تصنيف أجهزة استشعار درجة الحرارة

تُستخدم أجهزة استشعار درجة الحرارة في السيارات والإلكترونيات الاستهلاكية والأجهزة المنزلية وغيرها من المنتجات. وفقًا لخصائص عناصر استشعار درجة الحرارة، يتم تقسيمها بشكل أساسي إلى الثرمستورات والمزدوجات الحرارية وكاشفات درجة الحرارة المقاومة كما هو موضح في الشكل 1. ويختلف نطاق درجة حرارة القياس ودقة القياس والتكلفة.

أولاً، رسم بياني سريع يقارن بين الثرمستورات والمزدوجات الحرارية وكاشفات درجة الحرارة المقاومة

من خلال المقارنة المذكورة أعلاه، يمكن للجميع ببساطة فهم الاختلافات بين العديد من حلول قياس درجة الحرارة، وتحدد هذه الاختلافات أيضًا سيناريوهات التطبيق المختلفة. تتمتع المزدوجات الحرارية وحلول RTD بنطاق واسع لقياس درجة الحرارة كما أنها معقدة الاستخدام، لذا فهي تقتصر بشكل أساسي على التطبيقات الصناعية. تُستخدم الثرمستورات NTC على نطاق واسع بسبب تكلفتها المنخفضة وسهولة استخدامها نسبيًا.على سبيل المثال، درجة حرارة الماء، ودرجة حرارة الزيت، ودرجة حرارة سحب المحرك، ودرجة حرارة الأسطوانة، ودرجة حرارة العادم في السيارات كلها بيئات تطبيق NTC.

الثرمستور

الثرمستور هو مقاوم مستشعر تتغير قيمة مقاومته مع درجة الحرارة. وفقا لمعامل درجة الحرارة، يتم تقسيمها إلى الثرمستور معامل درجة الحرارة الإيجابية (PTC الثرمستور) والثرمستور معامل درجة الحرارة السلبية (NTC الثرمستور). تزداد قيمة مقاومة الثرمستور PTC مع زيادة درجة الحرارة، بينما تقل قيمة مقاومة الثرمستور NTC مع زيادة درجة الحرارة. كلاهما أجهزة أشباه الموصلات. معظم الثرمستورات لها معامل درجة حرارة سالب، والقليل منها له معامل درجة حرارة موجب. تصنع الثرمستورات عادة من مواد خزفية، مثل أكاسيد النيكل أو المنغنيز أو الكوبالت المطلية بالزجاج، مما يجعلها سهلة التلف. بالمقارنة مع نوع الإجراء المفاجئ، فإن مزاياها الرئيسية هي سرعة الاستجابة لأي تغييرات في درجة الحرارة والدقة والتكرار، كما هو موضح في الصورة 2.

الخصائص الرئيسية:

①حساسية عالية، معامل درجة الحرارة المقاوم لها أكبر من 10 إلى 100 مرة من المعدن، ويمكنه اكتشاف تغيرات درجة الحرارة بمقدار 10-6 درجة مئوية؛

②نطاق درجة حرارة التشغيل الواسع، أجهزة درجة الحرارة العادية مناسبة لـ -55 درجة مئوية إلى 315 درجة مئوية، وأجهزة درجة الحرارة المرتفعة مناسبة لدرجات حرارة أعلى من 315 درجة مئوية (حاليًا تصل إلى 2000 درجة مئوية)، وأجهزة درجة الحرارة المنخفضة مناسبة لـ -273 درجة مئوية إلى -55 درجة مئوية درجه مئوية;

③ حجم صغير، قادر على قياس درجة حرارة الفجوات والتجاويف والأوعية الدموية في الكائنات الحية التي لا يمكن لمقاييس الحرارة الأخرى قياسها؛

④ سهل الاستخدام، يمكن تحديد قيمة المقاومة بشكل تعسفي بين 0.1 و100 كيلو أوم؛

⑤ سهولة المعالجة إلى أشكال معقدة ويمكن إنتاجها بكميات كبيرة؛

⑥ استقرار جيد وقدرة تحميل زائدة قوية.

الشكل 3 هذامحول الطاقة الثرمستور PTC قابل للتبديل وله خصائص الاستجابة السريعة. تتميز شريحة KTY84 بخطية وثبات طويل الأمد ويمكن استخدامها في أنظمة حقن الديزل وقياس درجة حرارة الزيت وأنظمة تبريد المحرك وما إلى ذلك.

الحرارية

المزدوج الحراري هو عنصر قياس درجة الحرارة شائع الاستخدام في أدوات قياس درجة الحرارة. فهو يقيس درجة الحرارة مباشرة ويحول إشارات درجة الحرارة إلى إشارات جهد كهروحرارية، والتي يتم بعد ذلك تحويلها إلى درجة حرارة الوسط المقاس من خلال الأدوات الكهربائية (الأجهزة الثانوية). لديهم نطاق واسع من درجات الحرارة والموثوقية والدقة والبساطة والحساسية. ويرجع ذلك أساسًا إلى صغر حجمها. تتمتع المزدوجات الحرارية أيضًا بأكبر نطاق لدرجة الحرارة بين جميع أجهزة استشعار درجة الحرارة، من أقل من -200 درجة مئوية إلى أعلى بكثير من 2000 درجة مئوية.

