يعد فحص حساس الحرارة بالملتيميتر من الطرق المهمة لتشخيص أعطال أجهزة التكييف والثلاجات والسيارات وأنظمة التحكم الصناعي. إذ يمكن أن يؤدي تلف الحساس أو وجود خلل في توصيلاته إلى ظهور قراءات غير صحيحة لدرجة الحرارة، أو اضطراب تشغيل الجهاز، أو استمرار عمل الضاغط أو المحرك بصورة غير طبيعية.
تعتمد طريقة الفحص على نوع الحساس المستخدم؛ فحساسات NTC وPTC تتغير مقاومتها مع درجة الحرارة، بينما يولّد الثرموكبل إشارة جهد كهربائي صغيرة تتغير باختلاف درجة الحرارة. لذلك، فإن تحديد نوع الحساس ومواصفاته قبل القياس يساعد على تجنب التشخيص الخاطئ واستبدال مكونات سليمة دون داعٍ.
كيف تفحص حساس الحرارة بالملتيميتر؟
يتطلب فحص حساس الحرارة ثلاث مراحل أساسية: قياس المقاومة عند درجة حرارة معلومة، ومراقبة استجابة الحساس عند التسخين أو التبريد، ثم فحص التوصيلات ودائرة القياس إذا كان الحساس سليماً.
قبل البدء، افصل التغذية الكهربائية عن الجهاز، واتبع تعليمات الشركة المصنعة. يجب فصل الحساس عن الدائرة عند قياس مقاومته لتجنب تأثير المكونات الأخرى في القراءة. أما قياسات الجهد أثناء التشغيل، فيجب أن يجريها شخص مؤهل باستخدام أدوات مناسبة لمستوى الجهد والمخاطر.
أولاً: خطوات فحص حساس الحرارة بالملتيميتر حسب نوع الحساس
تختلف طريقة اختبار الحساس بحسب مبدأ عمله، لذلك يجب معرفة نوعه ورقم القطعة أو الرجوع إلى جدول المواصفات الخاص به.
| نوع الحساس | طريقة عمله | طريقة الفحص الأساسية |
|---|---|---|
| حساس NTC | تنخفض مقاومته عادةً عند ارتفاع درجة الحرارة | قياس المقاومة ومراقبة تغيرها مع الحرارة |
| حساس PTC | ترتفع مقاومته مع ارتفاع درجة الحرارة، وقد تزداد بشدة قرب درجة انتقال محددة | مقارنة المقاومة بدرجة الحرارة وفق منحنى الشركة المصنعة |
| الثرموكبل (Thermocouple) | يولّد جهداً كهربائياً صغيراً يعتمد على فرق الحرارة بين الوصلتين | قياس الجهد بالمللي فولت والتحقق من سلامة الدائرة |
لا توجد قيمة مقاومة واحدة تناسب جميع الحساسات. فقد تكون مقاومة حساس NTC عند 25 درجة مئوية 1 كيلو أوم أو 5 كيلو أوم أو 10 كيلو أوم أو غير ذلك، بحسب تصميمه.
وفي بعض الحساسات، تشير العلامة 103 إلى مقاومة اسمية مقدارها 10 كيلو أوم عند درجة الحرارة المرجعية المحددة في المواصفات، وغالباً ما تكون 25 درجة مئوية. لكن يجب التأكد من بيانات القطعة قبل اعتماد هذه القيمة.
ثانياً: قياس مقاومة الحساس عند درجة حرارة معلومة
يساعد هذا الاختبار على اكتشاف انقطاع الحساس أو وجود قصر كهربائي أو انحراف واضح في قيمة المقاومة.
خطوات قياس المقاومة
- افصل التغذية الكهربائية عن الجهاز وتأكّد من زوال الجهد وفق إجراءات السلامة.
- اترك الحساس حتى يستقر عند درجة حرارة معلومة، وسجّل درجة الحرارة المرجعية.
