הגורמים המשפיעים על אפקטיביות הרגש והשגת מדידה מדויקת הינם: מיקום הרגש, אופן התקנתו, תנאי הסביבה וטכניקות הכיול.
השפעת מיקום רגש טמפרטורה
כמעט בלתי אפשרי אפילו עבור חשמלאי מקצועי, למדוד טמפרטורה בדיוק היכן שצריך למדוד אותה. לרגש טמפרטורה עצמו יש גודל מסוים אשר דוחק את אלמנט החישה מהחיבור – מה שגורם לאותו בקר טמפרטורה להיות במקום שונה ממקום המדידה הדרוש. תרמיסטורים ו-RTDs הם בעלי הסיכון הגבוה ביותר לטעויות במיקום לעומת צמד תרמי המונח באותו מיקום – פשוט בגלל הגודל. אם ידוע על מקורות חום וגופי קירור הנמצאים בסביבה, ניתן לקזז את טעויות המיקום. יחד עם זאת, במערכות רבות זו משימה כלל לא פשוטה, וייתכנו מצבים בהם לא ניתן לכייל את טעויות המיקום. הפתרון הפשוט ביותר, המונע צורך בטכניקות כיול מורכבות, הוא להשתמש ברגש קטן ולהציב אותו קרוב ככל האפשר למקור הטמפרטורה. טעויות חולפות הן טעויות תרמיות דינמיות שבדרך כלל קשה לקזז אותן, מאחר ולכל חומר במערכת התרמית יש מוליכות וקיבולת תרמית משלו. הצמד התרמי הוא האמצעי המקטין באופן היעיל ביותר טעויות חולפות, בגלל שהוא מתאים לקיבוע הזמן הקטן ביותר.
טעויות במעבר חום
רגש טמפרטורה מקבל קלטי מוליכות, הסעה ו/או קרינה התורמים לחוסר דיוק במדידה. טעויות אלו עשויות להיגרם על ידי תנאי סביבה המחממים או מקררים את הרגש – לעתים קרובות לאורך מסלולים ספציפיים, כמו למשל לאורך כבלי חשמל, מוליכים תרמיים המותקנים בתרמיסטורים, RTDs וסוגים מסוימים של צמדים תרמיים. במקרה כזה, חום ממקור מקומי נע במעלה תיל הנחושת אל אלמנט החישה ומעוות את המדידה. צמדים תרמיים E ו-J משתמשים בסגסוגות שהן פחות מוליכות, ולכן הן אידיאליות להפחתת טעויות מסוג זה.
טעויות עקב התחממות עצמית
טעויות עקב התחממות עצמית קורות בתרמיסטורים ו-RTDs, ונגרמות עקב חום המתפזר בתוך אלמנט החישה עצמו. הדבר גורם לטמפרטורה בתוך רגש טמפרטורה לעלות, וגורם לטמפרטורה הנמדדת לשקף באופן פחות אמין את הסביבה. אסטרטגיות להפחתת התופעה הזו כוללות שמירה על זרם נמוך או העברת פולסים ברגש עם מחזור low duty כדי להבטיח שההספק הממוצע המתפזר ברגש יהיה נמוך.
השפעות הסביבה
הפעלת כל שלושת סוגי הרגשים בקרבת גבולות הטמפרטורה שלהם יכולה לגרום לקלקולים, אשר יגרמו לאחר מכן לסטייה מהפרופיל הראשוני. תרמיסטורים ו-RTDs בדרך כלל אטומים היטב מפני הסביבה, ולכן פחות חשופים לקורוזיה פנימית. יחד עם זאת, רגשי טמפרטורה אלה מחוברים בדרך כלל לתילי נחושת, המגדילים את הסיכון להתקלקלות מוליכי הכניסה. במקרה של RTDs, ניתן לצמצם את בעית הקורוזיה בתיל על ידי שימוש ביחידות 3 תילים או 4 תילים המודדות באופן יעיל את ההתנגדות של אלמנט החישה, כנגד תיל החיבור. הדבר עוזר לספק ל-TRDs את היציבות הכוללת הגבוהה ביותר מבין שלושת סוגי החיישנים. ניתן לראות בתרמיסטורים בדרך כלל תזוזה ראשונית מסוימת, אבל באופן כללי הם יציבים לאחר הזדקנות ראשונית. תרמיסטורים מתנהגים באופן מורכב יותר מאחר והמתחים הנוצרים הם תוצאה ישירה של המתכות הלא זהות בהן משתמשים, וכן נוסחת הסגסוגת שלהם, שני גורמים שמשתנים ככל שהמתכת מתיישנת ומתקלקלת.
