Hhmm… Kezdek eléggé elkanyarodni az oldal eredeti tematikájától, de hát ez van :) …

Tehát akkor közkívánatra…, áááá lóf@..t, valójában a kutya sem kívánt tőlem ilyet, csak éppen ráérek, így most unaloműzésképpen a hőelemek gyakorlati, ipari alkalmazásáról lesz szó. Előrebocsátom, hogy nem doktori disszertációt fogok írni, sem valami komoly szakmai/tudományos tanulmányt, úgyhogy aki erre vágyik az itt valószínűleg csalódni fog, csupán a munkám során szerzett egyszerű, de szerintem hasznos tapasztalatokat szeretném megosztani mindazokkal akiket e téma érdekel.



Szóval, mi az ördög kénköves bocskora az a hőelem (alias termoelem)? A hőelem nem egy abszolút hőmérsékletmérő eszköz, mint mondjuk a higanyos lázmérő (volt), vagy a szoba falán lógó alkohol töltetű testvére, így önmagában nem alkalmas a mért hőmérséklet egzakt meghatározására. Működése azon a fizikai hatáson alapul, hogy a fémek anyaga mentén meglévő hőmérsékletkülönbség hatására, bennük un. termoelektromos feszültség alakul ki (Seebeck-effektus). Ezt a jelenséget felhasználva a hőelem gyártás során, két különböző anyagú, általában eltérő termoelektromos karakterisztikával rendelkező fémszál két végét összehegesztik, a másik két végét pedig szabadon hagyják. És már kész is a hőelem. Ez az összehegesztett közös pont lesz a Mérőpont, vagy más néven Melegpont, a továbbiakban ’M’, míg a szabadon marad két – különböző anyagú – vég (R1 – R2) alkotja a Referenciapontot, a továbbiakban ’R’. A működés pedig nagyon egyszerű: a melegpont és a referenciapont között meglévő hőmérsékletkülönbség hatására a referenciapont két végén, ezzel a hőmérsékletkülönbséggel arányos elektromos (egyen)feszültség lesz mérhető. A hangsúly pedig a hőmérsékletKÜLÖNBSÉGEN és az EZZEL ARÁNYOS-on van. Tehát ha mondjuk a melegpont 200 ºC-on van, a referenciapont két vége pedig 100 ºC-on, akkor R1-R2 között ugyanakkora feszültség lesz mérhető, mintha az M 100 ºC-on, az R pedig 0 ºC-on lenne, mivel a hőmérsékletkülönbség mindkét esetben 100 ºC (már amennyiben a lentebb majd említett, és néha felettébb kellemetlen nemlineáris-karakterisztikától eltekintünk). Akkor el is érkeztünk oda, hogy a hőelemünk éles, gyakorlati alkalmazásához már csak két dolgot kell ismernünk: 1., mekkora is ez a ’hőmérsékletkülönbséggel arányos’ termofeszültség; 2., milyen hőmérsékleten van a referenciapont. Ezek ismeretében a melegpont (mérőpont) hőmérséklete már kiszámítható. Szóval akkor nézzük az utolsó két nyitott pontot:

Na de azért ne ilyen lóhalálában… Mielőtt továbbmennénk, pár fontos dolgot okvetlenül le kell szögezni, kőbe kell vésni, és minden körülmények között be kell tartani:

 I.; A hőelemet alkotó két különböző vezető anyagnak a Mérőpont és a Referenciapont két vége között, külön-külön fizikailag és kémiailag folytonosnak és homogénnek kell lennie.

 II.; A hőelemet alkotó két különböző vezető anyag, Referenciapontot jelentő két végpontjának (R1 – R2) azonos- és ismert hőmérsékletű térben kell lennie.

 III.; Ha a Referenciapont nem közvetlenül a mérő-berendezés bemenetén van, mert mondjuk a távolság miatt az összekötéshez rézkábelt használtunk (vagy más hasonló körülmény), akkor is biztosítottnak kell lennie, hogy a Referenciapont és a mérő-berendezés azonos- és ismert hőmérsékletű térben legyen, vagy amennyiben ez nem megoldható, akkor a Referenciapont hőmérsékletét ismerni kell, és a mérőeszköz környezeti hőmérsékletétől való eltérését a mérőeszközben, a mérés során okvetlenül figyelembe kell venni, és kompenzálni kell.

