Αν κάποτε ονειρευτήκατε, ότι βλέπατε µε τα ίδια σας τα µάτια ένα ηλεκτρικό πρόβληµα, υπαρκτό ή εν εξελίξει, τότε ίσως ήλθε η στιγµή που το όνειρό σας µπορεί να πραγµατοποιηθεί.
Οι βασικές αρχές της θεωρίας του ηλεκτρισµού δεν έχουν αλλάξει µε την πάροδο των ετών, αλλά αυτό δεν σηµαίνει ότι και η διαγνωστική διαδικασία που ακολουθείτε και εφαρµόζετε στο συνεργείο σας για να λύσετε προβλήµατα ηλεκτρολογικής φύσεως, θα πρέπει και αυτή να παραµείνει ίδια και απαράλλακτη. Αναµφίβολα, καλός είναι ο παλµογράφος ή άλλα πιο παραδοσιακά εργαλεία µέτρησης του ηλεκτρικού ρεύµατος, όπως το πολύµετρο (Ωµόµετρο / Βολτόµετρο / Αµπερόµετρο). Όµως, τι θα λέγατε για µια κάµερα θερµικής απεικόνισης ή αλλιώς θερµοκάµερα, η οποία µπορεί να συµπληρώσει τον εξοπλισµό σας, βελτιώνοντας έτσι τη διαδικασία διάγνωσης;
Πριν µπω στην ουσία του θέµατος, θα σηµειώσω ότι οι τιµές των θερµοκαµερών έχουν υποχωρήσει σηµαντικά κατά τα τελευταία χρόνια. Ξεκινούν, περίπου από τα €350 για τις απλές (διαθέτουν βασικά χαρακτηριστικά που επιτρέπουν την ρεαλιστική θερµική απεικόνιση), ενώ οι πιο εξελιγµένες, αρχίζουν από τα €700 (µε πλήρη χαρακτηριστικά και καλύτερες δυνατότητες). Βέβαια, δεν χρειάζεται να τονίσω ότι οι τιµές για τις εξειδικευµένες θερµοκάµερες, υπερβαίνουν τα… €45.000. Με δυο λόγια, οι θερµοκάµερες που µπορεί να χρησιµοποιηθούν σε ένα συνεργείο, είναι πλέον µια πολύ πιο βιώσιµη επιλογή, ώστε να αρχίσετε να την σκέπτεστε ως ένα πολύ χρήσιµο διαγνωστικό όργανο για τον εντοπισµό των ηλεκτρικών βλαβών, το οποίο θα µπορούσατε να προσθέσετε στη συλλογή των εργαλείων που χρησιµοποιείτε για τη διάγνωση βλαβών στα διάφορα συστήµατα των αυτοκινήτων. Αν λοιπόν κάποτε ονειρευτήκατε, ότι βλέπατε µε τα ίδια σας τα µάτια ένα ηλεκτρικό πρόβληµα, υπαρκτό ή εν εξελίξει, τότε ίσως ήλθε η στιγµή που το όνειρό σας µπορεί να πραγµατοποιηθεί.

1.Πώς µπορεί η θερµική απεικόνιση να σας δείξει οπτικά και µε ακρίβεια τη θέση ενός ή περισσότερων ηλεκτρικών προβληµάτων?
2.Ποιες είναι οι διαφορές µεταξύ των θερµόµετρων IR (Infrared), των οπτικών θερµόµετρων IR (Infrared) και των θερµοκαµερών?
3.Τα χαρακτηριστικά που πρέπει να αναζητήσετε σε µια θερµοκάµερα.