غالبًا ما يكون مظهر المزدوجات الحرارية المختلفة مختلفًا جدًا بسبب الاحتياجات، ولكن هيكلها الأساسي هو نفسه تقريبًا. وهي تتكون عادة من أجزاء رئيسية مثل الأقطاب الكهربائية الساخنة وأنابيب حماية الأكمام العازلة وصناديق التوصيل. يتم استخدامها عادةً مع أدوات العرض وأدوات التسجيل والمنظمين الإلكترونيين.

الأجزاء الحمراء والزرقاء في الشكل 4 هما مادتان مختلفتان. يُسمى الموصل أو شبه الموصل الذي يتكون منه المزدوجة الحرارية بالقطب الساخن. سيتم إدخال النهاية الملحومة معًا في موقع قياس درجة الحرارة وتصبح نهاية العمل، ويسمى الطرف الآخر بالنهاية الباردة، والذي يعمل بمثابة النهاية المرجعية. إذا كانت درجات الحرارة عند الطرفين مختلفة، فإن هذا الاختلاف في درجة الحرارة سيؤدي إلى توليد الطرفين الآخرين للموصل أو شبه الموصل إمكانات كهروحرارية، والتي يمكن تحويلها إلى درجة الحرارة المقابلة باستخدام أخذ عينات الجهد.

الخصائص الرئيسية:

1. تجميع بسيط وسهل الاستبدال؛
2. عنصر استشعار درجة الحرارة من نوع ضغط الزنبرك مع مقاومة جيدة للصدمات؛
3. دقة قياس عالية
4. نطاق قياس كبير (-200 درجة مئوية ~ 1300 درجة مئوية، -270 درجة مئوية ~ 2800 درجة مئوية في ظل ظروف خاصة)؛
5. وقت الاستجابة الحرارية السريعة.
6. قوة ميكانيكية عالية ومقاومة جيدة للضغط.
7. مقاومة درجات الحرارة العالية تصل إلى 2800 درجة؛
8. عمر خدمة طويل.

طلب:

يمكن للمزدوجات الحرارية أن تعمل في نطاقات درجات حرارة عالية ومنخفضة للغاية، تتراوح من -200 درجة مئوية إلى 2300 درجة مئوية. لذلك،لقد وجدت المزدوجات الحرارية تطبيقات واسعة في احتياجات القياس لنطاق واسع من درجات الحرارة، مثل المعادن والآلات والصناعات الكيماوية والمجالات الصناعية الأخرى، وكذلك المعالجة الحرارية وتصنيع الزجاج وما إلى ذلك.

الشكل 5 هذامستشعر مزدوج حراري من النوع N يتمتع بمزايا الخطية الجيدة، والإمكانات الحرارية الكبيرة، والحساسية العالية، والاستقرار والتوحيد الجيد، والأداء القوي المضاد للأكسدة، والسعر المنخفض، ولا يتأثر بالطلب قصير المدى. يمكن استخدامه في أنظمة المعالجة اللاحقة لعوادم محركات الديزل.

كاشف درجة الحرارة المقاومة (RTD)

RTD عبارة عن مستشعرات درجة حرارة دقيقة مصنوعة من معدن موصل عالي النقاء مثل البلاتين أو النحاس أو النيكل ملفوف في ملف. إن تغير المقاومة في RTD يشبه تغير الثرمستور. الأغشية الرقيقة RTD متاحة أيضًا. تحتوي هذه الأجهزة على طبقة رقيقة من معجون البلاتين المترسب على ركيزة خزفية بيضاء. يعمل RTD إلى حد ما مثل المحول الكهروحراري، حيث يقوم بتحويل تغيرات درجة الحرارة إلى تغيرات في الجهد. تظهر العلاقة بين المقاومة ودرجة الحرارة للبلاتين أو النحاس أو النيكل في الشكل 6. فهي تتمتع بمعامل درجة حرارة كبير، وتستجيب بسرعة للتغيرات في درجات الحرارة، ومقاومة للتعب الحراري، ويمكن تشكيلها بسهولة في ملفات دقيقة.

تتمتع كاشفات درجة الحرارة المقاومة بمعامل درجة حرارة موجب (PTC)، ولكن على عكس الثرمستورات، فإن مخرجاتها خطية للغاية، مما ينتج قياسات درجة حرارة دقيقة للغاية. RTDs هي محولات درجة الحرارة الأكثر دقة واستقرارًا. فهي خطية أفضل من المزدوجات الحرارية والثرمستورات. ومع ذلك، فإن أجهزة RTDs هي أيضًا أبطأ في الاستجابة وأجهزة استشعار درجة الحرارة أكثر تكلفة. ولذلك، فإن RTDs هي الأنسب للتطبيقات التي تكون فيها الدقة أمرًا بالغ الأهمية، ولكن السرعة والسعر ليسا حاسمين.

الشكل 7 هذا مستشعر RTD Pt200 EGT يتميز بخصائص المنحنى الخطي المميز والاستقرار العالي والموثوقية ووقت الاستجابة القصير في ظل الظروف العابرة. يمكن استخدامه للتحكم في أنظمة DPF/GPF ومراقبتها، ومراقبة أنظمة SCR لمحركات الديزل الثقيلة، وحماية المكونات الحساسة لدرجة حرارة الشاحن التوربيني.

إذا كنت تريد معرفة المزيد عن منتجات ومعلومات أجهزة الاستشعار، من فضلكاتصل بناعلى الفور وسوف نقدم لك خدمة دافئة!