Termokupl ve PT100 nedir? Tipleri ve doğru sensör seçimi

Sıcaklık sensörü neden önemlidir?

Bir rezistans yalnızca ısı üretir; hedef sıcaklığın tutulması, ölçülen değere göre gücü açıp kapatan kontrol sistemine bağlıdır. Sensör yanlış seçilir ya da yanlış yere yerleştirilirse sistem hedefin üstüne çıkar veya altında kalır, ısıtıcı aşırı ısınabilir ve ürün kalitesi bozulur.

Bu yüzden sensör, rezistans ve sıcaklık kontrol cihazı birlikte seçilmelidir. Kontrol cihazının girişi, kullanılan sensör tipine göre ayarlanmış olmalıdır.

Termokupl nedir, nasıl çalışır?

Termokupl (ısıl çift), uçlarından birleştirilmiş iki farklı metal telden oluşur. Birleşim noktası (ölçüm ucu) ısındığında, teller arasında sıcaklık farkıyla orantılı küçük bir gerilim oluşur. Bu olaya Seebeck etkisi denir; oluşan gerilim milivolt mertebesindedir.

Termokupl mutlak sıcaklığı değil, ölçüm ucu ile tellerin cihaza bağlandığı referans noktası arasındaki farkı ölçer. Kontrol cihazları bu nedenle referans noktasının sıcaklığını ayrıca ölçerek düzeltme yapar; buna soğuk uç kompanzasyonu denir.

Termokuplun güçlü yanları geniş sıcaklık aralığı, sağlam yapısı, küçük çaplarda üretilebilmesi ve hızlı tepkisidir. Zayıf yanı ise aynı koşullarda PT100'e göre daha düşük doğruluk ve zamanla kayma (drift) eğilimidir.

Termokupl tipleri: J, K ve diğerleri

Termokupl tipleri kullanılan metal çiftine göre harflerle adlandırılır ve IEC 60584 standardında tanımlanır. Endüstriyel ısıtmada en sık karşılaşılanlar şunlardır:

• J tipi (demir – bakır-nikel): Genel olarak 750 °C civarına kadar kullanılan ekonomik tiptir ve plastik işleme makinelerinde yaygındır. Demir tel nemli ortamda paslanmaya yatkındır.
• K tipi (nikel-krom – nikel-alüminyum): Genel amaçlı tiptir; yaklaşık 1100 °C mertebesine kadar fırın ve yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanılır. Oksitleyici ortama dayanıklıdır.
• T tipi (bakır – bakır-nikel): Düşük ve eksi sıcaklıklarda tercih edilir.
• N tipi: K tipine yakın bir aralıkta, yüksek sıcaklıkta daha kararlı bir alternatiftir.
• R, S ve B tipleri: Platin-rodyum alaşımlı, çok yüksek sıcaklıklar için kullanılan maliyetli tiplerdir.

Verilen aralıklar genel değerlerdir; gerçek sınır tel çapına, kılıf malzemesine ve ortama göre değişir. Termokupl ile kontrol cihazı arasındaki uzatma veya kompanzasyon kablosu termokuplla aynı tipte olmalı ve kutupları doğru bağlanmalıdır; farklı tipte kablo ölçümü bozar. Kablo renk kodları standarda göre (IEC, ANSI gibi) değiştiği için renk yerine tip harfi esas alınmalıdır.

PT100 nedir, nasıl çalışır?

PT100 bir direnç termometresidir (RTD). Platin bir direnç elemanının elektriksel direnci sıcaklıkla düzenli biçimde artar: PT100'ün direnci 0 °C'de 100 Ω'dur ve 100 °C'de yaklaşık 138,5 Ω'a çıkar. Kontrol cihazı bu direnci ölçerek sıcaklığı hesaplar. PT1000 aynı prensiple çalışan ve 0 °C'de 1000 Ω olan versiyondur.

PT100 elemanların doğruluk sınıfları IEC 60751 standardında tanımlanır (AA, A, B, C gibi). Endüstride en sık B ve A sınıfı kullanılır.

