تشخیص سیم مثبت ترموکوپل یکی از مراحل اساسی و بسیار حساس در فرآیند نصب، سیم‌کشی و راه‌اندازی سنسورهای دمایی ترموکوپل در کاربردهای صنعتی، آزمایشگاهی و خودکارسازی فرآیند است، چراکه ترموکوپل به‌عنوان یکی از دقیق‌ترین و پراستفاده‌ترین سنسورهای دما در صنعت، بر اساس اختلاف پتانسیل تولید شده بین دو فلز غیرهم‌جنس کار می‌کند، و هرگونه اشتباه در تعیین قطب مثبت و منفی می‌تواند منجر به بروز اختلال در عملکرد سیستم کنترل، ایجاد قرائت معکوس یا ناصحیح، ثبت دمای اشتباه و در نهایت توقف یا خسارت به تجهیزات حساس گردد؛ بنابراین، دانستن روش‌های دقیق، عملی و علمی برای تشخیص سیم مثبت ترموکوپل نه تنها از بُعد تئوریک حائز اهمیت است، بلکه در عمل نیز یکی از دغدغه‌های کلیدی تکنسین‌های ابزار دقیق، مهندسین برق و کاربران فنی به‌شمار می‌رود که در ادامه به‌طور جامع و چندبعدی به آن خواهیم پرداخت.
شما می توانید در این مقاله در رابطه با ترموکوپل چیست؟ و انواع ترموکوپل در ابزاردقیق مطالعه کنید.
تشخیص نوع ترموکوپل بر اساس رنگ سیم‌ها
اولین و رایج‌ترین روش برای تشخیص سیم مثبت ترموکوپل، بررسی رنگ‌بندی سیم‌ها یا اصطلاحاً کد رنگ کابل ترموکوپل است که بر اساس استانداردهای بین‌المللی مانند ANSI (آمریکایی) یا IEC (بین‌المللی) تعیین شده و تولیدکنندگان معتبر کابل ترموکوپل نیز موظف به رعایت آن هستند.
جدول رنگ‌بندی انواع ترموکوپل:
| نوع ترموکوپل | فلز مثبت (+) | فلز منفی (−) | رنگ سیم مثبت (ANSI) | رنگ سیم منفی | رنگ غلاف خارجی کابل |
|---|---|---|---|---|---|
| K (Chromel-Alumel) | Chromel | Alumel | سبز | سفید | زرد |
| J (Iron-Constantan) | آهن | Constantan | مشکی | سفید | مشکی |
| T (Copper-Constantan) | مس | Constantan | قرمز | سفید | آبی |
| E (Chromel-Constantan) | Chromel | Constantan | بنفش | سفید | بنفش |
| N (Nicrosil-Nisil) | Nicrosil | Nisil | نارنجی | سفید | نارنجی |
نکته: در تمام استانداردها، رنگ سفید همیشه نشان‌دهنده سیم منفی است. سیم دیگر، با رنگ خاص (سبز، مشکی، قرمز و …) سیم مثبت است.بنابراین اگر با کابلی استاندارد مواجه هستید، تنها با مشاهده رنگ عایق روی سیم‌ها می‌توانید به‌راحتی سیم مثبت را تشخیص دهید.
تشخیص سیم مثبت ترموکوپل با استفاده از مولتی‌متر
در مواقعی که کابل ترموکوپل فاقد رنگ‌بندی استاندارد است یا در طول پروژه چندین مرتبه برش و اتصال مجدد خورده و رنگ‌ها قابل اعتماد نیستند، بهترین و قابل اطمینان‌ترین روش، استفاده از مولتی‌متر دیجیتال دقیق با قابلیت اندازه‌گیری میلی‌ولت DC است. این روش مبتنی بر اصل عملکرد ترموکوپل، یعنی تولید ولتاژ الکتریکی ناشی از اختلاف دما بین دو نقطه مختلف، کار می‌کند.
مراحل گام‌به‌گام:
- دو سر سیم ترموکوپل را به‌صورت کامل و تمیز لخت نمایید.
- مولتی‌متر را در حالت اندازه‌گیری ولتاژ DC (محدوده mV) تنظیم کنید.
- پراب‌های مولتی‌متر را به دو سیم متصل نمایید (قرمز به یکی، مشکی به دیگری).
- نوک ترموکوپل را با انگشت یا منبع حرارتی با دمای بالاتر از محیط تماس دهید.
- اگر عدد نمایش داده شده مثبت بود، پراب قرمز به سیم مثبت متصل شده است.
- در صورت نمایش عدد منفی، جای پراب‌ها را عوض کرده تا قطب صحیح را پیدا کنید.
هشدار: این روش در صورتی معتبر است که دمای محل اتصال دو سر آزاد سیم با دمای نوک ترموکوپل تفاوت محسوسی داشته باشد و از اتصال کوتاه بین سیم‌ها جلوگیری شده باشد.
ما در این مقاله در رابطه با مولتی متر چیست و انواع مولتی متر آنالوگ و دیجیتال صحبت کرده ایم.
