طبقه بندی سنسورهای دما

سنسورهای دما در خودروها، لوازم الکترونیکی مصرفی، لوازم خانگی و سایر محصولات استفاده می شود. با توجه به ویژگی های عناصر حسگر دما، آنها عمدتاً به ترمیستورها، ترموکوپل ها و آشکارسازهای دمای مقاومتی تقسیم می شوند که در شکل 1 نشان داده شده است. محدوده دمای اندازه گیری، دقت اندازه گیری و هزینه آنها متفاوت است.

اول، یک نمودار سریع مقایسه ترمیستورها، ترموکوپل ها و آشکارسازهای دمای مقاومتی

از طریق مقایسه فوق، همه به سادگی می توانند تفاوت بین چندین راه حل اندازه گیری دما را درک کنند و این تفاوت ها سناریوهای کاربردی مختلف را نیز تعیین می کنند. ترموکوپل ها و محلول های RTD محدوده اندازه گیری دما گسترده ای دارند و استفاده از آنها پیچیده است، بنابراین اساساً به کاربردهای صنعتی محدود می شوند. ترمیستورهای NTC به دلیل هزینه کم و استفاده نسبتا آسان به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند.به عنوان مثال، دمای آب، دمای روغن، دمای ورودی موتور، دمای سیلندر و دمای اگزوز در خودروها همه محیط‌های کاربردی NTC هستند.

ترمیستور

ترمیستور یک مقاومت سنسوری است که مقدار مقاومت آن با دما تغییر می کند. با توجه به ضریب دما، به ترمیستور ضریب دمای مثبت (ترمیستور PTC) و ترمیستور ضریب دمای منفی (ترمیستور NTC) تقسیم می شود. مقدار مقاومت ترمیستور PTC با افزایش دما افزایش می یابد در حالی که مقدار مقاومت ترمیستور NTC با افزایش دما کاهش می یابد. هر دو دستگاه نیمه هادی هستند. اکثر ترمیستورها دارای ضریب دمایی منفی و تعداد کمی دارای ضریب دمایی مثبت هستند. ترمیستورها معمولاً از مواد سرامیکی مانند اکسیدهای نیکل، منگنز یا کبالت که در شیشه آبکاری شده‌اند ساخته می‌شوند که آسیب دیدن آنها را بسیار آسان می‌کند. در مقایسه با نوع snap-action، مزایای اصلی آنها سرعت پاسخگویی به هرگونه تغییر دما، دقت و تکرارپذیری است، همانطور که در تصویر 2 نشان داده شده است.

ویژگی های اصلی:

①حساسیت بالا، ضریب دمای مقاومت آن 10 تا 100 برابر بیشتر از فلز است و می تواند تغییرات دمایی 10-6 ℃ را تشخیص دهد.

②محدوده دمای عملیاتی گسترده، دستگاه های دمای معمولی برای -55 ℃ تا 315 ℃، دستگاه های با دمای بالا برای دماهای بالاتر از 315 درجه سانتیگراد (در حال حاضر تا 2000 درجه سانتیگراد) و دستگاه های دمای پایین برای -273 ℃ تا -55 مناسب هستند. ℃;

③ اندازه کوچک، قادر به اندازه گیری دمای شکاف ها، حفره ها و رگ های خونی موجودات زنده است که دماسنج های دیگر نمی توانند اندازه گیری کنند.

④ آسان برای استفاده، مقدار مقاومت را می توان خودسرانه بین 0.1 و 100kΩ انتخاب کرد.

⑤ پردازش آسان به اشکال پیچیده و قابل تولید انبوه.

⑥ پایداری خوب و ظرفیت اضافه بار قوی.

شکل 3 اینمبدل ترمیستور PTC قابل تعویض است و ویژگی های پاسخ سریع دارد. تراشه KTY84 خطی و پایداری طولانی مدت دارد و می تواند در سیستم های تزریق دیزل، اندازه گیری دمای روغن، سیستم های خنک کننده موتور و غیره استفاده شود.

ترموکوپل

ترموکوپل یک عنصر اندازه گیری دما است که معمولاً در ابزار اندازه گیری دما استفاده می شود. به طور مستقیم دما را اندازه گیری می کند و سیگنال های دما را به سیگنال های پتانسیل ترموالکتریک تبدیل می کند که سپس از طریق ابزار الکتریکی (ابزارهای ثانویه) به دمای محیط اندازه گیری شده تبدیل می شود. آنها دارای محدوده عملیاتی درجه حرارت گسترده، قابلیت اطمینان، دقت، سادگی و حساسیت هستند. این عمدتا به دلیل اندازه کوچک آنها است. ترموکوپل ها همچنین دارای وسیع ترین محدوده دمایی در بین تمام سنسورهای دما هستند، از زیر 200- درجه سانتیگراد تا بالای 2000 درجه سانتیگراد.

