ما تغطيه هذه الفئة
تُقاس درجة الحرارة إمّا بأن يوضع الحسّاس في تلامس مع الوسط حتى يصل إليه الاتّزان، أو بأن تُقرأ الطاقة تحت الحمراء التي تشعّها السطوح. وحسّاسات التلامس أرخص، وأدقّ، وأشيع بكثير؛ وحسّاسات عدم التلامس وُجدت لأهداف لا يمسّها مجس، أو متحرّكة، أو تُتلف الحسّاس الذي يمسّها.
عنصر الحسّاس هو عادةً أبسط أجزاء القرار. أما الذي يحدّد هل ينجح التركيب فهو الواجهة: مادة الغلاف مقابل وسط أكّال أو كاشط، وعمق الغمر مقابل التدفق الفعلي، وزمن الاستجابة مقابل سرعة تغيّر العملية، وهل يسمح بئر الحرارة بتبديل الحسّاس دون تفريغ الخط من ضغطه.
تغطي هذه الفئة العنصر، والتجميع من حوله: أنبوب الحماية، والرأس، والوصلية؛ والإلكترونيات التي تحوّل إشارة ميلي فولت أو مقاومة إلى ما تستطيع غرفة التحكم قراءته.
أنواع المنتجات في قياس درجة الحرارة
| نوع المنتج | كيف تعمل | ما تُحدَّد من أجله عادةً |
| المزدوجة الحرارية | جهد ميلي فولت يتولّد عند وصلة معدنين مختلفين | الأفران، والمواقد، ومخارج العادم، وكل مهمة حارّة أو سريعة التغيّر أو تكون فيها متانة العنصر أهمّ من استقراره |
| حسّاس RTD و Pt100 | مقاومة عنصر فلزي نقيّ تتغيّر مع درجة الحرارة بانتظام معلوم | القياس الدقيق المستقر دون نحو 600 °C، وكل قراءة يجب أن تكون قابلة للتتبع |
| المقاومة الحرارية | عنصر أشباه موصلات تتغيّر مقاومته تغيّرًا كبيرًا داخل نطاق ضيّق | أنظمة HVAC، والتجهيزات الطبية، والأجهزة المنزلية حيث تكون الحساسية في نطاق محدّد هي المقدَّمة |
| مُرسل درجة الحرارة | يُهيّئ إشارة العنصر إلى خرج خطّي | كل مهمة تنتقل فيها القيمة إلى نظام تحكم وتُفسدها لولا ذلك مقاومة الكابل |
| مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء | الإشعاع الصادر من سطح، محوّلًا إلى درجة حرارة | الأهداف المتحرّكة، والدوّارة، والكهربائية الحيّة، والبعيدة عن المتناول؛ وفحوص سلامة الأغذية، ومسارات الصيانة التنبؤية |
| الكاميرا الحرارية | خريطة ثنائية الأبعاد للإشعاع الصادر | تتبّع العطب على لوحة، أو محمل، أو غطاء مبنى، حيث تكون الصورة أهمّ من قراءة واحدة |
| بئر الحرارة | جيب يفصل الحسّاس عن العملية | العمليات المضغوطة، أو الأكّالة، أو الخطرة، حيث يجب أن يكون الحسّاس قابلًا للتبديل أثناء التشغيل |
| متحكّم درجة الحرارة | يقارن القيمة المقاسة بالقيمة المطلوبة ويحرّك خرجًا | السخّانات، والأفران، والحمامات، ومعدات التعبئة حيث تُضبط درجة الحرارة محليًا |
كيف تختار حسّاس درجة الحرارة
نادرًا ما يوجد جهاز واحد صحيح لمهمة، لكن توجد دائمًا قائمة مختارة يمكن تسويغها ومجموعة إجابات تُقصي ما عداها. وهذه هي الأسئلة التي تحسم الأمر.
- نوع العنصر مقابل مدى التشغيل الفعلي لا مقابل أقصى ما تذكره الكتالوغ. فالنوع ذو الحدّ الأعلى البعيد يكون غالبًا الأقلّ دقّة في المدى الذي تستعمله فعلًا.
- زمن الاستجابة: الحسّاس داخل بئر ثقيل محميّ لكنه بطيء. وإن كانت العملية تتغيّر أسرع ممّا يستطيع التجميع متابعته، تأخّرت القراءة عن الحقيقة بقدر معلوم قد يكون غير مقبول.
- عمق الغمر: القليل منه يجذب القراءة نحو المحيط عبر جدار الأنبوب والوصلية. وعمق غمر كافٍ خير من عنصر بأعلى فئة.
- مادة الغلاف والبئر مقابل الوسط: فولاذ مقاوم للصدأ لمعظم المهام، مع سبائك أعلى أو طلاء واقٍ للكلوريدات، والكبريتيدات، والأكسدة عند الحرارة العالية.
- بئر حرارة أم غمر مباشر، وهذا يقرّر هل يمكن تبديل الحسّاس أثناء التشغيل وهل تنطبق درجة ضغط على التجميع.
- الوصلية ونوع الرأس: سن، أو شفة، أو مشبك؛ وهل الرأس مقاوم للعوامل الجوية، أو مانع للانفجار، أو مزوّد شاشة محلية.
- مسار الإشارة: التوصيل المباشر، أو مُرسل على الرأس، وهل يبلغ المسار طولًا تهمّ فيه مقاومة التمديد والتشويش.
- الظروف المحيطة برأس التوصيل، وهو كثيرًا ما يكون أسخن أو أكثر بللًا ممّا تفترضه مواصفة الجهاز.
