Clasificación de sensores de temperatura.

Los sensores de temperatura se utilizan en automóviles, electrónica de consumo, electrodomésticos y otros productos. Según las características de los elementos sensores de temperatura, se dividen principalmente en termistores, termopares y detectores de temperatura de resistencia, como se muestra en la Figura 1. Su rango de temperatura de medición, precisión de medición y costo son diferentes.

Primero, un cuadro rápido que compara termistores, termopares y detectores de temperatura de resistencia.

A través de la comparación anterior, todos pueden comprender fácilmente las diferencias entre varias soluciones de medición de temperatura, y estas diferencias también determinan diferentes escenarios de aplicación. Los termopares y las soluciones RTD tienen un amplio rango de medición de temperatura y son complejos de usar, por lo que básicamente se limitan a aplicaciones industriales. Los termistores NTC se utilizan ampliamente debido a su bajo costo y su uso relativamente fácil.Por ejemplo, la temperatura del agua, la temperatura del aceite, la temperatura de admisión del motor, la temperatura del cilindro y la temperatura del escape en los automóviles son todos entornos de aplicación de NTC.

termistor

Un termistor es una resistencia sensor cuyo valor de resistencia cambia con la temperatura. Según el coeficiente de temperatura, se divide en termistor de coeficiente de temperatura positivo (termistor PTC) y termistor de coeficiente de temperatura negativo (termistor NTC). El valor de resistencia del termistor PTC aumenta con el aumento de la temperatura, mientras que el valor de resistencia del termistor NTC disminuye con el aumento de la temperatura. Ambos son dispositivos semiconductores. La mayoría de los termistores tienen un coeficiente de temperatura negativo y algunos tienen un coeficiente de temperatura positivo. Los termistores suelen estar fabricados de materiales cerámicos, como óxidos de níquel, manganeso o cobalto recubiertos de vidrio, lo que los hace muy fáciles de dañar. En comparación con el tipo de acción rápida, sus principales ventajas son su velocidad de respuesta a cualquier cambio de temperatura, precisión y repetibilidad, como se muestra en la imagen 2.

Principales características:

①Alta sensibilidad, su coeficiente de temperatura de resistencia es de 10 a 100 veces mayor que el del metal y puede detectar cambios de temperatura de 10-6 ℃;

②Amplio rango de temperatura de funcionamiento, los dispositivos de temperatura normal son adecuados para -55 ℃ a 315 ℃, los dispositivos de alta temperatura son adecuados para temperaturas superiores a 315 ℃ (actualmente hasta 2000 ℃) y los dispositivos de baja temperatura son adecuados para -273 ℃ a -55 ℃;

③ Tamaño pequeño, capaz de medir la temperatura de huecos, cavidades y vasos sanguíneos en organismos que otros termómetros no pueden medir;

④ Fácil de usar, el valor de resistencia se puede seleccionar arbitrariamente entre 0,1 y 100 kΩ;

⑤ Fácil de procesar en formas complejas y puede producirse en masa;

⑥ Buena estabilidad y fuerte capacidad de sobrecarga.

Figura 3 EsteTransductor termistor PTC Es intercambiable y tiene características de respuesta rápida. El chip KTY84 tiene linealidad y estabilidad a largo plazo y puede usarse en sistemas de inyección diésel, medición de temperatura del aceite, sistemas de enfriamiento de motores, etc.

Par termoeléctrico

El termopar es un elemento de medición de temperatura comúnmente utilizado en instrumentos de medición de temperatura. Mide directamente la temperatura y convierte las señales de temperatura en señales de potencial termoeléctrico, que luego se convierten en la temperatura del medio medido a través de instrumentos eléctricos (instrumentos secundarios). Tienen un amplio rango de funcionamiento de temperatura, confiabilidad, precisión, simplicidad y sensibilidad. Esto se debe principalmente a su pequeño tamaño. Los termopares también tienen el rango de temperatura más amplio de todos los sensores de temperatura, desde menos de -200 ℃ hasta muy por encima de 2000 ℃.

