چرا ۰٫۱ درجه سانتیگراد، تفاوت بین یک لوله آزمایشگاهی سالم و یک توده از قطعات شکسته را ایجاد میکند؟
آیا تا به حال تجربه کردهاید که یک قطعه لوله شیشهای در آزمایشگاه ناگهان خراب شود؟ هیچ کس آن را روی زمین نینداخته نبود؛ هیچ کس به آن ضربهای وارد نکرده بود. این امر معمولاً به دلیل تنشهای داخلی شیشه اتفاق میافتد. اگر دمای فر در حین فرآیند گرم کردن شیشه، حتی چند درجه تغییر کند، در واقع یک بمب زمانی در شیشه ایجاد شده است. برای جلوگیری از این اتفاق، از عناصر گرمایشی مادون قرمز استفاده میکنیم؛ این عناصر دقت ۰٫۱ درجه سانتیگراد را حفظ میکنند و شیشه را در جای مناسب نگه میدارند.
مشکلات ناشی از تنشهای حرارتی
مشکل اینجاست که شیشه به طور یکنواخت کوچک نمیشود؛ سطح خارجی شیشه خیلی سریعتر از هسته آن سرد میشود، و این امر باعث ایجاد تنش در درون شیشه میشود. برای رفع این مشکل، باید دمای شیشه را در یک مقدار خاص نگه داشت؛ یعنی در محدودهای که ساختار شیشه بتواند استراحت کند. اگر دما حتی ۱ درجه تغییر کند، ممکن است در نهایت شیشه به جای یک لوله آزمایشگاهی سالم، به قطعات شکسته تبدیل شود. ما از سیستم کنترل PID برای جلوگیری از این تغییرات دمایی استفاده میکنیم.
چرا این مقدار کوچک از درجه اهمیت دارد؟
اکثر هیترهای استاندارد بسیار آهسته عمل میکنند؛ آنها دارای «تأخیر حرارتی» هستند؛ یعنی سنسورها تغییر دما را تشخیص میدهند، اما تا زمانی که هیتر دوباره شروع به گرم کردن کند، دمای شیشه کاهش یافته است. اما عناصر گرمایشی مادون قرمز متفاوت هستند؛ آنها تقریباً بلافاصله واکنش نشان میدهند. این امر به ما امکان میدهد تا دمای کل شیشه را در یک سطح یکنواخت نگه داریم؛ بدون اینکه سطح شیشه دچار تغییرات ناخواسته شود.
معایب و مزایای استفاده از این روش
نمیتوانید فقط توان هیتر را به ۱۰۰٪ برسانید و انتظار دقت بالا را داشته باشید؛ اگر هیتر با حداکثر توان کار کند، نمیتواند تنظیمات دقیق لازم را انجام دهد. در نتیجه، دمای شیشه نوسان میکند. بنابراین، ما هیترهایمان را طوری تنظیم میکنیم که با حدود ۶۰-۷۰٪ توان کار کنند. این کار به کنترلر اجازه میدهد تا تنظیمات دقیق لازم را انجام دهد، بدون اینکه لامپ خراب شود. توجه داشته باشید که منبع تغذیه باید کاملاً پاک باشد؛ اگر سروصدای الکتریکی زیادی وجود داشته باشد، سنسورها دچار اختلال میشوند و دقت ۰٫۱ درجه سانتیگراد از بین میرود.