תנועה ורעש
יש להימנע משימוש במדי תיל קטנים וחיישנים שבירים ביישומים החושפים אותם לתנועה מכנית כבדה, רטט או אקוסטיקה בעוצמה גבוהה. התקלות השכיחות ביותר בתילים קורות ליד נקודות החיבור, שם הכפיפה היא הגבוהה ביותר. יחד עם זאת, תנועה מכנית או רטט יכולים לדמות גם תהודה פנימית ברגש – מה שגורם לכשל מוקדם. צמדי בידוד תרמי הם באופן כללי העמידים ביותר מבין שלושת סוגי החיישנים מאחר ורבות מהסגסוגות המשמשות בתילים הן גמישות יותר – ולפיכך יכולות לעמוד בפני תנועה נוספת. מלבד התעייפות, כבלים בתנועה יכולים ליצור גם השפעות טריבו אלקטריות במתח נמוך. בחיישני מיקרו-וולט, כמו למשל צמדים תרמיים או RTDs - השפעות אלה יכולות לתרום אף הן לחוסר וודאות במדידה אם התנועה המדמה את ההשפעה היא מאותו סדר גודל כמו התגובתיות התרמית שברצונך למדוד.
השפעות מגנטיות והשפעות הארקה
צמדים תרמיים ו-RTDs מתאפיינים בדרך כלל בעמידות הנמוכה ביותר לרעש. על ידי סיכוך, ניתן לשפר עוד את עמידותם בפני רעשים פוטנציאליים. הדבר נכון גם להפרעות הנגרמות על ידי תדרי רדיו (RF)קיבוליים וזרמי היסט, אך קשה יותר להשיג עמידות בפני מקורות מגנטיים.הסביבה בה רגשי טמפרטורה פועלים יכולה להכיל לעתים קרובות מנועים וסולנואידים גדולים, או התקני זרם גבוה שיכולים לגרום לזרמי מעבר או נחשולים מגנטיים. לסוגי חיישנים המצריכים רכיבים אלקטרונים מדברנים (תרמיסטורים ו-RTDs), ירידות המתח האלה עלולות להשפיע על ספקי הכוח ועל מעגלי החישה במעגלים האלקטרוניים של הרגש, מה שמשפיע לאחר מכן על קריאות הטמפרטורה. בנוסף, שינויים השראתיים חדים יכולים לגרום לזרמים מחזוריים שמשנים את מתחי ההארקה ליד החיישנים. כתוצאה מכך, נוטה קריאת המתח מהרגש ויוצרת קריאה מוטעית.השיטה הטובה ביותר להתגונן מפני מקורות חשמליים ומגנטיים חיצוניים היא להרחיק רגשי טמפרטורה ומוליכים מהמקורות האלה, להגן עליהם ולשים לב לבידוד הרכיבים האלקטרוניים ולהארקה. כמו כן – על מנת למזער את הרעש צריך לדאוג שתילי הרגש יהיו קצרים ולהמיר את האותות לדיגיטליים קרוב ככל שניתן לנקודת המדידה.
טכניקות לכיול רגש טמפרטורה
דרך מקובלת לתקן סטיות בדיוק היא לכייל את הרגש באמבט נוזל איזותרמי מבוקר ולהשוות את קריאות הטמפרטורה לנקודת ייחוס תקנית. כיול נקודתי – שיקוע הרגשים באמבט קרח או נקודת קיפאון תקנית אחרת – היא דרך נוספת לאפיון הדיוק. אם יש חשיבות רק לדיוק היחסי, ניתן לכייל מערך רגשי טמפרטורה ביחס לזה על ידי שיקוע שלהם באמבט משותף בטמפרטורה ידועה. לאחר מכן ניתן להעלות את הטמפרטורה באמבט באופן הדרגתי, תוך מעקב אחר תגובות כל החיישנים. אמבט הכיול צריך לכלול את אותו טווח טמפ' כמו המדידה הדרושה. בנוסף, קצב העלאת הטמפרטורה צריך להיות אטי כדי לצמצם טעויות חולפות. הגורם המגביל את צמצום הטעויות ברגש הוא חוסר הוודאות בתהליך הכיול. באופן כללי, ל-תרמיסטורים ו-RTDs יש דיוק טוב יותר מאשר צמדים תרמיים, אבל כל שלושת סוגי הרגשים מצריכים כיול כדי להשיג דיוקים של עד כדי 0.1ºC.
בחירת רגש טמפרטורה - שילוב כל הגורמים
הבחירה ברגש טמפרטורה מצריכה יותר מאשר ידע ברור לגבי הדיוק של סוגי הרגשים הספציפיים. כאשר בוחרים את הרגש הטוב ביותר ליישום מסוים, יש לקחת בחשבון גם גורמים סביבתיים העלולים להוות מקורות לטעות. כמו כן, חשוב להכיר את האסטרטגיות בהן ניתן להשתמש כדי למזער את השפעות הסביבה ולשמור על הרמה הטובה ביותר של דיוק בטמפרטורה.
לצפיה במגוון רגשי הטמפרטורה לחץ כאן!