จะเลือกประเภทและตำแหน่งของเทอร์โมคัปเปิลสำหรับแผ่นทำความร้อนที่ต้องผ่านวงจรความร้อนอย่างรวดเร็วได้อย่างไร

แผ่นทำความร้อนที่ปรับอุณหภูมิได้ตั้งแต่ 50 องศาถึง 250 องศาในไม่กี่วินาทีและกลับมาอีกครั้งต้องใช้เซ็นเซอร์ที่สามารถติดตามได้ ประเภทของเทอร์โมคัปเปิลและตำแหน่งที่แน่นอนในเพลตเป็นตัวตัดสินว่าตัวควบคุมอยู่ข้างหน้าหรือข้างหลังกระบวนการระบายความร้อน เซ็นเซอร์อุณหภูมิที่ช้าส่งผลให้เกิดการโอเวอร์ช็อต การยิงอันต่ำ และการตกตะกอนที่ยาวนานในการใช้งานที่จำเป็นต้องมีการหมุนเวียนความร้อนอย่างรวดเร็ว เช่น การทดสอบแผ่นเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ การฉีดขึ้นรูปตอบสนอง หรือการเร่งอายุของวัสดุ การเลือกและการวางเทอร์โมคัปเปิลที่เหมาะสมสามารถเปลี่ยนการทำงานที่คาดเดาไม่ได้ให้กลายเป็นการทำงานที่มีการควบคุมอย่างเข้มงวด

เหตุใดเวลาตอบสนองจึงมีความสำคัญในการปั่นจักรยานอย่างรวดเร็ว
ไม่ว่าแผ่นทำความร้อนจะถูกสั่งให้เปลี่ยนอุณหภูมิอย่างรวดเร็วหรือไม่ วงจรควบคุมจะใช้อุณหภูมิที่วัดได้เพื่อตัดสินใจว่าจะตัดไฟหรือใช้การทำความเย็นหรือไม่ หากเทอร์โมคัปเปิลอ่านอุณหภูมิอย่างมีนัยสำคัญนอกเฟสกับอุณหภูมิพื้นผิวการทำงานจริง ตัวควบคุมจะยังคงให้ความร้อนต่อไปหลังจากถึงจุดที่ตั้งไว้ (เกินจุด) หรือเริ่มเย็นก่อนเวลาอันควร (ต่ำกว่าจุด) ในสถานการณ์ที่เลวร้ายที่สุด อุณหภูมิของเพลตอาจแสดงการสั่นเกี่ยวกับค่าที่ตั้งไว้โดยไม่คงที่

พารามิเตอร์ที่สำคัญคือค่าคงที่เวลาของเซ็นเซอร์ - เวลาที่เซ็นเซอร์ใช้ถึง 63.2% ของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหนึ่งขั้น หากเพลตเคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว (เช่น 10 ถึง 20 องศาต่อวินาที) เซ็นเซอร์ที่มีค่าคงที่เวลา 3 วินาทีจะล่าช้าหลายสิบองศา เซ็นเซอร์ที่มีค่าคงที่เวลา 0.3 วินาทีจะติดตามพื้นผิวจริงอย่างใกล้ชิดมากขึ้น

ประเภทหัวต่อมีความสำคัญพอๆ กับประเภทของเทอร์โมคัปเปิลในเทคนิคเครื่องมือกด- การเลือกการวางตำแหน่งแผ่นทำความร้อนแบบหมุนเร็วแบบเทอร์โมคัปเปิลควรขึ้นอยู่กับการตอบสนองความร้อนที่รวดเร็ว ความทนทานทางกล และการแยกทางไฟฟ้า หากจำเป็น

ประเภทของหัวต่อเทอร์โมคัปเปิล: แบบไม่มีสายดิน แบบต่อสายดิน และแบบสัมผัส
มีรูปแบบจุดเชื่อมต่อทั่วไปสามแบบสำหรับเทอร์โมคัปเปิลแบบมีเปลือก แต่ละชนิดตอบสนองต่อความร้อนและไฟฟ้าต่างกัน