Ηλεκτρισµός και θερµότητα
Για να καταλάβετε πώς µπορεί µια θερµοκάµερα να σας δείξει οπτικά τη θέση και το σηµείο ενός ηλεκτρικού προβλήµατος, θα πρέπει πρώτα να αναφερθώ στις βασικές αρχές του ηλεκτρισµού, φέρνοντας στο νου µου, τα λόγια ενός πολύ καλού καθηγητή ηλεκτρολογίας, που είχα στην τεχνική σχολή, πριν από πολλά χρόνια.
Αυτός o καθηγητής λοιπόν, συνήθιζε να αρχίζει το µάθηµα, λέγοντας ότι ο ηλεκτρισµός είναι πολύ απλός, αφού µπορεί να κάνει µόνο τα εξής δύο πράγµατα, όταν διέρχεται µέσα από αγωγούς. Να τους ζεστάνει και να δηµιουργήσει γύρω από αυτούς, µαγνητικά πεδία.
Το προηγούµενο παράδειγµα, µπορεί να είναι µια κάπως υπερβολικά απλουστευµένη περιγραφή, όµως µπορεί να καλύψει πολλές από τις ηλεκτρικές εφαρµογές στο αυτοκίνητο.
Για την ακρίβεια, αυτό που βοηθάει στη διαγνωστική διαδικασία µε τη χρήση θερµοκάµερας, είναι το γεγονός ότι ο ηλεκτρισµός περνώντας µέσα από ένα ηλεκτρικό κύκλωµα, συµβάλλει στη δηµιουργία θερµότητας.
Το πόση θερµότητα αναπτύσσεται, εξαρτάται από τη ποσότητα του ρεύµατος, την αντίσταση του κυκλώµατος ή του αγωγού κ.ά. (φωτό 1, 2, 3)
Ποια είναι λοιπόν τα ηλεκτρικά προβλήµατα που θα λύνατε µε τη βοήθεια αυτής της τεχνολογίας; Πρώτα απ’ όλα, για να δηµιουργηθεί θερµότητα λόγω της διέλευσης του ρεύµατος, το κύκλωµα θα πρέπει να είναι λειτουργικό τουλάχιστον σε κάποιο βαθµό. Αυτό σηµαίνει, ότι δεν πρόκειται να σας βοηθήσει να εντοπίσετε µια καµένη ασφάλεια ή ένα σηµείο διακοπής του κυκλώµατος ή σε οποιαδήποτε άλλη περίπτωση βλάβης όπου εµποδίζεται τελείως η διέλευση του ρεύµατος µέσα από το κύκλωµα. Αντιθέτως, θα σας βοηθούσε να εντοπίσετε προβλήµατα σε κυκλώµατα που παρουσιάζουν µεγάλη αντίσταση, ανοικτούς κλάδους (διακοπές) κυκλωµάτων µε παράλληλη σύνδεση, ή παρασιτικές διαρροές ρεύµατος, για να αναφέρουµε ορισµένα µόνο παραδείγµατα. (φωτό 4, 5)

Πρακτικές εφαρµογές
Η πιο πιθανή εφαρµογή της χρήσης της θερµικής απεικόνισης στον εντοπισµό ηλεκτρικών προβληµάτων στα αυτοκίνητα είναι, τα κυκλώµατα που εµφανίζουν υπερβολική αντίσταση. Εάν ασχολείστε συστηµατικά µε την ηλεκτρική διάγνωση ως µηχανικός ή αν είστε ηλεκτρολόγος, είναι βέβαιο ότι είστε ήδη εξοικειωµένοι µε τον όρο πτώση τάσης.
Σε ένα κύκλωµα, το οποίο λειτουργεί σωστά, όπως ένας προβολέας, ένα µοτέρ µηχανισµού παραθύρου κ.λπ., σχεδόν όλη η διαθέσιµη τάση θα πρέπει να µειωθεί (τάση πηγής εισόδου, σχεδόν 0V εξόδου) στα άκρα του ηλεκτρικού φορτίου (λάµπας, µοτέρ, κ.λπ.). Εάν έχετε ένα κύκλωµα µε υπερβολική αντίσταση, αυτό δεν θα λειτουργεί σωστά, αφού δεν θα διαθέτει την απαιτούµενη τάση που χρειάζεται το ηλεκτρικό φορτίο, για να λειτουργήσει σωστά. Αυτό συµβαίνει, επειδή τώρα ένα µέρος της διαθέσιµης τάσης χρησιµοποιείται από την υπερβολική αντίσταση.
Χρησιµοποιώντας ένα βολτόµετρο, µπορείτε να ελέγχετε τη θετική και την αρνητική (γείωση) πλευρά του κυκλώµατος, ώστε να προσδιορίσετε εκείνη την πλευρά στην οποία πέφτει η τάση λόγω της υπερβολικής αντίστασης. Μόλις καθορίσετε ποιο είναι το µισό µέρος του κυκλώµατος που προκαλεί το πρόβληµα, θα πρέπει µετά να µπορείτε ακόµα να εντοπίσετε το ακριβές σηµείο της βλάβης. Θα µπορούσατε να αρχίσετε να ξηλώνετε την καλωδίωση ελπίζοντας να βρείτε ένα κατεστραµµένο καλώδιο ή µια κακή σύνδεση, θα µπορούσατε να παρακάµψετε ένα ολόκληρο τµήµα αυτού του κυκλώµατος, ή αν είχατε µια κάµερα θερµικής απεικόνισης, θα µπορούσατε απλά να εξετάσετε εκείνο το τµήµα του κυκλώµατος που παράγει υπερβολική θερµότητα.
Επειδή η αντίσταση σε ένα κύκλωµα παράγει θερµότητα, το τµήµα του κυκλώµατος µε την υπερβολική αντίσταση θα είναι θερµότερο από το υπόλοιπο κύκλωµα. Αυτή η έννοια δεν περιορίζεται µόνο στις καλωδιώσεις. Σκεφθείτε εφαρµογές όπως οι µπαταρίες των υβριδικών οχηµάτων, οι ασφαλειοθήκες κ.λπ. (φωτό 6)
Σε ένα παράλληλο κύκλωµα (όπως η αντίσταση στο πίσω τζάµι) που έχει διακοπή σε ένα κλάδο της αντίστασης, ο έλεγχος θα είναι ελαφρά διαφορετικός. Σε αυτή την περίπτωση θα πρέπει να ψάχνετε για εκείνο το τµήµα του κυκλώµατος που είναι πιο ψυχρό από το υπόλοιπο. Αυτό συµβαίνει επειδή στον ανοικτό κλάδο ή κλάδους (του κυκλώµατος) δεν ρέει ρεύµα, µε αποτέλεσµα να µη δηµιουργείται θερµότητα. Επαναλαµβάνω, ότι αυτό είναι ένα από τα πολλά παραδείγµατα. Το ίδιο θα µπορούσε να ισχύει και για τα θερµαινόµενα καθίσµατα ανάλογα µε το πώς διευθετούνται οι αντιστάσεις θέρµανσης. (φωτό 7)

