Dijital Termometre

Dijital termometre, ölçüm değerini dijital olarak görüntüleyen ya da aktaran ve sıcaklık ölçümü gerçekleştiren ölçüm cihazlarıdır. Dijital termometrede ölçüm ve sıcaklık gösterimi ayrı ayrı gerçekleştirilebilir. Mevcut sıcaklık sensörü, ölçüm noktasındaki sıcaklığa göre analog sinyaller sağlar. Analog sinyalleri aktarılmadan önce analog-dijital dönüştürücü ile dijital sinyale dönüştürüldüğü sıcaklık sensörleri dijital sensörler olarak tanımlanır. Dijital sinyal, parazite karşı daha az hassas olsa da sıcaklığa duyarlı elektroniği nedeniyle ölçüm aralığı sınırlıdır. Dijital termometre, ölçüm verilerinin kolay bir şekilde depolanmasını ve değerlendirilmesini sağlar. Basit dijital termometrelerde bile ekrandaki mevcut ölçüm değerini sabitleme ve ölçüm serilerinin minimum ve maksimum değerlerini gösterme gibi özel fonksiyonlar bulunur. Bazı dijital termometreler, ayarlanan sınır değerleri aşıldığında uyarı sesi ya da ek görsel bildirim olarak bir alarm verir.

Ölçüm değerlerini uzun bir süre boyunca kaydedebilen dijital termometreler, sıcaklık veri kaydedici (data logger) olarak da adlandırılır. Bu tür veri kaydediciler, sıcaklık kaydını ve değerlendirmesini kolaylaştırır. Kayıt aralığı dijital termometrenin menüsünde ya da yazılım aracılığıyla ayarlanabilir. Sıcaklığın yanı sıra ölçüm değerinin tarih ve saati de kaydedilir. Bunun için, çoğu dijital termometrede bu ölçüm değerlerinin ilk başta doğru bir şekilde ayarlanması gerekir. Bazı özel veri kaydedicilerde belirli değerlere ulaşıldığında depolamanın başlatılması ya da durdurulması analog girişler aracılığıyla kontrol edilebilir.

Bazı dijital termometreler, ek ölçüm parametrelerini de kaydeder. Hava nemini de ölçen dijital termometreler termo higrometre olarak da adlandırılır. Birçok dijital termometre, hava nemi ve sıcaklıktan çiğ noktasını hesaplayabilir. Çiğ noktası, havadaki nemin soğuk yüzeylerde oluştuğu sıcaklıktır.

Her malzeme, sıcaklığına bağlı olarak kızılötesi aralıkta ışık dalgası şeklinde bir enerji yayar. Sıcaklık ne kadar yüksek olursa yayılan enerji de o kadar çok olur. Radyasyon sensörlü dijital termometreler pirometre olarak da adlandırılır. Isı yayan yüzeyin sıcaklığı gelen radyasyondan belirlenebilir. Bu tür dijital termometrelerde ölçüm temassız ve hızlı bir şekilde gerçekleşir. Hedeflenen alan için mevcut değeri hesaplayan kızılötesi termometrelerin yanı sıra kızılötesi değerlendirme ile sıcaklıkları görüntü halinde gösteren kızılötesi kameralar da mevcuttur.

Kızılötesi dijital termometreler ile gerçekleştirilen ölçümlerde aşağıdakilere dikkat edilmelidir:

- dijital termometrenin ortam sıcaklığını ölçme süresi

- sensör lensinin kapalı, kirli ya da buğulanmamış olması

- dijital termometre kızılötesi radyasyonunun toz ya da buhardan etkilenmemesi

- ölçüm noktası oranı boyutunun istenilen ölçüm noktasına karşılık gelmesi

- emisyon değerinin ölçülecek malzeme yüzeyine karşılık gelmesi

0 ve 1 arasındaki malzemeye özgü emisyon değeri, yüzeyin kızılötesi radyasyonu ne kadar iyi yaydığını ifade eder. Çoğu dijital termometrede emisyon değeri cihaz menüsünden ayarlanabilir. Ardından, bu değer, sıcaklık tespiti için dikkate alınır. Kızılötesi dijital termometrede emisyonunun kalıcı olarak 0.95’e ayarlanması ya da malzemenin emisyon değerinin bilinmemesi durumunda yüzey boyanarak ya da ölçüm noktası etiketi kullanılarak ölçülebilir hale getirilir.