ظاهر ترموکوپل های مختلف اغلب به دلیل نیاز بسیار متفاوت است، اما ساختار اصلی آنها تقریباً یکسان است. آنها معمولاً از قطعات اصلی مانند الکترودهای داغ، لوله های محافظ آستین عایق و جعبه های اتصال تشکیل شده اند. آنها معمولاً همراه با ابزارهای نمایشگر، ابزارهای ضبط و تنظیم کننده های الکترونیکی استفاده می شوند.

بخش های قرمز و آبی در شکل 4 دو ماده متفاوت هستند. هادی یا نیمه هادی که ترموکوپل را تشکیل می دهد، الکترود داغ نامیده می شود. انتهایی که به هم جوش داده می شود به محل اندازه گیری دما وارد می شود و به انتهای کار تبدیل می شود و انتهای دیگر انتهای سرد نامیده می شود که به عنوان انتهای مرجع عمل می کند. اگر دما در دو سر متفاوت باشد، این اختلاف دما باعث می شود که دو سر دیگر رسانا یا نیمه هادی پتانسیل ترموالکتریک تولید کنند که با استفاده از نمونه برداری ولتاژ می توان آن را به دمای مربوطه تبدیل کرد.

ویژگی های اصلی:

1. مونتاژ ساده و جایگزینی آسان؛
2. عنصر سنسور دما از نوع فنر فشرده با مقاومت شوک خوب؛
3. دقت اندازه گیری بالا؛
4. محدوده اندازه گیری بزرگ (-200℃~1300℃، -270℃~2800℃ در شرایط خاص)؛
5. زمان پاسخ حرارتی سریع؛
6. استحکام مکانیکی بالا و مقاومت فشار خوب؛
7. مقاومت در برابر درجه حرارت بالا تا 2800 درجه؛
8. عمر طولانی.

کاربرد:

ترموکوپل ها می توانند در محدوده دمای بسیار بالا و پایین، از -200 تا 2300 درجه سانتیگراد کار کنند. از این رو،ترموکوپل ها کاربردهای گسترده ای در نیازهای اندازه گیری طیف وسیعی از دمایی مانند متالورژی، ماشین آلات، صنایع شیمیایی و سایر زمینه های صنعتی و همچنین عملیات حرارتی، تولید شیشه و غیره پیدا کرده اند.

شکل 5 اینسنسور ترموکوپل نوع N دارای مزایای خطی خوب، پتانسیل ترموالکتریک زیاد، حساسیت بالا، پایداری و یکنواختی خوب، عملکرد ضد اکسیداسیون قوی، قیمت پایین است و تحت تأثیر سفارش کوتاه برد قرار نمی گیرد. می توان از آن در سیستم های پس از تصفیه اگزوز موتور دیزل استفاده کرد.

آشکارساز دمای مقاومتی (RTD)

RTD سنسورهای دما دقیقی است که از یک فلز رسانا با خلوص بالا مانند پلاتین، مس یا نیکل ساخته شده است که در یک سیم پیچ پیچیده شده است. تغییر مقاومت یک RTD شبیه ترمیستور است. فیلم نازک RTD نیز موجود است. این دستگاه ها دارای یک لایه نازک از خمیر پلاتین هستند که بر روی یک بستر سرامیکی سفید قرار گرفته است. RTD کمی مانند مبدل ترموالکتریک عمل می کند و تغییرات دما را به تغییرات ولتاژ تبدیل می کند. رابطه مقاومت و دما پلاتین، مس یا نیکل در شکل 6 نشان داده شده است. آنها دارای ضریب دمایی زیادی هستند، به سرعت به تغییرات دما پاسخ می دهند، در برابر خستگی حرارتی مقاوم هستند و به راحتی در سیم پیچ های دقیق ماشین کاری می شوند.

آشکارسازهای دمای مقاومتی دارای ضریب دمایی مثبت (PTC) هستند، اما برخلاف ترمیستورها، خروجی آنها بسیار خطی است و اندازه گیری دما بسیار دقیقی را تولید می کند. RTD ها دقیق ترین و پایدارترین مبدل های دما هستند. آنها خطی بهتر از ترموکوپل ها و ترمیستورها هستند. با این حال، RTD ها همچنین سنسورهای دما کندتر و گران تر هستند. بنابراین، RTD ها برای برنامه هایی که دقت بسیار مهم است، اما سرعت و قیمت مهم نیستند، مناسب هستند.

شکل 7 این سنسور RTD Pt200 EGT دارای ویژگی های منحنی مشخصه خطی استاندارد، پایداری و قابلیت اطمینان بالا و زمان پاسخ کوتاه در شرایط گذرا است. می‌توان از آن برای کنترل و نظارت بر سیستم‌های DPF/GPF، نظارت بر سیستم‌های SCR موتورهای دیزلی سنگین و محافظت از اجزای حساس به دمای توربوشارژر استفاده کرد.

اگر می خواهید در مورد محصولات و اطلاعات حسگر بیشتر بدانید، لطفابا ما تماس بگیریدبلافاصله و ما به شما خدمات گرم ارائه می دهیم!