PT100'ün güçlü yanı yüksek doğruluk, tekrarlanabilirlik ve uzun vadeli kararlılıktır. Buna karşılık termokupla göre daha hassas bir yapıya sahiptir, titreşime daha duyarlıdır ve kullanım aralığı daha dardır. Endüstriyel uygulamaların çoğu yaklaşık −50 °C ile 400 °C arasındadır; yapıya göre daha geniş aralıklar da mümkündür.

PT100'de 2, 3 ve 4 telli bağlantı

PT100 direnç ölçtüğü için bağlantı kablolarının kendi direnci de ölçüme eklenir. Bu etkiyi yönetmek için üç bağlantı şekli kullanılır:

• 2 telli: En basit bağlantıdır; kablo direnci doğrudan ölçüm hatasına dönüşür. Kısa kablolu ve düşük hassasiyetli uygulamalar içindir.
• 3 telli: Kablo direncini büyük ölçüde dengeler; endüstriyel uygulamalarda en yaygın çözümdür.
• 4 telli: Kablo direncinin etkisini ortadan kaldırır; laboratuvar ve yüksek doğruluk gerektiren ölçümlerde kullanılır.

Kontrol cihazının hangi bağlantıyı desteklediği, sensör siparişinden önce kontrol edilmelidir.

Termokupl mu, PT100 mü?

İki sensör birbirinin alternatifi değil, farklı ihtiyaçların cevabıdır. Genel bir yol gösterici olarak:

• Yüksek sıcaklık (yaklaşık 400 °C üstü), fırın ve kovan ölçümü: termokupl.
• Dar alan, küçük çap ve hızlı tepki: ince çaplı termokupl.
• Hassas proses kontrolü, gıda ve kimya tankları, düşük sıcaklıklar: PT100.
• Titreşimli ve darbeli ortam: mineral izolasyonlu termokupl.
• Uzun kablo mesafesi: 3 veya 4 telli PT100 ya da sinyal dönüştürücü (transmitter).

Kesin seçim; ölçüm aralığı, istenen doğruluk, montaj yeri ve kontrol cihazına göre değişir.

Sensör yapısı ve montajı

Sensörün ne kadar doğru ölçtüğü kadar nereyi ölçtüğü de önemlidir. Isıtma uygulamalarında dikkat edilecek başlıca noktalar şunlardır:

• Konum: Sensör, ısıtıcı ile kontrol edilmek istenen bölge arasına yerleştirilmelidir. Isıtıcıya çok yakın bir sensör ısıtıcının kendisini, çok uzak bir sensör ise gecikmeli değeri ölçer.
• Temas: Sensör ucu yuvasına tam oturmalıdır; hava boşluğu tepkiyi yavaşlatır. Yaylı ve vidalı gövdeler temasın korunmasına yardımcı olur.
• Gövde tipi: Çubuk, vidalı (rekorlu), yaylı süngü bağlantılı ve yapışkanlı yüzey sensörleri uygulamaya göre seçilir.
• Ölçüm ucu: Termokuplda topraklı uç daha hızlı tepki verir; topraksız (izole) uç ise elektriksel gürültüye ve toprak kaçaklarından doğan ölçüm hatalarına karşı daha güvenlidir.
• Entegre sensör: Bazı fişek rezistanslara J veya K tipi termokupl yerleştirilebilir; bu çözüm ısıtıcının kendi sıcaklığını izlemek için kullanılır.

Ürün seçenekleri için termokupl, sıcaklık sensörleri ve fişleri sayfasına bakabilir, rezistansla uyumlu bir sensör ve kontrol seti talep edebilirsiniz.

Sensörler zamanla yaşlanır. Yüksek sıcaklıkta sürekli çalışan termokuplların değeri kayabilir; bu nedenle kritik proseslerde periyodik karşılaştırma yapılması ve yedek sensör bulundurulması önerilir. Bir sensör değiştirildiğinde yerine aynı tip, aynı çap ve aynı daldırma boyunda bir sensör takılması, ölçüm noktasının değişmemesini sağlar.

Sıkça Sorulan Sorular