Παρασιτικές διαρροές
Στο τέλος ας δούµε τις παρασιτικές διαρροές. Θυµηθείτε, ότι η ροή του ηλεκτρικού ρεύµατος παράγει θερµότητα. Αυτό σηµαίνει ότι όταν σβήσουµε τον κινητήρα ενός οχήµατος και κλείσουµε όλες τις ηλεκτρικές καταναλώσεις, το ηλεκτρικό σύστηµα του αυτοκινήτου, στο σύνολό του, θα πρέπει να αρχίσει να γίνεται ψυχρότερο, επειδή η ροή του ρεύµατος έχει διακοπεί. Σε όποιο κύκλωµα εξακολουθεί να ρέει ηλεκτρικό ρεύµα, όταν όλο το όχηµα έχει κλειδωθεί, αυτό είτε δεν θα διατηρήσει τη θερµοκρασία του ή θα είναι πιο θερµό από τα άλλα κυκλώµατα στα οποία δεν ρέει ρεύµα και αυτό ονοµάζεται παρασιτική διαρροή. Φυσικά, επειδή οι παρασιτικές διαρροές ρεύµατος είναι πολύ µικρές ακόµα και όταν προκαλούν προβλήµατα, το ποσό της η θερµότητα που παράγεται από αυτές θα είναι ελάχιστη. Αυτό σηµαίνει ότι σε αυτές τις περιπτώσεις, ο χειρισµός πρέπει να είναι διαφορετικός. Αφήνοντας το αυτοκίνητο για όλη τη νύχτα και επιτρέποντας στη θερµοκρασία να σταθεροποιηθεί στο υπόλοιπο όχηµα, µπορεί να βοηθήσει ώστε η απώλεια ρεύµατος να ξεχωρίσει, καθώς θα φαίνεται ως ένα θερµότερο σηµείο σε µια θερµική απεικόνιση.