La apariencia de varios termopares suele ser muy diferente según las necesidades, pero su estructura básica es más o menos la misma. Suelen estar compuestos por piezas principales como electrodos calientes, tubos de protección con funda aislante y cajas de conexiones. Generalmente se utilizan junto con instrumentos de visualización, instrumentos de grabación y reguladores electrónicos.

Los segmentos rojo y azul en la Figura 4 son dos materiales diferentes. El conductor o semiconductor que forma el termopar se llama electrodo caliente. El extremo que está soldado se insertará en el sitio de medición de temperatura y se convertirá en el extremo de trabajo, y el otro extremo se llama extremo frío, que sirve como extremo de referencia. Si las temperaturas en los dos extremos son diferentes, esta diferencia de temperatura hará que los otros dos extremos del conductor o semiconductor generen potencial termoeléctrico, que se puede convertir en la temperatura correspondiente mediante muestreo de voltaje.

Principales características:

1. Montaje sencillo y fácil sustitución;
2. Elemento sensor de temperatura tipo resorte de compresión con buena resistencia a los golpes;
3. Alta precisión de medición;
4. Amplio rango de medición (-200 ℃ ~ 1300 ℃, -270 ℃ ~ 2800 ℃ en circunstancias especiales);
5. Tiempo de respuesta térmica rápido;
6. Alta resistencia mecánica y buena resistencia a la presión;
7. Resistencia a altas temperaturas de hasta 2800 grados;
8. Larga vida útil.

Solicitud:

Los termopares pueden funcionar en rangos de temperatura extremadamente altos y bajos, desde -200 ℃ a 2300 ℃. Por lo tanto,Los termopares han encontrado amplias aplicaciones en las necesidades de medición de un amplio rango de temperaturas, como metalurgia, maquinaria, industria química y otros campos industriales, así como tratamiento térmico, fabricación de vidrio, etc.

Figura 5 EsteSensor de termopar tipo N tiene las ventajas de buena linealidad, gran potencial termoeléctrico, alta sensibilidad, buena estabilidad y uniformidad, fuerte rendimiento antioxidante, bajo precio y no se ve afectado por pedidos de corto alcance. Se puede utilizar en sistemas de postratamiento de gases de escape de motores diésel.

Detector de temperatura resistivo (RTD)

RTD son sensores de temperatura precisos hechos de un metal conductor de alta pureza como platino, cobre o níquel enrollado en una bobina. El cambio de resistencia de un RTD es similar al de un termistor. También está disponible RTD de película delgada. Estos dispositivos tienen una fina capa de pasta de platino depositada sobre un sustrato cerámico blanco. El RTD actúa un poco como un convertidor termoeléctrico, convirtiendo los cambios de temperatura en cambios de voltaje. La relación resistencia-temperatura del platino, cobre o níquel se muestra en la Figura 6. Tienen un gran coeficiente de temperatura, responden rápidamente a los cambios de temperatura, son resistentes a la fatiga térmica y se mecanizan fácilmente en bobinas de precisión.

Los detectores de temperatura resistivos tienen un coeficiente de temperatura positivo (PTC), pero a diferencia de los termistores, su salida es muy lineal, lo que produce mediciones de temperatura muy precisas. Los RTD son los transductores de temperatura más precisos y estables. Son mejores lineales que los termopares y termistores. Sin embargo, los RTD también responden más lentamente y son sensores de temperatura más caros. Por lo tanto, los RTD son más adecuados para aplicaciones donde la precisión es crítica, pero la velocidad y el precio no lo son.

Figura 7 Este Sensor RTD Pt200 EGT Tiene las características de una curva característica lineal estandarizada, alta estabilidad y confiabilidad y un tiempo de respuesta corto en condiciones transitorias. Se puede utilizar para controlar y monitorear sistemas DPF/GPF, monitorear sistemas SCR de motores diésel de servicio pesado y proteger los componentes sensibles a la temperatura del turbocompresor.

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