سیم گرم ابزار

تعریف

دستگاه سیم داغ به عنوان نوعی دستگاه اندازه‌گیری تعریف می‌شود که از اثر گرمایی جریان الکتریکی برای تعیین مقدار آن جریان استفاده می‌کند. عملکرد آن بر اساس اصلی است که هنگام عبور جریان الکتریکی از یک سیم، گرما تولید شده باعث انبساط سیم و افزایش طول آن می‌شود. این دستگاه چند منظوره قادر به اندازه‌گیری هم جریان متناوب (AC) و هم جریان مستقیم (DC) است، که آن را به ابزاری با ارزش در کاربردهای مختلف الکتریکی تبدیل می‌کند.

ساختار دستگاه سیم داغ

ساختار دستگاه سیم داغ در شکل زیر نشان داده شده است. در مرکز عملکرد آن، جریانی که مقدار آن باید اندازه‌گیری شود از یک سیم پلاتین-ایریدیوم عبور می‌کند. این سیم به دلیل نقطه ذوب بالا و هدایت الکتریکی خوب، مؤلفه مهمی است که عملکرد قابل اعتماد را تحت اثر گرمایی جریان تضمین می‌کند. دستگاه سیم داغ معمولاً از یک ساختار دو سیمی استفاده می‌کند.

ساختار دستگاه سیم داغ

یک سیم بین دو ترمینال به صورت محکم متصل شده است، در حالی که سیم دوم بین سیم اول و ترمینال سوم متصل می‌شود، همان‌طور که در شکل بالا نشان داده شده است. یک نخ از روی یک پولی عبور می‌کند و سپس به یک فنر متصل می‌شود. این فنر نیرویی را وارد می‌کند که سیم پلاتین-ایریدیوم را تحت تنش قرار می‌دهد و حالت اولیه آن را حفظ می‌کند.

اصول کار دستگاه‌های سیم داغ

هنگامی که جریان الکتریکی از سیم پلاتین-ایریدیوم عبور می‌کند، سیم به دلیل اثر گرمایی جول گرم می‌شود و سپس انبساط می‌یابد. با گرم شدن سیم، پوسیدگی آن افزایش می‌یابد. با این حال، سیم با کمک فنر به موقعیت اولیه خود بازمی‌گردد. انبساط و انقباض متناوب سیم باعث چرخش پولی می‌شود که به نوبه خود عقربه نمایشگر دستگاه را می‌حرکت دهد. به توجه به اینکه میزان انبساط سیم مستقیماً متناسب با مربع مقدار میانگین مربعی (RMS) جریان عبوری از آن است، اندازه‌گیری دقیق جریان ممکن می‌شود.

مزایای دستگاه سیم داغ

دستگاه سیم داغ چندین مزیت قابل توجهی دارد:

• توانایی اندازه‌گیری چند منظوره: می‌تواند برای اندازه‌گیری هم جریان متناوب (AC) و هم جریان مستقیم (DC) استفاده شود، که آن را برای طیف وسیعی از کاربردهای الکتریکی مناسب می‌کند.

• پایداری کالیبراسیون: به عنوان یک دستگاه انتقالی، کالیبراسیون آن برای هر دو اندازه‌گیری AC و DC یکسان است. این موضوع فرآیند کالیبراسیون را ساده می‌کند و نتایج قابل اعتماد و متناسب را در انواع مختلف جریان تضمین می‌کند.

• مقاومت در برابر میدان‌های مغناطیسی: دستگاه سیم داغ در برابر میدان‌های مغناطیسی غیرمرغوب مقاوم است. این ویژگی به آن اجازه می‌دهد تا حتی در محیط‌های با تداخل الکترومغناطیسی قابل توجه، اندازه‌گیری‌های دقیق ارائه دهد.

• طراحی ساده و ارزان: ساخت آن نسبتاً ساده و ارزان است که آن را گزینه‌ای قابل دسترس برای کاربران مختلف، از دیوانه‌ها تا حرفه‌ای‌ها با بودجه محدود، می‌کند.

معایب دستگاه سیم داغ

با وجود مزایایش، دستگاه سیم داغ چند محدودیت دارد:

• زمان پاسخ کند: یکی از معایبش این است که پاسخ آن کند است. زمان لازم برای گرم شدن سیم، انبساط آن و حرکت عقربه به این معناست که ممکن است برای کاربردهایی که نیاز به اندازه‌گیری سریع مقدار جریان متغیر دارند مناسب نباشد.

• ناپایداری به دلیل انبساط سیم: با گذشت زمان، چرخه‌های گرم شدن و سرد شدن مکرر می‌تواند باعث انبساط سیم شود، که منجر به ناپایداری در خواندن‌های دستگاه می‌شود. این انبساط می‌تواند به تدریج دقت اندازه‌گیری‌ها را تحت تأثیر قرار دهد و نیاز به کالیبراسیون مجدد یا جایگزینی سیم را ایجاد کند.

• مصرف توان بالا: دستگاه سیم داغ نسبت به برخی دیگر از انواع دستگاه‌های اندازه‌گیری مقدار زیادی توان مصرف می‌کند. این مصرف توان بالا می‌تواند یک مشکل باشد، به خصوص در کاربردهایی که کارایی توان بسیار مهم است.

• حساسیت به بارگیری و شوک مکانیکی: توانایی تحمل شرایط بارگیری و شوک‌های مکانیکی را ندارد. حتی مواجهه کوتاه مدت با جریان بیش از حد یا ضربه ناگهانی می‌تواند سیم و سایر مولفه‌های حساس را آسیب ببیند و دستگاه را غیرقابل استفاده یا نادرست کند.

به دلیل این معایب ذکر شده، دستگاه‌های سیم داغ در بسیاری از کاربردهای مدرن توسط دستگاه‌های ترمیک-الکتریکی پیشرفته‌تر جایگزین شده‌اند.