החלק הקשה ביותר בהוספת חיישני טמפרטורה נוספים למחמם PTFE אינו אלמנט החישה עצמו, אלא תשתית החיווט הנדרשת לניתוב אותות דרך סביבות רטובות, קורוזיביות או מוגבלות מבחינה מכנית. חדירות כבלים, דרישות איטום וגישה לתחזוקה, כולם מציגים סיכון לעלות וכשל. מערכת אלחוטית המופעלת על ידי אנרגיה שנאספה מהשיפוע התרמי של המחמם עצמו יכולה להסיר חלק גדול מהמורכבות הזו.
מניטור קווי לרשתות חישה עצמיות-
ניטור תנור PTFE מסורתי מסתמך על צמדים תרמיים או RTDs מחוברים בחזרה ל-PLC או לבקרי טמפרטורה. כל נקודת מדידה נוספת דורשת כבלים, איטום צומת והגנה מפני חשיפה כימית. בהתקנות גדולות, החיווט הופך לעתים קרובות לגורם מגביל לצפיפות החיישנים ולא לעלות האלקטרוניקה.
הרעיון המתגבש של אחיישן קצירת אנרגיה אלחוטית ניטור מחמם PTFEהמערכת נותנת מענה לאילוץ זה על ידי ביטול כליל של חיווט מתח ואות חיצוניים.
קצירת אנרגיה באמצעות ייצור תרמו-אלקטרי
בבסיס הרעיון הוא גנרטור תרמו-אלקטרי קטן (TEG). מכשיר זה מייצר כוח חשמלי מהפרש טמפרטורה בין שני הצדדים שלו:
צד חם: מחובר לנדן המחמם או למשטח חם קרוב
צד קר: חשוף לאוויר הסביבה או לנקודת הרכבה מקוררת
שיפוע הטמפרטורה המתקבל מייצר תפוקה חשמלית נמוכה, בדרך כלל בתחום המיליוואט. אמנם צנועה, אבל האנרגיה הזו מספיקה כדי להפעיל אלקטרוניקה באנרגיה-נמוכה- במיוחד.
ארכיטקטורה טיפוסית כוללת:
מודול TEG לקצירת אנרגיה
אלמנט חישת טמפרטורה (תרמיסטור משולב או חיישן דיגיטלי)
מיקרו-בקר בהספק- נמוך
משדר אלחוטי (בדרך כלל Bluetooth Low Energy או פרוטוקול דומה)
קבל אחסון אנרגיה לאגירת שידור לסירוגין
המחמם עצמו הופך למעשה למקור האנרגיה עבור מערכת הניטור שלו.
ניטור אלחוטי בסביבות תעשייתיות קשות
יישומי מחממי PTFE פועלים לעתים קרובות בסביבות אגרסיביות מבחינה כימית או בסביבות-עשירות בלחות שבהן השפלה של החיווט מהווה דאגה מתמשכת. חישה אלחוטית מספקת מספר יתרונות תפעוליים:
אין ניתוב כבל דרך אזורים קורוזיביים או רטובים
דרישות איטום מופחתות בחדירת מיכל
התאמה פשוטה יותר של מתקני חימום קיימים
גמישות מוגברת במיקום החיישן לאורך גוף המחמם
עם חיישן קצירת אנרגיה אלחוטית לניטור מחמם PTFE, ניתן לפרוס נקודות מדידה נוספות עבור יתירות או זיהוי נקודות חמות- מקומיות מבלי לעצב מחדש תשתית חשמלית.
ניתן גם לפשט את זרימות העבודה של תחזוקה. מכשיר כף יד או שער קבוע יכולים לאסוף נתוני טמפרטורה ממספר תנורי חימום בו זמנית, מה שמאפשר בדיקה מהירה של תקינות המערכת.
יתרונות-מערכת ויכולת ניטור
הערך העיקרי של רשתות חיישני-איסוף אנרגיה טמון בנראות מבוזרת. במקום להסתמך על מספר קטן של נקודות חוטיות, ניתן לפזר חיישנים מרובים בעלות נמוכה- לאורך התנור.
זה מאפשר:
זיהוי אזורי התחממות יתר מקומיים
זיהוי מוקדם של זיהומים-גרם לחוסר איזון תרמי
אימות פיזור חום אחיד
ניטור מצב רציף ללא תוספת מורכבות חיווט
מכיוון שמקור האנרגיה נגזר מהשיפוע התרמי של המחמם עצמו, פעולת המערכת הופכת ברובה לעצמה-בתנאי הפעלה רגילים.
אילוצים ושיקולים טכניים
למרות פוטנציאל חזק, נותרו מספר מגבלות הנדסיות:
תפוקת TEG מוגבלת לתקציבי הספק ברמת-מיליוואט
העברת הנתונים חייבת להתבצע-במחזוריות כדי לחסוך באנרגיה
הביצועים תלויים מאוד בשיפוע הטמפרטורה הזמין
יש לשמור על אמינות החיישן בחשיפה כימית ותרמית
אילוצים אלו ממקמים כיום את הטכנולוגיה בעיקר ביישומי ניטור-נתונים-נמוכים ולא בלולאות בקרה בתדר גבוה-.
מַסְקָנָה
חיישנים אלחוטיים לקצירת-אנרגיה מייצגים שינוי משמעותי באסטרטגיות ניטור מחממי PTFE. על ידי המרת פסולת חום לכוח חשמלי, צמתי חישה יכולים לפעול ללא סוללות או חיבורים קוויים, מה שמאפשר רכישת נתונים תרמיים גמישים וניתנים להרחבה יותר.
החיישן קצירת אנרגיה אלחוטית ניטור מחמם PTFEהגישה צפויה להתרחב ככל שהאלקטרוניקה האולטרה-נמוכה-תמשיכה להתבגר, מה שהופך את האינטליגנציה התרמית מבוזרת ליותר ויותר מעשית במערכות חימום תעשייתיות.
