌حل‌های گام‌به‌گام برای هر یک را مرور می‌کنیم.
قطع شدن یا پارگی سیم ها
معمول‌ترین ایراد، قطع یا شکستن سیم‌های ترموکوپل در محل خم‌ها یا اتصالات است. علامت آن معمولاً خواندن عدد ثابت یا صفر روی نمایشگر دماست. برای عیب‌یابی، ابتدا با مولتی‌متر مقاومت سیم‌کشی را اندازه بگیرید؛ اگر بی‌نهایت باشد، سیم پاره است. در محل پارگی، از کانکتورهای استاندارد یا هویه‌ی لحیم‌کاری با روکش مناسب استفاده کنید و از خمیدگی‌های تند جلوگیری نمایید.
اتصالات غیر استاندارد یا شل شدن ترمینال ها
گاهی سیم‌ها در ترمینال‌های نمایشگر یا کنترلر شل یا برعکس بسته می‌شوند. این امر باعث نوسان یا عدم انتقال سیگنال می‌گردد. برای رفع مشکل، ابتدا برق سیستم را قطع کنید، سیم‌ها را از کانکتور جدا کرده و از صحیح بودن قطب مثبت و منفی مطمئن شوید، سپس با استفاده از پیچ‌های ترمینال یا کانکتور مخصوص ترموکوپل با گشتاور مناسب، اتصالات را مجدداً محکم کنید.
خوردگی یا اکسید شدن نوک ترموکوپل
در محیط‌های خورنده یا دمای بالا، نوک حسگر ممکن است دچار زنگ‌زدگی یا اکسید شده و انتقال حرارت و سیگنال را مختل کند. مشاهده‌ی پوسته‌پوسته شدن فلز یا تغییر رنگ نوک ترموکوپل نشان‌دهنده‌ی مشکل است. برای جلوگیری از این ایراد، از غلاف‌های استیل ضدزنگ یا سرامیکی استفاده کنید و دوره‌ای (مثلاً هر شش ماه) نوک را با سمباده نرم یا فرچه‌ی ضدسایش تمیز نمایید.
اختلاف دما بین نقطه اندازه‌گیری و نقطه مرجع (Cold Junction)
اگر محل اتصال سیم‌های جبران‌ساز (کابل سرد) به کنترلر در دمای متفاوتی نسبت به محل نصب ترموکوپل باشد، اندازه‌گیری دچار خطای جبران‌نشده می‌شود. برای رفع این مشکل، از کابل‌های جبران‌ساز هم‌تیپ با سیم ترموکوپل استفاده کنید و یا دستگاه کنترلر را به‌گونه‌ای کالیبره نمایید که دمای محیط اتصال Cold Junction را خودکار جبران کند.
نویز الکتریکی و سیگنال‌های نادرست
در کارگاه‌ها یا کنار موتورهای قوی، تداخل الکترومغناطیسی ممکن است ولتاژ چند میلی‌ولتی ترموکوپل را مخدوش کند. علامت آن نوسان شدید عدد دماست. برای کاهش نویز، از کابل‌های شیلددار و اتصال شیلد به زمین و نیز فیلترهای الکترونیکی (Low‑Pass) در ورودی کنترلر استفاده کنید. سیم‌کشی را از مسیر کابل‌های قدرت و موتورها دور نگه دارید.
انتخاب اشتباه نوع ترموکوپل
هر تیپ ترموکوپل (K, J, T, E و…) برای محدوده دمایی و شرایط محیطی خاصی طراحی شده است. نصب تیپ نامناسب، خطای قابل‌توجه در خوانش ایجاد می‌کند. پیش از نصب، مشخصات دمایی و شیمیایی محیط را بررسی کرده و طبق جدول مشخصات، نوع متناسب را انتخاب کنید.