Ez a három megállapítás részben már az eddig leírtakból is következik, de ha valaki számára esetleg mégsem, akkor bízok benne, hogy a folytatásban egyértelmű értelmet fog kapni. Eme közbeékelt kis kitérő után már visszatérhetünk a félbehagyott gondolatmenethez. "Szóval akkor nézzük az utolsó két nyitott pontot:" - de most már tényleg :)

1.; Mekkora is ez a ’hőmérsékletkülönbséggel arányos’ termofeszültség?

Gondolom az előzmények alapján már mindenki sejti, hogy ez elsősorban a termoelemet alkotó két vezető anyagától függ. Eszerint az iparban és a méréstechnikában 11 féle-fajta hőelemet használnak: K, T, J, N, E, R, S, B, G, C, D elnevezésekkel.

A 3. képen látható táblázat 6.-8. oszlopát szemügyre véve az egyből szembetűnik, hogy a hőelemek 1 ºC hőmérsékletváltozásra adott termofeszültség-változása nagyon kicsi mértékű, még a legnagyobb 81 μV / ºC (az E-típusnál, 500 ºC-os tartományban, R = 0 ºC esetén) is igen alacsony szintű. Ez – többek között –  pld. azt jelenti, hogy egy J-típusú (a műanyaggyártásban elterjedt) „példány”, mondjuk 250 ºC-os melegponttal és 20 ºC-os referenciaponttal kb. 12,42 mV-os termofeszültséget produkál (54 μV/ºC * (250 ºC – 20 ºC)) .

Ebből mindjárt le is lehet vonni az első, gyakorlati alkalmazásra vonatkozó következtetést: A hőelemek termofeszültség-jelét olyan mérő- vagy szabályzókészülékekkel tudjuk pontosan, és a lehető legkisebb hibával feldolgozni, amelyeknek extrém nagy a bemeneti ellenállása, hogy a mérő áramkörben folyó áram a lehető legkisebb (virtuálisan 0, ill. elhanyagolható) legyen, és ezáltal a hosszabbító-, ill. csatlakozóvezetékeken a lehető legkisebb (szintén elhanyagolható) feszültségesés (hiba) keletkezzen. Erre a célra tudtommal speciális, extrém-nagy bemeneti ellenállású műveleti erősítőket gyártanak, gondolom térvezérlésű tranzisztoros technológiával. De a javítási- és műhelymunkák során szervizműszerként használatos digitális multiméterek között is akadnak tiszteletre méltó tulajdonságokkal bíró típusok, pld. a VOLTCRAFT VC920 / VC940 / VC960 –as család, amely 400 mVDC méréshatárban, +/- 0,025% + 10 digit-es pontossággal, 10 μV-os felbontással, 5 számjegyű kijelzéssel, és 10 MΩ-os bemeneti ellenállással kiválóan használható erre a célra.

Meg kell azonban jegyezni, hogy sok elektromos komponenshez hasonlóan a hőelemek termoelektromos karakterisztikája sem teljesen lineáris (ahogy a 3. képen lévő táblázat 6.-8. oszlopából ez is jól látható), ami a nagy pontosságot, precizitást igénylő, vagy a nagy hőmérséklet tartományt átfogó alkalmazásoknál szintén mérési hibát okoz. Ennek kiküszöbölésére a különféle mérő- és szabályzó eszközökben kompenzációs megoldásokat alkalmaznak. Ez általában valamilyen analóg-elektronikus megoldást, vagy – manapság egyre gyakrabban – az A/D átalakítás után történő digitális ill. szoftveres beavatkozást jelent. Azt hiszem mondanom sem kell, hogy az utóbbi – ezen a téren is - lényegében szinte korlátlan lehetőségeket biztosít. Az adott típusú termoelemre vonatkozó, 0 ºC-os referenciahőmérsékleten mért kimenetei feszültségeket un. Nemzetközi Referenciatáblázatok tartalmazzák, 1 ºC-os felbontásban (1 ºC-onként).

