مقدمه

کوره های آزمایشگاهی یا الکتریکی یکی از تجهیزات بسیار پر کاربرد در مراکز تحقیقاتی و صنایع هستند. در این  تجهیزات به منظور کنترل هر چه بیشتر دما و همچنین افزایش دقت کاری، از محفظه ای کاملا عایق شده با آجر نسوز، سیمان نسوز و پنبه نسوز استفاده می شود. این محفظه توسط المنت های الکتریکی در اطراف و یا قسمت بالایی دستگاه، بسته به جنس المنت دمایی بین ۱۱۰۰ درجه سانتی گراد تا 1800 درجه سانتی گراد ایجاد کرده که جهت ذوب برخی مواد و نیز گرفتن خاکستر برخی دیگر از مواد کاربرد دارد. مهمترین فاکتور جهت استفاده از کوره های الکتریکی، دقت دمای نشان داده شده روی نمایشگر کوره و همچنین جلوگیری از هدر رفت دمای کوره می باشد. به این منظور از تجهیزات الکتریکی و تکنولوژی های جدیدی استفاده شده است که در ادامه برخی از مهمترین آنها بررسی می شود.

ترموکوپل

منظور از ترموکوپل همان المنت های مورد استفاده در کوره می باشد. بسته به نوع المنت مورد استفاده در کوره و جنس المنت، دمای های مختلفی قابل دست یابی است. در جدول زیر اواع ترموکوپل‌‌‌‌ها، بازه دمای‌کاری و دقت هرکدام در بازه دمایی مشخص داده شده است. بیشترین ترموکوپل‌‌‌‌های مورد استفاده در کوره‌‌‌‌ها سری K هستند.

کنترل گر‌‌‌‌‌های دما

کنترل گر‌‌‌‌‌ های PID:

پیش از ورود تکنولوژی PID از روش On-Off برای کنترل دمای کوره‌‌‌‌ها استفاده می‌شد. به این معنا که وقتی که کوره به دمای تنظیم شده می‌رسید، ترموستات المنت‌‌‌‌ها را خاموش می‌کرد و وقتی دمای کوره از دمای تنظیم شده کمتر می‌شد، دوباره المنت‌‌‌ها روشن می‌شدند. این روش باعث ‌می‌شود در‌‌یک فرآیند سینوسی دمای کوره در اطراف دمای ایده آل نوسان کند که منجر به اخلال در فرآیند ‌می‌شود.

امروزه با استفاده از فناوری PID کنترلگر‌‌‌ها این مشکل حل شده است. این کنترلگر‌‌‌ها قبل از رسیدن به دمای تنظیم شده، جریان عبوری از المنت‌‌‌ها را کاهش می‌دهند تا زمانی که کوره به درستی به دمای مکورد نظر برسد و پس از آن، بدون هیچ نوسان دمایی، کوره را در آن دما نگهداری می‌کنند.

کنترل گر‌‌‌‌‌ های قابل برنامه ریزی:

امروزه کنترلگر‌‌‌ها قابل برنامه ریزی هستند و می توان برنامه‌‌ ی‌‌ یک عملیات حرارتی مشخص را به کوره داد.

• ارتباط با کامپیوتر از طریق پروتوکل‌‌‌‌‌های ارتباطی مختلف مانند Ethernet
• سیستم جلوگیری از افزایش بیش از حد دما: این سیستم جداگانه از سیستم کنترلگر کوره کار می‌کند و در صورت اختلال آن، از افزایش دما جلوگیری می‌کند و آلارم هشدار می‌دهد.

تکنولوژیSolid  State Relays) SSR)

رله‌های حالت جامد از سال 1970 به بعد، به دلیل فرکانس بالای سوییچینگ، مقاومت در برابر شوک و لغزش و طول عمر زیاد، تکنولوژی معمول مورد استفاده برای سوییچینگ بوده‌اند. SSR‌ها به دلیل قابلیت اطمینان زیاد، طول عمر بالا، کاهش دخالت الکترومغناطیسی، پاسخ سریع و مقاومت نسبت به لغزش نسبت به رله‌های الکترومغناطیسی(EMI) برتری دارند.  SSR‌ها هیچگونه بخش قابل حرکت‌‌یا اتصال‌های جرقه‌ای ندارند که خراب‌‌یا مستهلک بشوند درست برخلاف رله‌های الکترومغناطیسی که این‌ها‌‌ یکی از دلایل اصلی خراب شدن آن‌ها بودند. طول عمر SSR‌ها 10-1000 بار روشن خاموش شدن بیشتر از اغلب رله‌های الکترومغناطیسی است. SSR‌ها همچنین برتری‌های محیط زیستی نسبت به کنتاکتور‌های جیوه ای دارند.

رله‌های حالت جامد می‌توانند با سرعت 120 بار بر ثانیه قطع و وصل شوند؛ این سرعت خیلی بیشتر از سریع‌ترین رله‌های الکتررمغناطیسی است. SSR‌ها زمانی که در کوره‌ها استفاده می‌شوند، بدلیل سرعت چرخه می‌توانند موجب افزایش طول عمر کوره را با کاهش تنش حرارتی شوند. SSR‌ها برای فعال شدن به انرژی خیلی کم(در حد‌‌ یک سیگنال منطقی ساده) نیاز دارند. با این سیگنال قادر به سوییچ جریانی به اندازه‌‌ی 125 آمپر خواهند بود. SSR‌ها کاملا بی‌صدا هستند و برای کاربرد‌های بیمارستانی و‌‌یا هر فضای دیگری که در آن سکوت مهم است، استفاده شوند. این رله‌ها نویز الکتریکی خیلی کمی در هنگام قرارگیری در کنار سیستم‌های کنترل دارند.