Η διαφορά της θρµοκάµερας από το θερµόµετρο υπέρυθρων (IR)
Τώρα θα σκεφθείτε δικαιολογηµένα “Για ποιο λόγο δεν θα µπορούσα να χρησιµοποιήσω ένα θερµόµετρο υπέρυθρο IR;” ή “Ποια είναι η διαφορά ανάµεσα στο οπτικό θερµόµετρο IR και σε µια θερµοκάµερα;”
Η ουσία είναι ότι ενώ και τα θερµόµετρα IR και τα οπτικά θερµόµετρα IR έχουν το σκοπό τους, εν τούτοις οι δυνατότητές τους είναι πολύ πιο περιορισµένες από αυτές της θερµοκάµερας. Για το σκοπό του άρθρου θα επικεντρωθούµε µόνο στους δύο µείζονες περιορισµούς που έχουν αυτές οι δύο επιλογές θερµόµετρων IR.
Ο πρώτος περιορισµός σχετίζεται µε κάτι που είναι γνωστό ως Λόγος Μεγέθους Σηµείου ή SSR (Spot Size Ratio). Το SSR αναφέρεται στο πόσο µεγάλη είναι η περιοχή που βλέπει η µέτρηση της θερµοκρασίας µε βάση το πόσο µακριά από το αντικείµενο είναι το εργαλείο µέτρησης. Τυπικά, το SSR για τα θερµόµετρα IR χαµηλότερου κόστους είναι περίπου 6:1. Αυτό σηµαίνει ότι εάν το θερµόµετρο είναι 12 εκατοστά µακριά από το αντικείµενο του οποίου µετρούµε τη θερµοκρασία, η περιοχή που καλύπτει ο θερµικός αισθητήρας έχει διάµετρο 2 εκατοστών. Πολλά από τα θερµόµετρα IR έχουν ως οδηγό µια ακτίνα λέιζερ, ή ακόµα και ενδεχοµένως δύο ακτίνες. Είναι σηµαντικό να κατανοήσουµε ότι ενώ το λέιζερ σας βοηθά να σκοπεύσετε το σηµείο που θέλετε να µετρήσετε, η µέτρηση εξακολουθεί να περιορίζεται από το SSR. (φωτό 8).
Ο δεύτερος περιορισµός των θερµόµετρων IR είναι ότι αυτά τυπικά έχουν µόνο έναν αισθητήρα θερµοκρασίας. Αυτό σηµαίνει, ότι το αποτέλεσµα της µέτρησης που εµφανίζεται θα είναι ο µέσος όρος της θερµοκρασίας εντός της εν λόγω περιοχής διαµέτρου των 2 εκατοστών που µετριέται. Όταν προσπαθείτε να µετρήσετε τη θερµοκρασία ενός καλωδίου, µιας µικρής ασφάλειας κ.λπ., η µέτρηση που θα πάρετε, απλά δεν είναι όσο θέλατε ακριβής.
Αν πάτε σε ένα πιο προηγµένο οπτικό θερµόµετρο IR, τα πράγµατα είναι λίγο καλύτερα, όµως, ακριβώς το πόσο καλύτερα είναι λίγο δύσκολο να προσδιοριστεί λόγω των προδιαγραφών. Ένας από τους πιο γνωστούς κατασκευαστές οπτικών θερµόµετρων IR έχει επί του παρόντος δύο µοντέλα. Το ένα µοντέλο έχει SSR = 6:1, και το άλλο έχει ένα ελαφρώς βελτιωµένο SSR= 9:1. Στην φωτό 8 φαίνεται το SSR του θερµοµέτρου ακριβείας FLUKE.
Αυτό που κάνει δύσκολη τη σύγκριση µεταξύ των θερµοµέτρων IR και της Θερµοκάµερας, είναι η έλλειψη προδιαγραφών σχετικά µε τους αισθητήρες των θερµόµετρων IR. Δοκιµές που έχουν γίνει από αξιόπιστους φορείς, απέδειξαν ότι για να είναι ακριβής µια µέτρηση µε θερµόµετρο IR, το εργαλείο έπρεπε να βρίσκεται σε απόσταση 4cm για να µετρήσει µε ακρίβεια τη θερµοκρασία ενός αγωγού 6mm. Προφανώς, αυτό δεν είναι πρακτικό για τις περισσότερες εφαρµογές µέτρησης σε αυτοκίνητα.