A második ide kívánkozó gyakorlati jellegű dolog: Miképp lehet eldönteni egy hőelemről, hogy jól működik-e, ill. hogy megbízható kimeneti jelet (μV, mV) szolgáltat? A nálam erre bevált módszerhez végy:

- 2 db tojást (Nem, ez nem kell, ez csak vicc volt. Ez csak akkor kell ha éhes vagy)
- 1 db erre alkalmas digitális multimétert, legalább 0,1mVDC felbontással (mint pld. a fent emlegetett VOLTCRAFT)
- 1 db szobahőmérőt
- 1 pohár vizet
- 1 db mikrohullámú sütőt
- a fenti táblázatot (3. kép), a termoelemek 100 ºC körüli tartományban, 1 ºC hőfokváltozás esetén kiadott termofeszültség-változásával (jó, tudom, hogy itt R nem 0 ºC, hacsak nem télen, kint a teraszon csináljuk, és pont szerencsénk van…)

Helyezzük el az asztalon a szobahőmérőt, és várjuk meg, amíg biztosan jelzi a helyiség levegőjének hőmérsékletét. Ezután tegyük be a pohár vizet a mikróba, és forraljuk fel (de rendesen! :)). Közben készítsük elő a multimétert, és tegyük az erre megfelelő (legkisebb) DCV méréshatárba. Akár azt is előre kiszámolhatjuk, hogy a szobahőmérő által mért referencia-hőfokot (a környezeti hőmérséklet) figyelembe véve, és a referenciapontot ebben a térben elhelyezve (pld. az asztal közepén, a hőmérő mellett), majd a hőelemet a forró, bugyborékoló 100 ºC-os pohár vízbe belelógatva, a termoelem típusát ismerve, várhatóan mekkora feszültséget kapunk az R1-R2 pontok között.

Pld.: K típus esetén = (100 ºC – a környezeti hőmérséklet) * 42 μV / ºC)

Ha mindez meg van, akkor tegyük is meg a fent leírtakat :). Amennyiben minden oké, akkor a mért és a számított érték (közel) azonos. A harmadik következtetés (na jó, két-és-feledik) amit mindebből levonhatunk, hogy a forró víz milyen gyorsan képes lehűlni, még szobahőmérsékleten is, szóval minderre csak néhány másodpercünk van :).

Ha a szóban forgó termoelem fajtáját nem tudjuk megállapítani, és a rendelkezésre álló nemzetközi ill. nemzeti színkód-táblázatokkal sem megyünk semmire, akkor a fenti módszer akár arra is alkalmas lehet, hogy az ismeretlen hőelem típusára következtessünk. Ebben még segíthet az is, hogy a leggyakoribbnak számító K fajta negatív polaritású anyaga Nikkel-Alumínium (NiAl), ill. a szintén elterjedt J típus pozitív vezetője pedig Vas (Fe), és mindkettő mágnesezhető anyag. Ha a fenti kis listán kívül rendelkezésünkre áll 1db hűtőmágnes, akkor akár ez is segítségünkre lehet. (A többi termoelemben használt anyag ugyanis nem mágnesezhető.)

2.; Milyen hőmérsékleten van a referenciapont?

Igen, van még egy befejezetlen, nyitott pontunk, ami első hallásra egyszerűnek és magától értetődőnek tűnik, de talán az erre vonatkozó megállapításokat a legnehezebb betartani a gyakorlatban, ipari körülmények között. Azt már tudjuk, hogy mi az a termoelem, azt is ismerjük, hogy a rendelkezésünkre álló típustól, az adott hőmérséklet tartományban mekkora válaszjelet (termofeszültség változást) kapunk 1 ºC M-R hőmérsékletváltozás hatására. Akkor már csak egy ismeretlen hiányzik ahhoz, hogy ki tudjuk számítani a mérőpont hőmérsékletét. Ez pedig a referenciapont hőmérséklete.