تشخیص قطب سیم‌ها از طریق جنس فلزات ترموکوپل
در شرایط خاصی که دسترسی به تجهیزات تست یا رنگ‌بندی کابل‌ها وجود ندارد اما اطلاعات دقیقی از جنس فلز سیم‌ها در اختیار داریم، می‌توان از خواص فیزیکی و شیمیایی فلزات استفاده کرد تا سیم مثبت را تشخیص داد. البته این روش تخصصی‌تر بوده و برای افراد آموزش‌دیده یا استفاده در آزمایشگاه‌های کالیبراسیون توصیه می‌شود.
مثال‌ها:
- در ترموکوپل نوع K: سیم مثبت از آلیاژ Chromel (نیکل-کروم) بوده و سطحی نقره‌ای دارد.
- در ترموکوپل نوع J: سیم مثبت از آهن است و خاصیت مغناطیسی دارد (آهن‌ربا جذب می‌کند).
- در ترموکوپل نوع T: سیم مثبت از مس خالص است و رنگ مسی مشخص دارد.
- در ترموکوپل نوع N: سیم مثبت از Nicrosil (آلیاژ نیکل، کروم و سیلیسیم) است و مقاومت بالاتری دارد.
تشخیص سیم مثبت از طریق مارکینگ و چاپ روی کابل‌های صنعتی
برخی از کابل‌های ترموکوپل صنعتی استاندارد، مخصوصاً آن‌هایی که توسط برندهای معتبر ابزار دقیق مانند Omega، Parker یا SAB Bröckskes تولید می‌شوند، دارای چاپ یا مارکینگ منظم روی غلاف بیرونی کابل هستند که در فواصل منظم، نوع کابل، جنس فلزها، شماره استاندارد و حتی جهت‌گیری قطب مثبت و منفی را درج می‌کنند.
بنابراین با بررسی بدنه کابل و مشاهده این مارکینگ‌ها، می‌توان به نوع دقیق کابل و محل سیم مثبت پی برد. این روش بسیار مطمئن است و به خصوص در کابل‌هایی با چند زوج ترموکوپل (multipair) بسیار حیاتی است.
نکات کلیدی در هنگام اتصال و نصب کابل ترموکوپل
اتصال و نصب صحیح کابل ترموکوپل یکی از مهم‌ترین مراحل در راه‌اندازی و بهره‌برداری از سامانه‌های اندازه‌گیری دما در سیستم‌های ابزار دقیق و اتوماسیون صنعتی به‌شمار می‌رود؛ زیرا حتی کوچک‌ترین خطا در نوع کابل، نحوه اتصال، مسیر عبور، یا نحوه مهار فیزیکی کابل می‌تواند منجر به ایجاد نویز، افت دقت، خطای اندازه‌گیری، و در نهایت، تحلیل نادرست داده‌ها گردد. در نتیجه، رعایت مجموعه‌ای از اصول کلیدی، استانداردها و الزامات فنی در هنگام نصب کابل ترموکوپل از اهمیت حیاتی برخوردار است.
در ادامه، نکات مهم در نصب کابل ترموکوپل را به‌صورت کاملاً دقیق بررسی می‌کنیم:
1. استفاده از کابل هم‌نوع با نوع ترموکوپل (Matching Type)
هر نوع ترموکوپل دارای ترکیب فلزی خاصی است، بنابراین برای حفظ پایداری سیگنال و جلوگیری از بروز EMF اضافی در مسیر انتقال، باید از کابلی استفاده شود که جنس فلزات هادی آن دقیقاً مطابق با نوع ترموکوپل باشد. به‌عنوان مثال:
- برای ترموکوپل نوع K، باید از کابل جبران‌ساز یا اکستنشن تایپ K (Chromel-Alumel) استفاده شود.
- استفاده از کابل نامرتبط (مثلاً کابل مسی یا کابل J برای ترموکوپل نوع K) باعث بروز خطاهای غیرقابل پیش‌بینی خواهد شد.
ما در این مقاله به بررسی انواع کابل یا سیم ترموکوپل پرداخته ایم.
2. رعایت قطبیت و تشخیص صحیح سیم مثبت و منفی
همواره باید اطمینان حاصل شود که سیم مثبت ترموکوپل به ترمینال مثبت دستگاه یا کنترلر متصل شده باشد. جابجایی قطب‌ها باعث نمایش دمای منفی یا نوسان مقادیر خواهد شد.
3. جلوگیری از عبور کابل ترموکوپل در کنار کابل‌های قدرت و منابع نویز
کابل‌های ترموکوپل به‌شدت به تداخلات الکترومغناطیسی (EMI) حساس هستند. به همین دلیل:
- از عبور کابل ترموکوپل از کنار کابل‌های فشار قوی، اینورتر، الکتروموتور، یا منابع نویز خودداری شود.
- در صورت اجبار، حتماً از شیلد مناسب استفاده گردد و کابل‌ها با حداقل فاصله 30 سانتی‌متر از هم جدا شوند.
