צמד תרמי מסוג -mount -משטח, הידוע גם בשם צמד תרמי כביסה או אטם-חיישן משטח מותקן, הוא מכשיר מיוחד למדידת טמפרטורה לא- פולשנית, המיועד לחיבור ישיר למשטחים שטוחים או מעוקלים ללא צורך בקידוח, ריתוך או חדירה לתוך האובייקט הנמדד. הוא פועל על אפקט Seebeck, שבו צומת של שתי מתכות שונות (חוטי צמד תרמי) יוצר מתח קטן פרופורציונלי להפרש הטמפרטורה בין צומת המדידה החמה לצומת הייחוס הקר. לאחר מכן מתח זה מומר לקריאת טמפרטורה באמצעות מכשיר תואם עם פיצוי צומת קר.
שלא כמו בדיקות בסגנון החדרה- הדורשות חורים או טבילה לתוך המדיום, צמדים תרמיים מסוג -אטם מסתמכים על מגע אינטימי עם פני השטח דרך מכונת שטיפה או אטם מתכת דק, מה שהופך אותם לאידיאליים עבור יישומים שבהם הרכבה פולשנית אינה מעשית, אסורה או תפגע בשלמות המבנית.
המרכיבים העיקריים כוללים
אלמנטים תרמיים: הנפוץ ביותר מסוג K (סיליקון ניקל-כרום/ניקל-) בשל הטווח הרחב שלו (-200 מעלות עד +1350 מעלות), סבירות המחיר והאמינות בסביבות מחמצנות. החלופות כוללות סוג T (נחושת/קונסטנטן) לטמפרטורות נמוכות יותר ודיוק טוב יותר בטווחים קריוגניים עד בינוניים (-200 מעלות עד +350 מעלות), או סוג J (ברזל/קונסטנטן) לשימוש כללי עד סביבות 750 מעלות. שני החוטים מרותכים או מכווצים ליצירת צומת מדידה שטוח או מוגבה מעט המותאם למגע פני השטח.
שכבת בידוד: אבקת תחמוצת מגנזיום (MgO) בטוהר גבוה- נדחסת בצפיפות סביב חוטי הצמד התרמי כדי לספק בידוד חשמלי מעולה, מוליכות תרמית גבוהה להעברת חום מהירה והגנה מפני לחות ורעידות. בעיצובים מסוימים, מבודדים קרמיים בטמפרטורה גבוהה- או שרוול פיברגלס משלימים את הבידוד לעמידות נוספת.
אטם מתכת (מכונת כביסה): בדרך כלל דיסק דק (עובי של כ-1-2 מ"מ, לרוב 1.78 מ"מ כסטנדרט) עשוי מפלדת אל חלד 304 לעמידות בפני קורוזיה כללית או מפלדת אל חלד 316L לשיפור עמידות בפני פיתולים וכימיקלים. האטם משרת מטרות כפולות: הוא פועל כממשק תרמי מוליך ביותר להעברת חום מהיר מהמשטח אל הצומת, והוא מספק בסיס הרכבה מכני עם חור מרכזי (למשל, 5 מ"מ, 6 מ"מ, 1/4 אינץ' או גדלים M6/M8) להברגה או הברגה תחת מחברים קיימים כמו ברגים או ברגים, 0 מ"מ 0, שטח גדול של מגע או ברגים. קוטר) מבטיח ממוצע טוב של טמפרטורת פני השטח וממזער שגיאות מקומיות של נקודה חמה/קרה.
חוטי עופרת: מורחבים עם כבלי פיצוי מסוככים המותאמים לסוג הצמד התרמי (למשל, סוג KX עבור סוג K) כדי למזער שגיאות בריצות ארוכות. כבלים אלו מבודדים לרוב PVC-, טפלון- או פיברגלס-, עם מיגון נירוסטה קלוע לעמידה בפני הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI) בסביבה תעשייתית. אפשרויות הסיום כוללות חוטים חשופים, זיזים, מחברים מיניאטוריים (למשל, OSTW או SMPW מיני-תקע), או מחברי פינים עגולים-סטנדרטיים לשילוב קל ביומני נתונים, בקרים או מונים כף יד.