- تصنيف المنطقة، الذي يحدّد مفهوم الحماية، وبالتالي أيّ الرؤوس والمرسلات متاح.
- متطلب المعايرة: هل يجب أن يكون التركيب قابلًا للتتبع، وكم مرة يُتوقّع التحقق منه.
استعراض عملية الاختيار بالترتيب
- حدّد مدى التشغيل وسرعة تغيّر الحرارة. فالمدى يضيّق أنواع العناصر، والسرعة تقرّر قدر الحماية الذي يحتمله العنصر.
- قرّر هل القياس بالتلامس ممكن أصلًا. فإن كان الهدف يتحرّك، أو كان حيًّا كهربائيًا، أو لا يمكن مسّه، فانتقل إلى الأشعة تحت الحمراء.
- في القياس بالتلامس اختر العنصر: حسّاس RTD حيث يهمّ الاستقرار والتتبع، والمزدوجة الحرارية حيث يهمّ المدى والمتانة.
- حدّد هل يلزم بئر حرارة، وذلك يترتّب على الضغط، والأكّالية، وهل يجب أن يبقى الحسّاس قابلًا للتبديل أثناء التشغيل.
- قدّر عمق الغمر مقابل الأنبوب أو الوعاء، وتحقّق منه من حساب البئر لا من العادة.
- قرّر أين تُحوَّل الإشارة: عند الرأس، أو في متحكّم محلي، أو لدى نظام التحكم.
- طبّق البيئة وتصنيف المنطقة على الرأس، وحشوة الكابل، ومدخل التوصيل.
- ثبّت توقّع المعايرة والوثائق التي يجب أن ترافق الطلب.
مقارنة التقنيات
| العنصر | نقطة القوة | نقطة الضعف | الأنسب لها |
| مزدوجة حرارية من النوع K | مدى واسع، ومتانة، وكلفة منخفضة، واستجابة سريعة | ينجرف مع الزمن وعند الحرارة العالية؛ ويحتاج تعويض الوصلة الباردة | الأفران، ومناضد الاختبار، والإشارة الصناعية العامة |
| المزدوجة الحرارية من النوع J | خرج أعلى لكل درجة من النوع K | ساقها الحديدي يتأكسد؛ والمدى أضيق | التركيبات القديمة والأجواء المختزلة |
| النوعان N و T | N أكثر استقرارًا من K عند الحرارة، وT مفضّل عند القيم المنخفضة والحرارة المنخفضة جدًا | قبول أضيق في معايير المصنع القائمة؛ وفي النوع T ساق نحاسية تحدّ أعلى مداه | المهام الخاصة حيث يعلو الانجراف أو دقة الحرارة المنخفضة |
| حسّاس Pt100 | أعلى استقرارًا وتكرارية دون نحو 600 °C، وخطّي التقريب | أبطأ من المزدوجة الحرارية؛ وأعلى كلفة؛ ويحتاج ثلاثة أسلاك أو أربعة لإلغاء مقاومة التمديد | القياس العملي القابل للتتبع، وحفظ سجلات الجودة، وأعمال المختبر والمعايرة |
| الأشعة تحت الحمراء | لا تلامس، فلا تلوّث ولا كتلة حرارية؛ وتقرأ هدفًا متحرّكًا | يجب معرفة معامل انبعاثية الهدف؛ ولا ترى خلال الزجاج أو البخار؛ وتقرأ بقعة لا كتلة | المعدّات الدوّارة، والموصلات الكهربائيّة الحيّة، وأسطح الأغذية، والمواد الساخنة |
حسّاس RTD أدقّ، والمزدوجة الحرارية أمتن. وحيث يهمّ الأمران معًا، كثيرًا ما تُقرَن مزدوجة حرارية داخل بئر حرارة بحسّاس RTD عند النقطة نفسها للتحقق.
المعاملات التي يجب تأكيدها قبل الطلب
ما يبقى بعد اختيار التقنية هو قائمة قيم لا يستطيع موقع التركيب إلا هو أن يوفرها. وهذه هي القيم التي تغيّر الموديل، أو السعر، أو مدة التنفيذ:
- مدى حرارة التشغيل، وأقصى ما قد يراه التجميع.
- الوسط، وهل هو أكّال، أو كاشط، أو لزج، أو صحي.
- ضغط العملية عند نقطة القياس، حيث يكون بئر الحرارة معنيًا.
- سرعة تغيّر الحرارة، وزمن الاستجابة الذي تتطلّبه العملية.
- تفضيل العنصر، أو متطلب الدقة والاستقرار الذي يقرّره.
- طول الغمر، وبُعد الأنبوب أو الوعاء الذي يجب أن يلائمه.
- الوصلية: معيار سن البرغي أو الشفة، والمقاس، ودرجة الضغط.
- نوع الرأس، والظروف المحيطة حيث سيقع.
- الخرج: عنصر مباشر، أو 4-20 mA، أو HART، أو Modbus، أو مفتاح.
- تصنيف المنطقة، وهل تلزم وثائق معايرة قابلة للتتبع.
الأرقام مذكورة لا مُفترضة
تختلف المواصفات من موديل إلى آخر ومن تطبيق إلى آخر، لذلك لا تُذكر على هذه الصفحة أي قيمة أداء. وعندما لا يكون أحد المعايير موثَّقًا لموديل بعينه، تقول صفحة المنتج ذلك بدل سدّ الفجوة برقم معقول الظنّ. أرسل القيم أعلاه ونعيد إليك القيم التي يلتزم بها الموديل المحدَّد فعلًا.
أين تُستخدم هذه الأجهزة