รูปแบบจุดแยก คำอธิบายค่าคงที่เวลา (โพรบมาตรฐาน 6 มม.) การแยกด้วยไฟฟ้าเหมาะสำหรับสายกราวด์ที่เชื่อมเข้ากับปลายฝักด้านใน จุดเชื่อมต่อสัมผัสโดยตรงกับปลอก 0.1 – 0.5 วินาทีไม่มี (ปลอกที่สัญญาณทั่วไป) การตอบสนองที่เร็วที่สุด โดยที่สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าไม่เป็นปัญหา
สายไฟที่ไม่มีสายดินเชื่อมติดกัน แต่หุ้มฉนวนจากปลอกด้วย MgO หัวต่อฝังอยู่ในผงบดอัดช้ากว่ากราวด์ 2 – 4 เท่า (0.5 – 2 วินาที) ดีมาก (เปลือกกราวด์สามารถแยกออกได้) ต้องใช้วงจรช้าๆ พร้อมการแยกทางไฟฟ้า
เปิดเผย จุดเชื่อมต่ออยู่นอกฝักและสัมผัสโดยตรงกับตัวกลาง<0.1 secPoor (can short exposed wire)Gas temperature measurement ; not used inside metal plates
สำหรับแผ่นทำความร้อนที่ต้องสัมผัสกับวงจรความร้อนอย่างรวดเร็ว ตัวเลือกที่เหมาะสมคือเทอร์โมคัปเปิลหัวต่อที่มีการต่อสายดินเกือบทุกครั้ง การสัมผัสโลหะโดยตรง-ถึง-ระหว่างสายเทอร์โมคัปเปิลและปลอกทำให้มั่นใจได้ว่าการส่งผ่านความร้อนจากวัสดุแผ่นไปยังจุดต่อเซ็นเซอร์จะเร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แต่ถ้าปลอกสัมผัสกับแผ่น (ตามที่ควรจะเป็น) สัญญาณเทอร์โมคัปเปิลจะอยู่ที่ศักย์กราวด์เดียวกันกับแผ่น หากไม่มีการแยกทางไฟฟ้า สิ่งนี้อาจทำให้เกิดกราวด์กราวด์ได้หากอินพุตไปยังคอนโทรลเลอร์ไม่ได้แยกกันอย่างดี จุดต่อสายดินมีความปลอดภัยและมีประสิทธิภาพด้วยตัวควบคุม PID และระบบรวบรวมข้อมูลที่ทันสมัยที่สุดซึ่งมีอินพุตแบบแยกส่วน

หากหัวต่อไม่ได้ต่อสายดิน จะช้ากว่ามาก โดยทั่วไปจะเป็น 2 ถึง 4 เท่าของค่าคงที่เวลาของโพรบที่ต่อสายดินซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากัน การหน่วงเวลาเพิ่มเติมนี้อาจทำให้ลูปควบคุมไม่เสถียรเพื่อการปั่นจักรยานอย่างรวดเร็ว ทางแยกที่ไม่มีการต่อลงกราวด์สงวนไว้ดีที่สุดสำหรับสถานการณ์ที่จำเป็นต้องแยกทางไฟฟ้า (เช่น การทำความร้อนด้วยการเหนี่ยวนำความถี่สูง-) และที่ที่ความเร็วการปั่นจักรยานอยู่ในระดับปานกลาง

ประเภทของเทอร์โมคัปเปิล: K, J หรืออื่นๆ?
ชนิด K (โครเมี่ยม-อลูเมล) เป็นชนิดที่นิยมใช้มากที่สุดกับแผ่นให้ความร้อนในช่วง 50 องศา ถึง 400 องศา มีความแม่นยำดี (±2.2 องศาหรือ ±0.75%) ต้านทานการเกิดออกซิเดชันได้ดีเยี่ยมและราคาถูก มีจำหน่ายเป็นชุดเทอร์โมคัปเปิล K ชนิดหัวต่อสายดินพร้อมปลอกเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็ก

ความเป็นไปได้อีกอย่างหนึ่งคือประเภท J (เหล็ก-คอนสแตนตัน) มีแรงดันไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กทริกที่สูงกว่า (มากกว่า Type K ประมาณ 5% ต่อดีกรีที่ 200 องศา) ซึ่งอาจช่วยให้การตอบสนองทางไฟฟ้าเร็วขึ้นในคอนโทรลเลอร์บางตัวเนื่องจากอัตราส่วนสัญญาณ-ต่อ-สัญญาณรบกวนที่ดีกว่า อย่างไรก็ตาม ประเภท J มีอุณหภูมิสูงสุดต่ำกว่า (ประมาณ 750 องศา เทียบกับ 1200 องศาสำหรับประเภท K) และขาเหล็กมีแนวโน้มที่จะเกิดออกซิเดชัน ดังนั้นจึงมีอายุได้ไม่นาน-ในการใช้งานแบบปั่นจักรยาน แนะนำให้ใช้ประเภท K กับเพลตจักรยานแบบเร็ว-ส่วนใหญ่เนื่องจากมีความน่าเชื่อถือและมีจำหน่ายอย่างกว้างขวาง

ประเภท T (ทองแดง–คอนสแตนตัน) สามารถพิจารณาได้สำหรับวงจรไครโอเจนิกส์ (ตั้งแต่ -50 องศาไปจนถึงอุณหภูมิสูง) แต่มีขีดจำกัดบนประมาณ 350 องศา