- افصل الحساس عن الدائرة وفق تعليمات الشركة المصنعة.
- اضبط الملتيميتر على وضع قياس المقاومة بالأوم (Ω)، واختر نطاقاً مناسباً.
- ضع مجسّي القياس على أطراف الحساس، ثم سجّل القراءة.
- قارن النتيجة بجدول المقاومة مقابل درجة الحرارة الخاص بالحساس.
كيف تفسر نتيجة القياس؟
- مقاومة ضمن النطاق المحدد: قد يكون الحساس سليماً عند درجة الحرارة التي اختُبر فيها، لكن ذلك لا يثبت سلامته في جميع ظروف التشغيل.
- مقاومة لا نهائية أو ظهور OL: قد يشير إلى انقطاع في الحساس أو الأسلاك، ويجب التأكد من سلامة التوصيل قبل الحكم.
- مقاومة قريبة من الصفر: قد تدل على قصر كهربائي في الحساس، إذا كانت هذه القراءة غير متوافقة مع مواصفاته.
- مقاومة تختلف كثيراً عن القيمة المرجعية: قد تشير إلى تلف الحساس أو استخدام نوع غير مناسب أو قياسه عند درجة حرارة مختلفة عن المرجع.
لا تعتمد نسبة انحراف ثابتة لجميع الحساسات. فحدود القبول تختلف حسب نوع الحساس ودقته وجدول الشركة المصنعة؛ لذلك لا يكفي اعتبار أي انحراف بنسبة 10% أو 30% دليلاً قاطعاً دون مراجعة المواصفات.
ثالثاً: اختبار استجابة حساس الحرارة للتسخين والتبريد
قد يعطي الحساس مقاومة تبدو طبيعية عند درجة حرارة الغرفة، لكنه لا يستجيب بصورة صحيحة عند تغير درجة الحرارة. في هذه الحالة، يساعد الاختبار الديناميكي على تقييم سلوكه.
اختبار حساس NTC
تتناقص مقاومة حساس NTC عادةً عندما ترتفع درجة حرارته، بينما تزداد عند تبريده.
لإجراء الاختبار:
- سجّل مقاومة الحساس عند درجة حرارة معلومة.
- غيّر درجة حرارته تدريجياً باستخدام طريقة آمنة ومناسبة لنوعه.
- راقب المقاومة وسجّل القراءات عند درجات حرارة مختلفة.
- قارن النتائج بمنحنى المقاومة ودرجة الحرارة الخاص بالحساس.
إذا انخفضت المقاومة عند التسخين وارتفعت عند التبريد، فهذا يتوافق مع السلوك المتوقع لحساس NTC، لكنه لا يكفي وحده لإثبات دقته. يجب أيضاً مقارنة القيم الفعلية بالمواصفات.
اختبار حساس PTC
ترتفع مقاومة حساس PTC عادةً مع ارتفاع درجة الحرارة، وقد ترتفع بصورة كبيرة قرب درجة انتقال محددة، بحسب تصميم الحساس.
لذلك، لا توجد قاعدة عامة تنص على أن جميع حساسات PTC يجب أن ترتفع مقاومتها إلى آلاف الأوم عند درجة حرارة معينة. ينبغي الرجوع إلى منحنى الحساس أو دليل الشركة المصنعة لتحديد درجات الاختبار وقيم المقاومة المتوقعة.
احتياطات أثناء التسخين والتبريد
- لا تستخدم لهباً مباشراً لتسخين الحساس.
- لا تستخدم مسدس هواء ساخناً إلا إذا كانت الطريقة مناسبة للحساس ويمكن التحكم في درجة الحرارة.
- لا تغمر الحساس في الماء إلا إذا كان مصمماً لذلك ومصنفاً للاستخدام في السوائل.
- تجنب تجاوز نطاق درجات الحرارة المسموح به.
- لا تمسك أطراف القياس المعدنية بطريقة تؤثر في القراءة أو تعرضك للخطر.
كذلك، لا يمكن اعتماد قاعدة عامة مثل انخفاض المقاومة بنسبة 50% عند إمساك الحساس بالأصابع؛ لأن مقدار التغير يعتمد على نوع الحساس ودرجة حرارته الابتدائية ومواصفاته.
رابعاً: فحص الثرموكبل باستخدام الملتيميتر
يختلف الثرموكبل عن حساسات NTC وPTC؛ إذ يعتمد على توليد جهد كهربائي صغير نتيجة فرق الحرارة بين وصلة القياس والوصلة المرجعية.
خطوات الفحص
- افصل الثرموكبل عن جهاز التحكم وفق تعليمات الشركة المصنعة.
- اضبط الملتيميتر على قياس الجهد المستمر في نطاق المللي فولت (mV)، إذا كان الجهاز يدعم ذلك بالدقة المناسبة.
- صِل المجسّين بأطراف الثرموكبل مع مراعاة القطبية.
- أنشئ فرقاً حرارياً آمناً بين وصلة القياس والوصلة المرجعية.
- راقب تغير الجهد وقارنه بجدول النوع المستخدم، مثل النوع K أو J.
من المتوقع أن تتغير إشارة الثرموكبل مع فرق الحرارة، لكن القراءة تعتمد أيضاً على درجة حرارة الوصلة المرجعية ونوع الثرموكبل وقطبية التوصيل ودقة جهاز القياس.
على سبيل المثال، يولّد الثرموكبل من النوع K جهداً حرارياً يقارب 4.1 مللي فولت عند درجة حرارة وصلة قياس تبلغ 100 درجة مئوية، إذا كانت الوصلة المرجعية عند صفر درجة مئوية تقريباً. لا تنطبق هذه القيمة على جميع ظروف القياس.
إذا لم تظهر إشارة متوقعة، فتحقق من سلامة الأسلاك والموصلات ونوع سلك التمديد والقطبية قبل استبدال الثرموكبل.
مهم: قياس الاستمرارية وحده لا يثبت دقة الثرموكبل؛ فقد تكون الدائرة متصلة كهربائياً مع وجود خطأ في المعايرة أو نوع السلك أو الوصلات.
خامساً: فحص الأسلاك ودائرة التحكم
إذا كانت نتائج فحص الحساس متوافقة مع مواصفاته، فقد يكون سبب المشكلة في الأسلاك أو الموصلات أو وحدة التحكم.
1. فحص استمرارية الأسلاك
بعد فصل التغذية وتأمين الدائرة، افحص استمرارية الأسلاك بين الحساس ووحدة التحكم باستخدام الملتيميتر.
تأكد من عدم وجود انقطاع أو تآكل أو تلف في الموصلات. وقارن مقاومة الأسلاك بالقيمة المتوقعة وفق طولها ومقطعها ومتطلبات النظام؛ فلا توجد قيمة واحدة أقل من 1 أوم تصلح لجميع التركيبات.
2. فحص جهد دائرة الحساس
تستخدم بعض دوائر NTC مقسّم جهد لإنتاج إشارة تقرؤها وحدة التحكم. وفي هذه الحالة، يمكن أن يساعد قياس جهد الإشارة على التمييز بين مشكلة الحساس ومشكلة الدائرة.
لكن قراءة صفر فولت أو جهد قريب من جهد التغذية لا تثبت وحدها تلف مقاومة المقسّم أو وحدة التحكم؛ فقد تنتج عن قصر في الأسلاك أو انقطاع الدائرة أو خلل في التوصيل أو ظروف تشغيل أخرى.
يجب أن ينفذ قياس الجهد أثناء التشغيل فني مؤهل، مع الرجوع إلى مخطط الدائرة وقيم الجهد المحددة من الشركة المصنعة. ولا يُنصح بإجراء قياسات عشوائية داخل وحدات التحكم الإلكترونية.