Kızılötesi dijital termometredeki ölçüm noktası oranının boyutu tasarıma bağlıdır. Ölçüm noktası oranı, ölçüm sırasında sensör tarafından tespit edilen kızılötesi radyasyonu, dairesel alanı ifade eder. Kızılötesi dijital termometre, hedef noktasından ne kadar uzak olursa ölçüm noktasının çapı o kadar büyük olur. Mesafenin ölçüm noktası çapına oranı cihaza özgüdür ve sayısal bir değer olarak belirtilir. 30:1 ölçüm noktası oranı, 30 cm mesafede ölçüm noktası çapının 1 cm; 60 cm mesafe de 2 cm olduğu anlamına gelir. Hedef noktayı görselleştirmek için çoğu kızılötesi dijital termometrede lazer işaretçi bulunur. Basit bir lazer işaretçi sadece ortayı gösterirken çapraz işaretçi ölçüm noktasının çapını gösterir. Ölçüm noktasının çevresi dairesel lazer işaretleme ile görüntülenir.

Dijital termometrelerde kullanılan termokupllar, bir ucunda kaynak yapılmış farklı metallerden yapılmış iki telden oluşur. DIN EN 60 584 ve DIN 43 70’da tür tanımı, malzeme bilgisi, renk kodu, sıcaklık limitleri, voltaj serileri ve izin verilen limit sapmaları ile pek çok termokupl tanımlanmıştır.

Bağlı ve serbest tel uçları arasındaki sıcaklık farkı bir gerilim meydana getirir. Bu voltaj, kullanılan metallere bağlıdır ve sıcaklık ile doğrusal olarak artmaz. Ölçüm noktasındaki sıcaklık, ancak termokuplın serbest uçlarındaki sıcaklık bilindiğinde ya da dijital termometrede ek bir sensör ile kaydedildiğinde belirlenebilir. Bunun haricinde, ölçülen voltaj kullanılan termokupl türünün karakteristik eğrisi olarak kullanılarak doğrusallaştırılmalıdır. Termokup bağlantıları bulunan dijital termometreler karakteristik eğriler kaydeder ya da gerekli karakteristik değerlerin girilmesini sağlar. Aynı türdeki termokupllar kolay bir şekilde birbirleriyle değiştirilebilir. İlgili tür için standartlaştırılmış fiş bağlantıları bulunan dijital termometrenin kullanımı kolaydır. Termokuplların uzatılması gerekiyorsa aynı tür termokupl ve kompanzasyon kablosu kullanılmalıdır. Bu, dijital termometredeki terminal noktası kompanzasyonuna kadar olan tüm bağlantılar için geçerlidir.

Dijital termometrelerde kullanılan platin dirençli sensörlerde iletkenlik geniş aralıklar boyunca sıcaklığa doğrusaldır. EN 60751’de sıcaklık ölçümü için kullanılan platin dirençli sensörler tanımlanmıştır. Çoğunlukla dijital termometreler için kullanılan platin direnci PT100’ün 0 °C’de 100 Ω, PT50’nin 50 Ω, PT500’ün 500 Ω ve PT1000’in 1 kΩ nominal direnci vardır.

Bağlantı kablosunun hat direnci ölçüm sırasında dijital termometre tarafından da kaydedildiği için ölçüm hataları meydana gelebilir. Kısa bağlantı kabloları ve PT1000 sensörleri için ölçüm sonucu üzerindeki etkisi azdır. Ancak, hat direnci, sensöre ek hatlar bağlanarak telafi edilebilir. 3 ve 4 telli teknolojilerdeki ek hatlar, hat direncinin ölçüm sonucu üzerindeki etkisini ortadan kaldırır.

Dijital termometreler için platin dirençleri farklı hassasiyet sınıflarında üretilebilir. EN 60751 standardında dört hassasiyet sınıfı tanımlanmıştır. Sınıf AA, 1/3 DIN B’nin tanımıyla aynıdır. 1/10 DIN B hassasiyet ile sıcaklık sapmasının B sınıfının sadece 1/10 olduğu platin dirençler etkilenir.

Sınıf AA: tg = 0.10 °C + 0.0017 ꞏ | t | (1/3 DIN B’ye karşılık gelir) 

Sınıf A: tg = 0.15 °C + 0.0020 ꞏ | t |

Sınıf B: tg = 0.30 °C + 0.0050 ꞏ | t |

Sınıf C: tg = 0.60 °C + 0.0100 ꞏ | t |

Termistörlü dijital termometreler, yarı iletkenlerin özel bazı özelliklerini kullanır. Termistörler, elektriksel direnci sıcaklıktan etkilenen yarı iletken bileşenlerdir. Artan sıcaklıkla azalan elektrik direncine sahip yarı iletkenler negatif sıcaklık katsayısına sahiptir. Bunlar, termistör ya da NTC termistör olarak adlandırılır. Sıcaklıkla birlikte artan elektrik direncine sahip PTC termistörlere ise pozitif sıcaklık katsayısı nedeniyle PTC termistör adı verilir.