יתרונות מרכזיים נובעים מעיצוב זה: אין צורך בקידוח או שינוי של משטח המטרה, מה שמאפשר התקנה מהירה והפיכה; זמני התגובה מהירים להפליא (בדרך כלל 2-8 שניות להגיע ל-63% משינוי צעד, תלוי במסה תרמית ובלחץ המגע); אזור המגע הרחב משפר את ייצוגיות המדידה בהשוואה לבדיקות מגע נקודתיות-; והבנייה המחוספסת מתאימה לרטט- גבוה, חלקים מסתובבים-בטמפרטורה גבוהה, כלי- דקים או רכיבים עדינים.
תרחישי יישום אופייניים
חיישנים אלה זורחים בתרחישים הדורשים ניטור-הרסני, מבוסס-על פני השטח:
מנועים ומסבים: מחוברים מתחת לברגי בית המיסבים או למארזי המנוע כדי לעקוב באופן רציף אחר עליות הטמפרטורה, מניעת התמוטטות בידוד, פירוק חומר סיכה או שחיקה קטסטרופלית במנועים חשמליים, משאבות, מאווררים ותיבות הילוכים.
קירות חיצוניים של צינור: אידיאלי לניטור קווי קיטור, שמן חם, קירור או תהליך ב-HVAC, תחנות כוח, בתי זיקוק ומתקנים כימיים-לספק זיהוי מוקדם של כשל בידוד, בעיות במלכודות קיטור או חריגות בזרימה מבלי להפריע לשירות.
תבניות תעשייתיות: משמשות בכלי הזרקה,-יציקה או אקסטרוזיה כדי לאמת את אחידות הטמפרטורה על פני לוחות וחללים, הבטחת איכות חלקים עקבית, צמצום זמני מחזור ומזעור פגמים כמו עיוות או סימני שקיעה.
רכיבים אלקטרוניים: משטח-מותב על לוחות PCB, טרנזיסטורי כוח, מודולי IGBT, גופי קירור או מדפי שרת כדי למפות חלוקה תרמית, לזהות נקודות חמות, לתמוך באימות עיצוב תרמי או להפעיל הגנת-על טמפרטורה בייצור אלקטרוניקה ובמרכזי נתונים.
פאנלים סולאריים (מודולים פוטו-וולטאיים): נפרסים כדי לזהות נקודות חמות הנגרמות מהצללה, חוסר התאמה של תאים או לכלוך-קריטיים לתחזוקה מונעת בחוות סולאריות-גדולות שבהן חריגות שלא מזוהות עלולות להוביל לאובדן יעילות או לסיכוני שריפה.
ציוד הדפסת תלת מימד: מחובר למצעים מחוממים, בלוקים של אקסטרודר או לבנות פלטפורמות כדי לכייל ולנטר את אחידות הטמפרטורה, להבטיח הידבקות שכבות, הפחתת עיוות בהדפסים גדולים ואופטימיזציה של איכות ההדפסה במערכות ייצור תוספים.
שימושים נוספים כוללים רכיבי תעופה וחלל (ניטור משטח קל משקל), תעלות HVAC, מארזי מדחסים ותנורי מעבדה שבהם עדיפה חדירה מינימלית.
הערות התקנה ושימוש
ההרכבה פשוטה: מקם את האטם שטוח כנגד משטח נקי וחלק (משחה תרמית או רפידות יכולות לשפר את המגע במידת הצורך), ולאחר מכן אבטח מתחת לבורג או אום עם מומנט מתון כדי למנוע עיוות של מכונת הכביסה תוך הבטחת מגע איתן. יש לנתב את ההובלה הרחק ממקורות חום ולהגן מפני רעידות.
צמדים תרמיים אלו מציעים דיוק בינוני (בדרך כלל ±1.5-2.5 מעלות או ±0.75% עבור Type K), תגובה תרמית מהירה בשל מסה נמוכה ועמידות מצוינת בסביבות קשות. הם מספקים פתרון מעשי ויעיל-במחיר שבו חיישנים פולשניים אינם מתאימים, המשלבים קלות פריסה עם נתוני טמפרטורת פני שטח אמינים במגוון תחומים תעשייתיים וטכניים.