4. اتصال صحیح شیلد و ارت (Shielding and Grounding)
کابل ترموکوپل شیلددار باید دارای اتصال زمین (ارت) صحیح و مهندسی‌شده باشد تا نویز محیطی را جذب و تخلیه کند. برای اتصال صحیح شیلد:
- شیلد باید فقط از یک طرف (ترجیحاً سمت کنترلر یا ترمینال ورودی) به زمین متصل شود.
- اتصال دوطرفه شیلد باعث ایجاد حلقه زمین (Ground Loop) شده و خود منبع نویز می‌گردد.
5. استفاده از کانکتور استاندارد ترموکوپل
در بسیاری از نصب‌ها، استفاده از کانکتورهای ترموکوپل استاندارد (Miniature یا Standard Thermocouple Connectors) توصیه می‌شود. این کانکتورها:
- از همان جنس فلز کابل ساخته شده‌اند (مثلاً Chromel و Alumel در کانکتور نوع K)
- مانع از بروز ولتاژ ترموالکتریک ناخواسته در محل اتصال می‌شوند.
- نصب، تعویض و تعمیر کابل را سریع‌تر، دقیق‌تر و بدون خطا می‌سازند.
6. پرهیز از لحیم‌کاری یا اتصال با فلز غیرهم‌جنس
در مسیر نصب کابل ترموکوپل، هرگونه لحیم‌کاری با قلع یا اتصال با ترمینال‌های فلزی از جنس نامرتبط (مانند مس یا استیل معمولی)، می‌تواند منجر به ایجاد نقاط اتصال ترموالکتریک جدید شود که دقت اندازه‌گیری را تحت تأثیر قرار می‌دهد. بهترین راهکار:
- استفاده از کانکتورهای تخصصی ترموکوپل یا ترمینال‌های آلیاژی هم‌جنس با نوع ترموکوپل است.
7. مدیریت فیزیکی کابل و جلوگیری از تنش مکانیکی
کابل‌های ترموکوپل، به‌ویژه در نسخه‌های فویل‌دار یا شیلددار، ممکن است در برابر کشش، خمش بیش از حد، یا لرزش‌های دائم آسیب‌پذیر باشند. لذا:
- از استفاده از بست‌های صنعتی، سینی کابل، کانال‌های محافظ (Duct) و پوشش فلزی خرطومی (Flexible Conduit) برای محافظت مکانیکی از کابل استفاده شود.
- شعاع خمش نباید کمتر از 6 برابر قطر خارجی کابل باشد.
8. برچسب‌گذاری و مستندسازی دقیق مسیر کابل
تمامی کابل‌های ترموکوپل باید به‌صورت دقیق و صنعتی لیبل‌گذاری شوند، به‌ویژه در مسیرهای چندکابله یا محیط‌های دارای تجهیزات متعدد. برچسب باید شامل موارد زیر باشد:
- نوع ترموکوپل (مثلاً Type K)
- شماره Loop یا تگ مربوط به دستگاه
- جهت سیگنال (Sensor → Controller)
9. اجتناب از اتصال بیش از حد بین‌راهی
در صورت نیاز به افزایش طول کابل، فقط باید از کابل اکستنشن مخصوص همان تایپ ترموکوپل استفاده شود و محل اتصال بین‌راهی نیز با ترمینال آلیاژی یا کانکتور استاندارد انجام گیرد. اتصالات زیاد، به‌ویژه با ابزارهای عمومی، منجر به افت کیفیت سیگنال خواهد شد.
10.انجام تست نهایی با مولتی‌متر و کالیبراتور دما
پس از نصب نهایی کابل، با استفاده از یک مولتی‌متر دیجیتال حساس یا کالیبراتور دما (Temperature Calibrator)، صحت اتصال، قطبیت، و سالم بودن مسیر انتقال سیگنال را بررسی نمایید. کاربردی‌تر و حرفه‌ای‌تر بشه. مایلی این کار رو هم انجام بدم؟
خرید انواع ترموکوپل و کابل ترموکوپل استاندارد از ساتراپ دما
فروشگاه ساتراپ دما با ارائه انواع سنسورهای ترموکوپل استاندارد، کابل‌های صنعتی دارای رنگ‌بندی دقیق مطابق با ANSI و IEC، و لوازم جانبی مانند بلوک ترمینال مخصوص ترموکوپل، راهکارهای تخصصی برای صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، غذایی، نیروگاهی و آزمایشگاهی فراهم کرده است. کلیه محصولات همراه با راهنمای نصب و پشتیبانی فنی ارائه می‌گردند.
برای دریافت مشاوره فنی، سفارش عمده یا خرید آنلاین، با ما تماس بگیرید یا از بخش فروشگاه سایت ساتراپ دما دیدن فرمایید.
مشاوره قبل از خرید
برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با خرید محصولات می‌توانید با شماره تلفن‌های زیر تماس بگیرید: