صنعت دونده داغ به سرعت در حال پیشرفت است، که ناشی از تقاضا برای دقت بالاتر، چرخههای کوتاهتر و کارخانههای هوشمندتر است. فناوری ترموکوپل با نوآوری در مواد، دیجیتالی شدن و همجوشی حسگرها سازگار است. این مقاله امیدوار کننده ترین روندهایی را که نسل بعدی حسگر دونده داغ را شکل می دهد، برجسته می کند.
ترموکوپل دیجیتال با هوش تعبیه شده ترموکوپل های آنالوگ سنتی سیگنال های میلی ولت خام ارسال می کنند. ترموکوپلهای «هوشمند» جدید یک مبدل آنالوگ به-دیجیتال و یک میکروکنترلر را در کانکتور یا یک ماژول فشرده در نزدیکی سنسور یکپارچه میکنند. این حسگرهای دیجیتالی دادههای دما را از طریق یک گذرگاه دیجیتال (بهعنوان مثال، IO-Link، RS-485) با دادههای کالیبراسیون داخلی{10}}، جبران رانش، و خود تشخیصی انتقال میدهند. آنها تخریب سیگنال آنالوگ را در کابل های طولانی حذف می کنند و سیم کشی را ساده می کنند. Altanium DataWave 2.0 هاسکی و سیستم های مشابه از رقبا نمونه های اولیه هستند.
حسگر بی سیم و بدون تماس. در حالی که ترموکوپل ها همیشه برای دمای تماس مورد نیاز هستند، علاقه به پیرومترهای مادون قرمز (IR) که دمای مذاب را از فاصله دور از طریق یک پنجره یاقوت کبود اندازه می گیرند، افزایش می یابد. حسگرهای IR در میکروثانیه پاسخ می دهند و از اینرسی حرارتی پروب های غلاف دار جلوگیری می کنند. با این حال، آنها به تغییرات انتشار حساس هستند و به مسیرهای نوری واضح نیاز دارند. سیستم های ترکیبی ترکیب ترموکوپل برای خط پایه و IR برای تشخیص گذرا در حال ظهور هستند.
دماسنج فیبر{0}نوری. حسگرهای فیبر{2} بر اساس گریتینگ های براگ یا فروپاشی فلورسانس، ایمنی نسبت به EMI، قابلیت دمای بالا، و سنجش توزیع شده (چند نقطه در امتداد یک فیبر) را ارائه می دهند. هزینه در حال حاضر آنها را محدود به تحقیقات و کاربردهای{4}}با ارزش بالا میکند، اما کوچکسازی مداوم ممکن است آنها را به تولید برساند.
مواد و پوشش های غلاف پیشرفته. فراتر از Inconel و Hastelloy، محققان در حال بررسی غلافهای سرامیکی (مانند نیترید سیلیکون، آلومینا) هستند که در دماهای تا 1000 درجه مقاومت بالایی در برابر خوردگی و سایش دارند. با این حال، سرامیک ها شکننده هستند و آب بندی آن چالش برانگیز است. پوششهای ساختاری نانو که از طریق رسوب لایه اتمی (ALD) اعمال میشوند برای افزایش مقاومت در برابر اکسیداسیون بدون تأثیر بر انعطافپذیری آزمایش میشوند.
خود{0}}ترموکوپل های کالیبره شونده. برخی از آزمایشگاهها در حال ساخت ترموکوپلهایی با نقاط ثابت (مانند سلولهای ذوب مینیاتوری) هستند که بهطور دورهای با سنجش فلات ذوب یک فلز خالص (مثلا روی در 419 درجه) خود کالیبره میشوند. اگرچه هنوز برای دوندگان داغ تجاری نیست، اما این مفهوم می تواند کالیبراسیون مجدد دستی را به شدت کاهش دهد.
یادگیری ماشین برای دریفت پیش بینی کننده پلتفرم های تجزیه و تحلیل داده اکنون تاریخچه ترموکوپل ها را در هزاران منطقه در یک شبکه تولید جمع آوری می کنند. با آموزش مدلهای الگوهای رانش تاریخی و شرایط فرآیند، این پلتفرمها زمانی را پیشبینی میکنند که یک ترموکوپل از تحمل فراتر میرود و جایگزینی پیشبینیکننده را ممکن میسازد. این کار تعمیر و نگهداری را از حالت واکنشی یا برنامهریزی شده به حالت مبتنی بر- تغییر میدهد.
ادغام با فشار و دما حفره. سیستمهای آینده دادههای ترموکوپل را با حسگرهای فشار حفره و اندازهگیریهای سرعت جریان مذاب در یک حلقه بازخورد واحد ترکیب خواهند کرد. این همجوشی چند{2}}سنسوری «قالبگیری تطبیقی» را قادر میسازد که در آن کنترلکننده دما و پارامترهای تزریق را در لحظه تنظیم میکند تا بدون توجه به تغییرات دستهای رزین، پر شدن بهینه را حفظ کند.
کوچکسازی برای قالبسازی میکرو-. همانطور که قالبگیری تزریقی میکرو برای پزشکی و الکترونیک رشد میکند، ترموکوپلها باید کوچکتر شوند-0.3 میلیمتر قطر یا کمتر{{6} بدون به خطر انداختن دقت. پیشرفتها در رسوب{8}}ترموکوپل لایه نازک مستقیماً روی سطوح منیفولد در حال بررسی است. این حسگرهای لایه نازک جرم ناچیزی دارند و در میلی ثانیه پاسخ می دهند.
برداشت انرژی و حسگرهای خود{0}. محققان در حال بررسی ژنراتورهای ترموالکتریک هستند که از اختلاف دمای بین دونده گرم و هوای محیط برای تغذیه الکترونیک دیجیتال ترموکوپل استفاده می کنند و سیم کشی برق خارجی را حذف می کنند. در حالی که قدرت کم است، این می تواند نصب را ساده کرده و ایمنی را بهبود بخشد.
استانداردسازی و قابلیت همکاری کنسرسیومهای صنعتی به دنبال رابطهای دیجیتال استاندارد شده برای ترموکوپلهای دونده داغ هستند که تعویض سنسورهای تولیدکنندگان مختلف را بدون پیکربندی مجدد کنترلکننده آسان میکند. این قابلیت همکاری وابستگی به سیستم های اختصاصی را کاهش می دهد و تعمیر و نگهداری را آسان می کند.
ملاحظات پایداری عمر طولانی ترموکوپل به معنای ضایعات فلزی کمتر و جایگزینی کمتر است. تولیدکنندگان در حال بهینهسازی طرحها برای افزایش عمر مفید هستند و برنامههای بازیابی{2}}را برای بازیافت آلیاژهای غلاف ارائه میکنند. علاوه بر این، کنترل دقیق دما مصرف انرژی (گرمای بیش از حد کمتر) و ضایعات مواد را کاهش می دهد و با اهداف تولید سبز همسو می شود.