راهنمای گام به گام عیب یابی ترموکوپل
برای عیب‌یابی ترموکوپل، ابتدا با یک بازرسی ظاهری سیم‌ها و نوک حسگر را از نظر پارگی، زنگ‌زدگی یا خمیدگی غیرمعمول بررسی کنید، سپس با مولتی‌متر مقاومت داخلی سیم‌کشی را اندازه‌گیری کرده و از سلامت مدار اطمینان حاصل کنید. در گام بعد، از کابل جبران‌ساز هم‌تیپ استفاده کنید و مطمئن شوید کانکتورهای ترموکوپل به درستی و با گشتاور مناسب بسته شده‌اند. سپس تنظیمات دستگاه نمایشگر یا کنترلر را چک کنید تا تیپ ترموکوپل و گزینه جبران‌سازی نقطه سرد (Cold Junction Compensation) به درستی انتخاب شده باشند. در نهایت، برای کاهش خطاهای ناشی از نویز الکتریکی، سیم‌کشی را از کابل‌های قدرت دور کنید، از کابل‌های شیلددار بهره ببرید و در صورت نیاز فیلترهای EMI را نصب کنید تا سیگنال ولتاژی ترموکوپل با کمترین اختلال به کنترلر برسد.
چه زمانی باید ترموکوپل تعویض شود
اگر پس از تمیزکاری، محکم‌کردن اتصالات و اصلاح کابل‌کشی همچنان خطا وجود دارد، احتمالاً عنصر حسگر دچار فرسودگی یا شکستگی شده است. موارد زیر نیازمند تعویض کامل ترموکوپل هستند:
- شکستگی یا جداشدن نوک حسگر
- اکسیداسیون شدید که با تمیزکاری برطرف نمی‌شود
- تغییر دائمی ضریب حساسیت (خروجی ولت کمتر یا بیشتر از جدول مرجع)
نکات پیشگیرانه برای افزایش عمر ترموکوپل
برای حفظ دقت و طول عمر ترموکوپل‌ها، اتخاذ برخی تدابیر پیشگیرانه بسیار مؤثر است. استفاده از غلاف‌های محافظ متناسب با شرایط محیطی، خودداری از خم کردن یا کشیدن بیش از حد سیم‌ها، انتخاب تیپ مناسب بر اساس دمای کاری و مواد خورنده، و انجام بازرسی و کالیبراسیون دوره‌ای از جمله اقداماتی است که نه‌تنها از فرسودگی و آسیب‌دیدگی زودهنگام جلوگیری می‌کند، بلکه کیفیت و پایداری اندازه‌گیری دما را نیز در طول زمان تضمین می‌نماید.
- استفاده از غلاف حرارتی یا محافظ: در محیط‌های خورنده یا با شوک حرارتی زیاد
- خودداری از کشیدن یا خم کردن بیش از حد سیم: برای جلوگیری از خستگی فلز و شکستگی
- انتخاب تیپ مناسب براساس بازه دما و شرایط محیطی: پیش از نصب و بهره‌برداری
- بازرسی و تست دوره‌ای: حداقل سالی یک بار یا بسته به شدت کارکرد
جمع‌بندی
عیب‌یابی ترموکوپل‌ها با یک رویکرد سیستماتیک و چک‌لیست‌وار، به‌سرعت به رفع خطاهای رایج کمک می‌کند. شناسایی پارگی سیم، اطمینان از اتصالات استاندارد، حفظ نوک حسگر، جبران دمای نقطه سرد و کنترل نویز الکتریکی از جمله گام‌های اصلی است. در نهایت، رعایت نکات پیشگیرانه و تعویض به‌موقع ترموکوپل آسیب‌دیده، موجب کاهش زمان توقف سیستم و افزایش دقت اندازه‌گیری خواهد شد.
سوالات متداول
چطور بفهمیم ترموکوپل سوخته است؟
اگر مقاومت داخلی بی‌نهایت باشد یا خروجی ولتاژ با افزایش دما تغییر نکند، احتمالاً عنصر حسگر خراب شده و نیاز به تعویض دارد.
چرا ترموکوپل عدد دمای نادرست نشان می‌دهد؟
ممکن است کابل جبران‌ساز نامناسب استفاده شده باشد، اتصالات شل یا غیراستاندارد باشد، یا نوک حسگر دچار خوردگی و اکسیداسیون شده باشد.
کابل معمولی با کابل جبران‌ساز چه تفاوتی دارد؟
کابل جبران‌ساز از فلزاتی ساخته می‌شود که ضریب حرارتی و الکتریکی آن‌ها با ترموکوپل یکسان است تا نقطه سرد به‌درستی جبران شود؛ اما کابل معمولی این ویژگی را ندارد و خطای دمایی ایجاد می‌کند.
