Isıl çiftlerle sıcaklık ölçme ve kontrol sistemleri tasarımı

Amaç: Bu çalışmada öncelikle, iki farklı metal tel kullanılarak punta kaynak ile aktif sıcaklık sensörlerinden olan yeni ısıl çiftlerin üretilmesi ve karakterizasyonlarının yapılması amaçlanmıştır. Daha sonra, K ve E tipi ısıl çiftler, MAX6675 ve INA114AP yükselteçleri kullanılarak ARDUINO temelli özgün bir sıcaklık ölçme ve kontrol cihazı tasarlanması amaçlanmıştır. Geliştirilen cihazın ölçme başarısının, istatistiksel yöntemler kullanılarak diğer ölçme cihazlarıyla karşılaştırılması amaçlanmıştır. Materyal ve Yöntem: Bu çalışmada kullanılan K tipi ısıl çiftin sıcaklık-voltaj karakterizasyonları, ısıtmalı-soğutmalı su banyosunda Keithley-2182A Nanovoltmetre ile gerçekleştirilmiştir. K ve J tipi ısıl çift telleri sökülerek, punta kaynak ile yeni bir E tipi ısıl çift üretilmiş ve bunun da aynı şekilde sıcaklık-voltaj karakterizasyonu yapılmıştır. Daha sonra, K ve E tipi ısıl çift ile çalışmak üzere, i- MAX6675 modülü ve ii- INA114AP yükselteç içeren iki farklı ARDUINO temelli bir sıcaklık ölçme ve kontrol sistemi, Proteus yazılımı üzerinden tasarlanmış ve üretilerek cihaza dönüştürülmüştür. Cihazın MAX6675 kısmında içsel kompanzasyon mevcuttur, INA114AP'li kısmında ise "soğuk bağlantı kompanzasyonu" ARDUINO yazılımı üzerinden tasarlanmıştır. Özgün olarak geliştirilen bu cihaz, kontrol edilmesi istenen 230V ile çalışan cihazın çalışması istenen sıcaklık aralığını kullanıcının menü üzerinden elle ayarlamasına müsaade etmektedir. Kullanıcının ayarladığı sıcaklık aralığında çalışması istenen cihazın enerjisi (230V AC), K tipi ısıl çift sıcaklığının kullanıcı tarafından ayarlanan alt-üst sıcaklık limitini aşması halinde kesilmekte ve alarm vermektedir. Geliştirilen cihazın sıcaklık ölçme doğruluğu, diğer ölçme cihazlarıyla (Keithley-2182A nanometre, RuoShui97 Dijital Multimetre ve Fluke 17B+ Dijital Multimetre ile) ısıtma ve soğutma için kıyaslanarak gerçekleştirilmiş ve Keithley-2182A cihazı referans alınarak cihazımızın başarımları istatistiksel olarak incelenmiştir. Kıyaslamak için tüm cihazlarla yapılan ölçümlerde, ısıl çiftlerin karakterizasyonun,da kullanılan ısıtma-soğutma su banyosu deney düzeneği kullanılmıştır. Bulgular: K tipi ısıl çift ve punta kaynak kullanılarak üretilen E tipi ısıl çift için yapılan ısıtma-soğutma karakterizasyonlarının, literatürde verilen karakteristik değerlerle uyum içinde olduğu görülmüştür. Proteus yazılımı üzerinden tasarlanarak üretilen sıcaklık ölçme ve kontrol cihazının INA114AP'li modülünün, MAX6675'li modülden daha hassas sıcaklık ölçmesi yaptığı görülmüştür. Sonuç: K ve E tipi ısıl çiftle çalışmak üzere üretilen sıcaklık ölçme ve kontrol cihazının INA114AP'li kısmının, MAX6675'li tasarımdan daha hassas ölçüm yaptığı ve dolayısıyla 230V AC ile çalışan cihazların sıcaklık kontrolünde başarılı olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. Bu sistemin daha da geliştirilerek uygun şekilde gerekli "soğuk eklem kompanzasyonu" yapılması halinde, diğer ısıl çiftlerle de çalıştırılmasının mümkün olduğu sonucuna varılmıştır.