ตำแหน่ง: ใกล้กับพื้นผิวการทำงานคือทุกสิ่งทุกอย่าง
เทอร์โมคัปเปิ้ลที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในโลกจะไม่มีประโยชน์หากคุณติดมันให้ห่างจากพื้นผิวที่สัมผัสกับชิ้นงานจริงมากเกินไป ความร้อนจะถูกถ่ายโอนจากองค์ประกอบความร้อนผ่านความหนาของแผ่นไปยังพื้นผิวการทำงานและสุดท้ายไปยังชิ้นส่วน ควรวางเซ็นเซอร์ให้ใกล้กับพื้นผิวการทำงานนั้นมากที่สุดเพื่อรับรู้อุณหภูมิที่ชิ้นส่วนมองเห็น

วิธีการแนะนำตำแหน่ง:

เจาะรูตัน โดยเริ่มจากด้านหลังของแผ่นทำความร้อนไปจนถึงภายในระยะ 1-2 มม. จากหน้างาน

ใส่เทอร์โมคัปเปิล (หัวต่อสายดิน เส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก - ปกติ 1.5 มม. ถึง 3 มม.) เข้าไปในรูเพื่อให้ปลายสัมผัสกับด้านล่างของรู

เติมพื้นที่วงแหวนที่เหลือด้วยสารประกอบนำความร้อนที่อุณหภูมิสูง (เช่น โบรอนไนไตรด์เพสต์ จาระบีเติมเงิน หรืออีพอกซีนำความร้อนที่กำหนดอุณหภูมิการทำงานสูงสุด) ซึ่งจะช่วยลดช่องว่างอากาศซึ่งถือเป็นฉนวนความร้อน

จับเทอร์โมคัปเปิลให้เข้าที่โดยใช้ข้อต่อแบบสปริงโหลดหรือคลิปยึดขนาดเล็กเพื่อให้สัมผัสกันเมื่อแผ่นขยายและหดตัว

หากวางเซ็นเซอร์ไว้ลึกเกินไป เช่น ใกล้ส่วนประกอบความร้อนหรือความหนาของแผ่นครึ่งทาง แสดงว่าเกิดความล่าช้าจากความร้อนซึ่งแปรผันตามระยะห่างจากพื้นผิว ในการทำความร้อนอย่างรวดเร็ว สามารถสังเกตระดับอุณหภูมิได้ 5–10 องศาจากด้านข้างของเครื่องทำความร้อนไปยังด้านการทำงานของแผ่นหนา 20 มม. หากวางเซ็นเซอร์ห่างจากเครื่องทำความร้อน 5 มม. จะตรวจจับอุณหภูมิที่ร้อนกว่าพื้นผิวการทำงานมากและตัวควบคุมจะปิดความร้อนเร็วเกินไปและปล่อยให้ใบหน้าทำงานเย็น

เซ็นเซอร์ที่ใช้เวลา 0.3 วินาทีในการตอบสนองแทนที่จะใช้เวลา 3 วินาทีจะสร้างความแตกต่าง" ตัวควบคุมจะอ่านอุณหภูมิพื้นผิวที่แท้จริงได้แทบจะอย่างรวดเร็ว เนื่องจากทางแยกที่มีการต่อสายดินอย่างรวดเร็วอยู่ห่างจากพื้นผิวการทำงาน 1.5 มม. การควบคุมการโอเวอร์ชูตทำได้อยู่ที่ 1-2 องศา เซ็นเซอร์ที่ไม่มีสายดินที่เชื่องช้าที่ความลึก 10 มม. โดยทั่วไปจะแสดงการเกินที่ 15-20 องศาในระหว่างการทางลาดอย่างรวดเร็ว

ข้อควรพิจารณาเพิ่มเติมสำหรับการทำงานที่เชื่อถือได้
ขนาดเทอร์โมคัปเปิล
หัววัดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าจะมีมวลความร้อนน้อยกว่าและตอบสนองเร็วกว่า เทอร์โมคัปเปิลแบบต่อสายดินที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.5 มม. มีค่าคงที่เวลาประมาณหนึ่ง-หนึ่งในสามของโพรบ 6 มม. แต่โพรบขนาดเล็กจะเปราะทางกลไก หัววัดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 มม. ยอมประนีประนอมทั้งความเร็วและความทนทานอย่างเหมาะสมสำหรับแผ่นทำความร้อนที่ขยายและหดตัวด้วยความร้อนบ่อยครั้ง

ป้องกันแรงเฉือนและแรงสั่นสะเทือน
ลวดตะกั่วของเทอร์โมคัปเปิลจะออกมาทางด้านหลังของแผ่นและจำเป็นต้องได้รับการบรรเทาความเครียด การหมุนเวียนของอุณหภูมิอย่างรวดเร็วทำให้แผ่นขยายและบีบอัดซึ่งสามารถงอลวดตะกั่วที่ตำแหน่งทางเข้าได้