Már azt is észrevehettük, hogy általában a hőelemekre vonatkozó valamennyi adat, grafikon, és referencia táblázat 0 ºC-os referenciaponton értendő. Laboratóriumi körülmények között ezt olvadó jéggel töltött edényekben biztosítják. Nos, ez a való világban aligha járható út, és szerintem mi sem szeretnénk állandóan ott álldogálni a berendezésünk mellett táblázatokkal, grafikonokkal, számológéppel, na meg hőmérővel a kezünkben. Ezért aztán a különféle mérő- és szabályzó készülékekben erre a célra un. hidegpont kompenzáló elektronikát alkalmaznak. Ez a hidegpont kompenzáló elektronika, a mérőeszköz (vagy szabályzó) környezeti hőmérsékletét mérve, előállít egy 0 ºC-os referenciapontnak megfelelő kompenzáló jelet, és azt hozzáadja a termoelemünktől beérkező mért termofeszültséghez, így teszi úgymond abszolút jellegűvé, egzakttá a végeredményt. A nemlineáris karakterisztikát kompenzáló megoldásokhoz hasonlóan ez is történhet valamilyen analóg áramköri megoldással (pld. az Eliwell EWPC 902/T kis hőfokszabályzó esetében ez egyszerűen egy, a hőelem jelével sorba kapcsolt, KTY81-121 típ. PTC-vel kialakított feszültségosztót jelent (990 Ω / 25 ºC), ha jól értelmeztem a dolgot), vagy az analóg / digitális átalakítást követően digitális, vagy szoftveres úton. Szerintem egyetértünk abban, hogy napjainkban, a 21. század 2. évtizedében már az utóbbi a hatékonyabb és eredményesebb út. Persze mindez csak akkor igaz, ha betartottuk a korábban leírt három alapszabályt! Ismétlésképpen, mert fontos:

 I.; A hőelemet alkotó két különböző vezető anyagnak a Mérőpont és a Referenciapont két vége között, külön-külön fizikailag és kémiailag folytonosnak és homogénnek kell lennie.
 II.; A hőelemet alkotó két különböző vezető anyag, Referenciapontot jelentő két végpontjának (R1 – R2) azonos- és ismert hőmérsékletű térben kell lennie.
 III.; Ha a Referenciapont nem közvetlenül a mérő-berendezés bemenetén van, mert mondjuk a távolság miatt az összekötéshez rézkábelt használtunk (vagy más hasonló körülmény), akkor is biztosítottnak kell lennie, hogy a Referenciapont és a mérő-berendezés azonos- és ismert hőmérsékletű térben legyen, vagy amennyiben ez nem megoldható, akkor a Referenciapont hőmérsékletét ismerni kell, és a mérőeszköz környezeti hőmérsékletétől való eltérését a mérőeszközben, a mérés során okvetlenül figyelembe kell venni, és kompenzálni kell.

 

6. kép: LAE LTW12 hőfokszabályzó:
- K és J típ. hőelemekhez, PT100-hoz, és PTC-hez
- Elektronikusan hidegpont kompenzált
- Két függetlenül beállítható relé-váltóérintkezős
kimenet
- Szabályzás: hiszterézis szerint, vagy PID
- Szabályzási tartomány -200...+999 fokig
(az alkalmazott érzékelőtől függően)
- 12V AC/DC tápfeszültség

A „Referenciapont és a mérő-berendezés azonos- és ismert hőmérsékletű térben legyen”  feltételek közül az „azonos hőmérsékletű tér”-ről kell nekünk gondoskodnunk, az „ismert hőmérsékletű tér” feltételét, a hidegpont-kompenzáló elektronikának köszönhetően, a legtöbb ma használatos mérő- ill. szabályzó készülék már maga megoldja. Ahogy az 1. videón látható (jobban), a referenciapont hőmérsékletének változása drasztikus hibát okozott, a hőlég-fúvó másodpercek alatt „-22 ºC -os hideget csinált" a műhelyben, ez ugye -44 ºC-os eltérés a valóságostól – ez durva :)). (Ajánlom a YouTube videókhoz tarozó rövid leírások elolvasását itt és itt.)

A valóságban akkor fordulhat elő a videókon láthatókhoz hasonló eset, ha a hőelem jelének továbbítására más anyagú (sima, mezei) vezetékeket, például réz érpárokat használnak, ennek köszönhetően a referenciapont és a mérőkészülék (szabályzó) egymástól valamekkora (kisebb-nagyobb) távolságra kerül, a referenciapontot (vagy a mérőkészüléket/szabályzót!) pedig valamilyen külső hőhatás (hideg/meleg) éri. Egy műanyaggyártási példán keresztül gondoljuk csak át, hogy mivel is járhat mindez:

A 7. képen egy fröccsöntő gép szerszámfűtésének kialakítását láthatjuk, 6 fűtőzónát szabályzó TempMaster, külső fűtőegységgel. A szerszámba beépített 6db J típusú hőelem jele, a szerszám tetejére felszerelt Han-E-24 csatlakozón keresztül, 12 x 0,75 mm² keresztmetszetű jelkábelen jut el a TempMaster T/C (Thermocouple, azaz hőelem) bemeneteire, szintén Han-E-24-en át. A fűtések pedig a szürke, 13 x 1,5 mm² –es réz erű kábelen csatlakoznak. A példa kedvéért tegyük fel, hogy a hőelemek jelét továbbító jelkábel sima, mezei réz ereket tartalmaz (ez egyébként a képen látható összeállításra nem igaz, ott valójában szabályos, vas és konstantán JX hosszabbító kábel van, de erről majd később…, szóval csak a példa kedvéért tegyük fel, hogy réz.) Ebből egyből az következik, hogy a referenciapontunk a szerszám tetejére felszerelt csatlakozóban van, mert ennek aljzatába vannak bekötve a hőelemek kémiailag, és fizikailag homogén, folytonos vezetőinek végei, az R1-R2 kivezetések. Nincs is ezzel semmi baj mindaddig, amíg a II. és III. szabályunk teljesül, azaz a referenciapont két vége (R1-R2) ill. az elektronikusan hidegpont-kompenzált fűtésszabályzó egység és a szerszámon lévő Han-E-24 csatlakozó (a referenciapont) azonos hőmérsékletű térben van. Ez pedig itt, a képen látható esetben a valóságban maradéktalanul teljesül, a szerszámon lévő csatlakozó hőmérsékletét (a referenciapontot) sem a szerszám fűtőzónáinak hője, sem pedig a fröccsgép hengerfűtései nem befolyásolják, az a környezeti hőmérséklettel megegyező hőmérsékletű; a gép egyébként egy teljesen légkondicionált, 23 ºC-on tartott üzemcsarnokban áll, a szerszámfűtés hőmérsékletmérése és szabályzása teljesen pontos és stabil.

Na, de most ugrik az a bizonyos szőrös főemlős abba a tiszta, hideg folyadékba! Mi történik akkor, ha a referenciapontot tartalmazó csatlakozó rossz helyre, rossz kialakítással kerül felszerelésre, és a szerszám fűtéseinek hője, vagy a közelében található valamilyen más hőforrás (akár a hengerfűtés, akár más) melegíti (vagy neadjisten hűti) a referenciapontot. Akkor pontosan az fog történni, ami az 5. képen és az 1., 2. YouTube videókon látható, a mérésünk meghamisítódik, a szabályzás rossz értékek alapján működik, nem a mérőpont valódi hőmérsékletét mutatja, esetleg ingadozik a referenciapontot ért hőhatás függvényében. És ez bizony sajna előfordul a gyakorlatban. Ekkor van az, hogy a gépbeállító beállítja a szerszámfűtés hőfok-értékeit a fűtőegységen, a gyártani kívánt termékhez mellékelt adatlapon szereplő pld. 170 ºC-ra, miközben a referenciapont ekkor már mondjuk 50 ºC-ra melegedett valamitől, a gép pedig elfeketedett, megégett terméket fog gyártani, mert a szerszámfűtés valójában ekkor 200 ºC-os. Szóval ha a referenciapontunk és a mérő-, vagy szabályzó készülékünk „távol” van egymástól, akkor ezt az „azonos hőmérsékletű térben…” dolgot nem árt komolyan venni.

A …"kémiai és fizikai homogenitásról és folytonosságról"…
 
Most nézzük meg újra a 7. képen látható fűtési összeállítást. Mint azt már az előző fejezetben említettem, ott a hőelemek jelét továbbító kábel (a kék színű) valójában szabályos, JX típusú hőelem-hosszabbító kábel, vas és konstantán erekkel. Ezzel a konstruktőröknek nyílván az volt a célja, hogy a referenciapontot „eltolják” a szerszám tetejére felszerelt Han-E-24 csatlakozóból a TempMaster fűtésszabályzó egység T/C bemenetére (ahol mellesleg szintén Han-E-24 van). De szvsz. került egy kis porszem a gépezetbe (hiba a mátrixba, kinek ahogy tetszik), a Han-E-24 csatlakozó hüvelyei és tüskéi ugyanis valamilyen réz ötvözetből készülnek, így megtörik a hőelem anyagok fizikai ill. kémiai homogenitását, folytonosságát. Lássuk mivel is jár ez:

Úgy gondolom, hogy ennek a hibajelenségnek az a magyarázata, hogy a Han-E-24 csatlakozó réz-ötvözet kontaktusai miatt megváltozott a kör termoelektromos karakterisztikája (ha úgy tetszik két további, szándékolatlan hőelem jön létre), így az őt ért hőhatás miatt további, nem kívánt termofeszültség keletkezik, és az hozzáadódik a hőelem jeléhez. Ha valakinek erről más a véleménye, vagy nálam több konkrétumot tud a jelenségről, akkor nagyon szívesen veszem az információkat és észrevételeket ezen az (oldal alján is látható) e-mail címen, akár bármely korábban leírt dologgal kapcsolatban is... A lényeg a lényeg, hiába használtunk speciális termoelem hosszabbító vezetéket (kábelt), aminek az ára méterenként többszöröse a hagyományos és azonos keresztmetszetű rézvezeték árának (Conrad, Distrelec), a fröccsöntő szerszám tetején (7. kép) kialakított Han-E-24 csatlakozó ugyanolyan kényes és kritikus pont maradt, és ezt az „azonos hőmérsékletű térben…” dolgot megint csak nem árt komolyan venni. Szvsz. ennek a JX hőelem hosszabbító kábel + hagyományos anyagú érintkezőkkel rendelkező csatlakozó párosításnak nem sok értelme és gyakorlati haszna van, hacsak nem a felesleges forintjainktól, euroinktól, dollárjainktól akartunk ily módon megszabadulni, a műanyaggyártásban mégis bevett és elterjedt szokás, a szerszámfűtések szabályzása esetén, gondolom a – gyakran – nagy számú hőelem és fűtőzóna miatt. (Ha valaki nem ért egyet: e-mail cím :)) Persze a rézvezetékes módszerhez hasonlóan ez is pontosan és stabilan működhet (ahogy az a 7. képen látható esetben is így van), ha betartjuk a jól ismert szabályainkat, és elkerüljük a fentiekhez hasonló hibákat. Mielőtt azonban a Tisztelt Olvasó végképp elveszti minden reményét, és - látva hogy ebből az ördögi körből nincs kiút - orvosolhatatlan búskomorságba esik, ragyogjon fel a remény napsugara, egy újabb videó képében:

Na kérem, ez a tuti. A hőelem vas anyagú ere közvetlenül vassal, a konstantán pedig közvetlenül konstantánnal hosszabbítva, a videón egyszerűen csak összetekerve. Ebben az esetben az összekötési pontok melegítése semmilyen hatással nem volt a szabályzó által érzékelt és jelzett hőfokra. A referenciapontot végre sikerült teljes bizonyossággal „eltolni” a szabályzó T/C bemenetére. Az ilyen összekötéshez persze szerencsésebb, ha speciálisan erre a célra készített, hőelem anyagú csatlakozókat használunk – természetesen a hőelemünk fajtájához igazítva - (Conrad, Distrelec), ami egyébként a fröccsöntő gépek hengerfűtése esetén (és sok más helyen is) bevett gyakorlat:




Mivel a hőelem végsősoron nem más, mint két darab, különböző anyagú „drót” sorba kötve, ezért hibakereséskor, vagy hasonló tevékenység esetén ellenállásmérést is használhatunk az ellenőrzésre. Ez adott esetben nagyon hasznos lehet. Ehhez persze ismerni kell a hőelem anyagú hosszabbító vezető-érpár  típusát, hosszát és keresztmetszetét, valamint az egyszerű számítás érdekében az a praktikus, ha a hőelem hosszabítókábelestől teljes hosszában 20 ºC környékén van, mivel a vezető anyagok fajlagos ellenállása alapból ezen a hőmérsékleten van megadva.