مقال ذو صلة: دائرة حساس حرارة باستخدام LM358
سادساً: فحص حساسات الحرارة بحسب التطبيق
تختلف قيم الحساسات وطرق تشخيصها بين أجهزة التكييف والثلاجات والسيارات والأنظمة الصناعية.
فحص حساس المكيف أو الثلاجة
تستخدم كثير من أجهزة التكييف والتبريد حساسات NTC، لكن قيمة المقاومة الاسمية تختلف من موديل إلى آخر، وقد تختلف بين حساس الهواء وحساس الأنابيب في الجهاز نفسه.
لذلك:
- حدّد رقم الحساس ومواصفاته.
- قِس مقاومته عند درجة حرارة معلومة.
- قارن القراءة بجدول الشركة المصنعة.
- اختبر استجابته لتغير الحرارة.
- افحص الموصلات وموقع الحساس قبل استبداله.
لا يمكن تعميم قيمة 5 كيلو أوم أو 10 كيلو أوم على جميع أجهزة التكييف والثلاجات.
قد يؤدي خلل الحساس أو التوصيلات المرتبطة به إلى اضطراب التبريد، ويمكنك التعرف على علاقة عطل حساس المكيف بضعف التبريد وطرق تشخيصه.
فحص حساس حرارة محرك السيارة
قد تُستخدم حساسات NTC لقياس حرارة سائل التبريد أو هواء السحب. وتختلف المقاومة المتوقعة باختلاف نوع السيارة والحساس ودرجة الحرارة.
يمكن استخدام جهاز فحص الأعطال لقراءة درجة الحرارة التي تعرضها وحدة التحكم، ثم مقارنتها بدرجة حرارة المحرك الفعلية عندما يكون بارداً، مع فحص التوصيلات وأكواد الأعطال.
لا تعتمد على قيمة مقاومة عامة عند 80 درجة مئوية؛ إذ يجب الرجوع إلى بيانات الشركة المصنعة الخاصة بالمركبة.
فحص الثرموكبل في الأنظمة الصناعية
في أنظمة القياس والتحكم الصناعي، يجب التأكد من نوع الثرموكبل، وسلامة الأسلاك والموصلات، وصحة القطبية، وتوافق سلك التمديد مع نوع الحساس.
كما ينبغي مقارنة الجهد الحراري بدرجة الحرارة المرجعية وبالجدول الخاص بنوع الثرموكبل، بدلاً من الاعتماد على قيمة جهد واحدة لجميع الظروف.
سابعاً: أخطاء شائعة عند فحص حساس الحرارة
لتجنب التشخيص الخاطئ، انتبه إلى الأخطاء التالية:
- قياس المقاومة والحساس متصل بدائرة كهربائية قد تؤثر في القراءة.
- الحكم على الحساس دون معرفة نوعه وقيمته الاسمية.
- مقارنة المقاومة بجدول مرجعي عند درجة حرارة مختلفة.
- اعتبار كل قراءة OL دليلاً قاطعاً على تلف الحساس دون فحص الأسلاك.
- استخدام لهب مباشر أو تسخين الحساس إلى درجة تتجاوز مواصفاته.
- افتراض أن جميع حساسات NTC وPTC لها سلوك أو قيم متطابقة.
- استبدال الحساس قبل التحقق من الموصلات ودائرة التحكم.
الخلاصة: فحص حساس الحرارة بالملتيميتر
يساعد فحص حساس الحرارة بالملتيميتر على تحديد كثير من أعطال الحساسات، بشرط معرفة نوع الحساس ومواصفاته قبل القياس. قِس المقاومة لحساسات NTC وPTC، وافحص الجهد الناتج من الثرموكبل، ثم تحقق من سلامة الأسلاك ودائرة التحكم عند الحاجة. واحرص على مقارنة النتائج ببيانات الشركة المصنعة لتجنب استبدال حساس سليم أو تشخيص العطل بصورة خاطئة.
المصادر: peaksensors