Κριτήρια επιλογής
Ας ρίξουµε µια µατιά τώρα στο πώς όλα αυτά σχετίζονται µε τις θερµοκάµερες, αλλά και να συζητήσουµε το µεγάλο ερώτηµα για το ποσό που θα έπρεπε να ξοδέψετε για να αποκτήσετε µια θερµοκάµερα. Στο άρθρο χρησιµοποιούµε εικόνες από µια θερµοκάµερα µε το εµπορικό σήµα FLIR. Επί του παρόντος η πιο οικονοµική θερµοκάµερα µε κόστος περίπου €350 που διαθέτει ένα πραγµατικό αισθητήρα θερµικής απεικόνισης είναι το µοντέλο FLIR TG165.
Το TG165 διαθέτει µια σειρά αισθητήρων µε µια ανάλυση 80 x 60, η οποία ισοδυναµεί µε 4800 pixels Με άλλα λόγια αυτό σηµαίνει, ότι κάθε φορά που θα πάρετε µια µέτρηση µε το TG165 ή οποιαδήποτε άλλη κάµερα θερµικής απεικόνισης µε παρόµοιες προδιαγραφές, το αποτέλεσµα είναι ισοδύναµο της χρήσης 4800 θερµόµετρων υπέρυθρων ή περίπου 21 οπτικών θερµόµετρων IR (4800 pixels / 225).
Αυτή η αυξηµένη ανάλυση κάνει σίγουρα πολύ πιο εύκολο να δούµε τις διακυµάνσεις της θερµοκρασίας των µικρών εξαρτηµάτων από µια λογική απόσταση. Ωστόσο, η θερµοκάµερα TG165 δεν χρησιµοποιεί τον αισθητήρα θερµικής απεικόνισης για να λάβει την πραγµατική ανάγνωση της θερµοκρασίας. Αν και αυτή είναι µια πραγµατική κάµερα θερµικής απεικόνισης, ο θερµικός αισθητήρας δεν έχει βαθµονοµηθεί. Λόγω αυτού, η TG165 βασίζεται σε ένα θερµόµετρο IR µε ένα SSR 24:1 για την αριθµητική εµφάνιση της θερµοκρασίας που µετρήθηκε. Το µοντέλο FLIR µε το χαµηλότερο κόστος που διαθέτει βαθµονοµηµένο αισθητήρα, απ’ όσο γνωρίζω, είναι το µοντέλο C2, που πωλείται περίπου € 680 ακολουθούµενο από το Ε4, που πωλείται περίπου € 950. Να θυµάστε ότι, ενώ το άρθρο αυτό επικεντρώνεται στη χρήση της θερµοκάµερας, όπως συµβαίνει και µε κάθε ηλεκτρικό διαγνωστικό εργαλείο, υπάρχουν πολλές άλλες πιθανές εφαρµογές στη δουλειά σας. Η εµπειρία λέει ό,τι µόλις οι τεχνικοί πάρουν στα χέρια τους µια θερµοκάµερα, ανακαλύπτουν πιθανές χρήσεις, περισσότερες και από αυτές που είχε σκεφθεί ο κατασκευαστής.

Αγορά θερµοκάµερας: Τι πρέπει να ξέρετε

Αν ενθουσιαστήκατε από αυτά που διαβάσατε µέχρι τώρα και θελήσετε να κάνετε έρευνα αγοράς,  θα ζαλιστείτε από τον αριθµό των µοντέλων που υπάρχουν, την ποικιλία των τιµών, των διαφορετικών χαρακτηριστικών κ.λπ. Για να σας βοηθήσω να περιορίσετε το εύρος των αναζητήσεών σας, αναφέρω τα βασικά χαρακτηριστικά στα οποία θα µπορούσατε να επικεντρωθείτε:
Ανάλυση του αισθητήρα θερµικής απεικόνισης (όχι την οπτική κάµερα): Μεγαλύτερη είναι καλύτερη, αλλά µπορεί να µην είναι απαραίτητη. Για τις περισσότερες εφαρµογές στη διάγνωση βλαβών στα αυτοκίνητα οποιαδήποτε ανάλυση ίση ή µεγαλύτερη από το 80×60 της TG165 πιθανότατα θα είναι αρκετή. Εύρος µέτρησης θερµοκρασίας: Οι κάµερες µε χαµηλό κόστος συνήθως δεν µπορούν να µετρήσουν υψηλές θερµοκρασίες. Για τη µέτρηση θερµοκρασιών σε διάγνωση ηλεκτρικών προβληµάτων σε αυτοκίνητα, αυτό συνήθως δεν είναι ζήτηµα, αλλά αν θέλετε να µετρήσετε θερµοκρασίες καταλύτη τότε µάλλον θα χρειαστείτε µια κάµερα µε µεγαλύτερη αξία αγοράς.
Δυνατότητες οπτικής απεικόνισης: Μερικές θερµoκάµερες έχουν πλέον τη δυνατότητα να συνδυάζουν την ψηφιακή φωτογραφία και τη θερµική εικόνα.
Δυνατότητα µεταφοράς εικόνας σε µορφή αρχείου: Χρήσιµες ιδιότητες αν κρατάτε αρχεία ή αν θέλετε να πουλήσετε το service στον πελάτη σας, αφού «µια εικόνα αξίζει όσο χίλιες λέξεις». (φωτό 9)

Tου Δημήτρη Πατρίκη

Facebook

Twitter