9. kép: Hőelem hosszabbítókábelek ellenállása
1m kábel ellenállása ( a két ér együtt! ) = (az Ωmm²/m konstans) / (az erek keresztmetszete mm²-ben)

Ha a hőelem hosszabbítókábelestől, teljes hosszában nem kb. 20 ºC-os környezeti hőmérsékletű, hanem attól jelentősen eltérő hőfokú, akkor a dolog már elég macerás, mert nagy valószínűséggel nem fogjuk ismerni az adott típusú anyagok, ötvözetek fajlagos ellenállását, és/vagy hőfoktényezőjét a számításhoz. A Konstantáné történetesen benne van a négyjegyű függvénytáblázatban: ρ = 4,3 x 10^-7 Ωm, α = -5 x 10^-5 1/ºC, de a vasé nincsen (J típus). Ha esetleg valaki – egy kis utánajárást követően - mégis megpróbálkozik a dologgal, akkor egy kis puska:

 
Vezeték Ohmikus ellenállása 20 ºC-on: R₂₀ = ρ( l / A)
(ρ = a fajlagos ellenállás (Ωm), l = a vezeték hossza (m), A = a vezeték keresztmetszete (m²))

 
Az ellenállás t hőmérsékleten: Rt = R₂₀[1 + α(t - 20ºC)]
(R₂₀ = a 20 ºC-on mért Ohmikus ellenállás (Ω), 1 = egy (1) :-), α = az anyag hőfoktényezője (1/ ºC), t = a hőmérséklet)

Én azonban nem bonyolódnék ennyire bele a dologba, és ez idáig a munkám során sem tettem. Ha pld. egy fröccsöntő szerszámról van szó, amiben J típusú hőelemek vannak 0,25 mm² keresztmetszetű hosszabbítókábelekkel, és a szerszám már jó ideje nincs fűtve, akkor a táblázatból (9. kép) számítva 1m hosszabbítókábel ellenállása = 0,6 Ωmm²/m / 0,25 mm² = 2,4 Ω (Ω/m). Ha kb. tudjuk azt, hogy a mért hőelem hol helyezkedik el a szerszámban, akkor meg tudjuk saccolni a hosszabbítókábel hosszát… Ha ez a hossz kb. 2m, és  ~ 4,8 Ω helyett mondjuk 400 Ω-ot mérünk, akkor ott bizony gond van, valószínűsíthető a részleges vezetékszakadás. Ez különösen igaz akkor, ha az irreális ellenállásérték a vezetékek mozgatásakor, óvatos meghúzásakor változik. Ha egy hőelem R1 – R2 pontjai között végtelen ellenállást (teljes szakadást) mérünk, akkor a hőelem valamelyik vezetője (vagy mindkettő) fizikailag el van szakadva. A fröccsöntő szerszámos példánál maradva, lehet hogy összeszerelés közben becsípődött valahová, vagy hasonló probléma történt. Ha azonban egy hőfokszabályzás esetén az a gyanúnk támad, hogy a hőfokszabályzó által mért érték a valóságosnál kisebb, de az érték nem ugrál, nem ingadozik, valamint az összes – már jól ismert - feltételünk biztosítva van, ellenállásmérővel mérve pedig az Ohm-érték is megfelel a számítottnak (saccoltnak), akkor az a valószínűbb, hogy a hőelem melegpontja (vége) elmozdult a rendeltetési helyéről, és rossz ponton érzékel, vagy esetleg a két vezeték szigetelése valahol sérült, a két vezető anyag pedig fémesen érintkezik egymással, és így egy új, fals melegpont keletkezett, ami a saját helye hőmérsékletének megfelelő termofeszültséget szolgáltat.

10. kép: Egy „nagyobbacska” fröccsöntő szerszám gerendafűtései, a hozzájuk tartozó hőelemekkel. Érdekes még a vezetékcsatornák, és a szerszám tetején a Han-E-24 csatlakozókat tartalmazó „oszlopok” kialakítása.

A JX típusú, hőelem anyagú hosszabbító kábelekkel kapcsolatban itt le kell hogy írjak egy kellemetlen tapasztalatot: a vas anyagú ér eléggé rideg és törékeny, rosszul tűri mind a húzó irányú, mind a hajlító mechanikai igénybevételt. Ezt a kábel nyomvonalának és rögzítéseinek kialakításakor nem árt figyelembe venni, különösen ott ahol a kábel mozgó alkatrészre csatlakozik (pld.: fröccsszerszám mozgó oldalára) sokórányi hibakeresgéléstől kímélhetjük meg magunkat (a szakadás helyén pld. hol érintkezik, hol nem…, VVÁÁááá#@%!!??@#!!!)


Végezetül, csupán érdekességképpen egy „felsőkategóriás” cucc, a Mold Masters divízióba tartozó PMS Systems KW 30-27 nevű fűtőegysége, ami a képen látható szerepkörben egy 102 fűtőzónával rendelkező fröccsöntő szerszámot szolgál ki (az jó sok hőelem :)). Rengeteg beállítható opcióval és nagyon jó megjelenítési, diagnosztikai lehetőségekkel:

 





Az internetes forrásokat itt nem jelölném meg külön, szerintem mindenki kedvére keresgélhet a hőelem, termoelem, Thermocouple, szavakkal (meg egyebekkel :)), de a TC Méréstechnikai Kft. ingyenesen igényelhető (csak a postaköltség), „Kézikönyv hőelemmel és ellenállás-hőmérővel történő méréshez” című kiadványát okvetlenül meg kell említeni, ami magyar nyelven, rengeteg illusztrációval és műszaki adattal, szerintem teljesen átfogó képet ad a témáról. Ezúton is köszönet érte!


Ez az írás letölthető itt Word formátumban. ( kb. 1,2 MB)

In Memoriam MiG-29

Napokban búcsúzott a Magyar Légierő több mint másfél évtizeden át meghatározó elfogó-vadász típusa a MiG-29. A kecskeméti Dongó század állománya - a hírek szerint - 2010. dec. 28.-án adja a típussal az utolsó keszi-t, de dec. 7.-én már végrehajtottak egy – könnyen lehet nem hivatalos – búcsúrepülést. Ezen esemény kapcsán az utóbbi hetekben sokat lehetett olvasni a MiG-29 hányattatott sorsáról a magyar szolgálatban*, az alulfinanszírozottságról, az üzemeltetői hanyagságról, és néha bizony a szakbarbárságról is, valamint a búcsúrepülés 'különös' körülményeiről**. Én azonban most a szép pillanatokra szeretnék emlékezni, egyik htka.hu kommentemet idézném búcsúzásképpen – ha ez az esemény kimaradt volna az életemből, akkor valószínűleg ez az oldal sem létezne:

„1993 okt. 15.-én, az első MiG-29-esek érkezésekor ott voltam Kecskeméten sorkatonaként a fogadó díszszázadban. Az első körben 6 vagy 8 gép érkezett. Borús, szemerkélően esős őszi délután volt, és a gépek két és fél órát késtek. Hallottam a szófoszlányokat, amikor egy piros csíkos nadrágos jelentette Göncz Árpi bának tőlem jobbra, kb. 10 méterre. A gépeknek út közben le kellett szállniuk tankolni, és a reptér (azt nem tudom hogy orosz, fehér orosz, vagy ukrán) személyzete nem volt hajlandó kiszolgálni őket. A magyar, és a kísérő orosz pilótáknak kellett feltölteni a gépeket. Már eléggé tele volt a tökünk a „pihenj” helyzetben ácsorgással, amikor valami zajra felnéztem, és a két MiG-29-ből és a két MiG-21-ből álló kötelék, kb. 150-200m magasságban, kis gyémánt alakzatban áthúzott a kecskeméti beton felett. Leírhatatlanul szép látvány volt a sötétkék-szürke háttér előtt (különösen a landolás, bekapcsolt fényekkel), kb. du. négy óra volt. A leszállás után a gépek begurultak elénk, mindenfelől vakuk villogtak, meg hazai és külföldi tv-stábok filmeztek. Karmazsin Sándor ezredes kiszállt és jelentett a köztársasági elnöknek. Miután szétoszlott a tömeg, visszamehettünk és megnézhettük a gépeket, épp akkor takarták le a kabinokat és az orr-részüket ponyvával. A következő 6 vagy 8 MiG-29 egy héttel később érkezett, épp a körletben döglöttünk az ágyon, amikor megremegett az épület, zörögtek az ablakok és a vaságyak. B@sszus, ez nem 21-es! A tisztek is úgy rohantak ki velünk együtt az udvarra, mint a gyerekek. Egy orosz pilóta tartott egy kis rögtönzött bemutatót… 1993 november 4.-én vezényeltek át Kecskemétről, úgy emlékszem, hogy akkor már mind a 28 gép ott volt (Bár az Aranysas múlt havi cikkében másképp szerepel).”

*  Air Power Blog;  Aranysas - Az eltékozolt típus (2010/12., 54. old.)
**  jets.hu;

 Ég Veled MiG-29!
2010.12.26.