Klasyfikacja czujników temperatury

Czujniki temperatury są stosowane w samochodach, elektronice użytkowej, sprzęcie gospodarstwa domowego i innych produktach. Zgodnie z charakterystyką elementów wykrywających temperaturę, dzieli się je głównie na termistory, termopary i rezystancyjne detektory temperatury, jak pokazano na rysunku 1. Ich zakres temperatur pomiaru, dokładność pomiaru i koszt są różne.

Najpierw szybki wykres porównujący termistory, termopary i rezystancyjne czujniki temperatury

Dzięki powyższemu porównaniu każdy może łatwo zrozumieć różnice pomiędzy kilkoma rozwiązaniami do pomiaru temperatury, a różnice te determinują również różne scenariusze zastosowań. Termopary i rozwiązania RTD mają szeroki zakres pomiaru temperatury i są skomplikowane w użyciu, dlatego zasadniczo ograniczają się do zastosowań przemysłowych. Termistory NTC są szeroko stosowane ze względu na ich niski koszt i stosunkowo łatwą obsługę.Na przykład temperatura wody, temperatura oleju, temperatura wlotu silnika, temperatura cylindra i temperatura spalin w samochodach to środowiska zastosowań NTC.

Termistor

Termistor to rezystor czujnika, którego wartość rezystancji zmienia się wraz z temperaturą. Według współczynnika temperaturowego dzieli się go na termistor o dodatnim współczynniku temperaturowym (termistor PTC) i termistor o ujemnym współczynniku temperaturowym (termistor NTC). Wartość rezystancji termistora PTC wzrasta wraz ze wzrostem temperatury, natomiast wartość rezystancji termistora NTC maleje wraz ze wzrostem temperatury. Obydwa są urządzeniami półprzewodnikowymi. Większość termistorów ma ujemny współczynnik temperaturowy, a kilka ma dodatni współczynnik temperaturowy. Termistory najczęściej wykonuje się z materiałów ceramicznych, np. tlenków niklu, manganu czy kobaltu osadzonych w szkle, co sprawia, że ​​bardzo łatwo je uszkodzić. W porównaniu z typami zatrzaskowymi ich głównymi zaletami są szybkość reakcji na zmiany temperatury, dokładność i powtarzalność, co pokazano na rysunku 2.

Główne cechy:

①Wysoka czułość, współczynnik temperaturowy rezystancji jest od 10 do 100 razy większy niż w przypadku metalu i może wykryć zmiany temperatury o 10-6 ℃;

② Szeroki zakres temperatur pracy, urządzenia o normalnej temperaturze nadają się do temperatur od -55 ℃ do 315 ℃, urządzenia wysokotemperaturowe są odpowiednie do temperatur wyższych niż 315 ℃ (obecnie do 2000 ℃), a urządzenia niskotemperaturowe są odpowiednie do temperatur od -273 ℃ do -55 ℃;

③ Mały rozmiar, umożliwiający pomiar temperatury szczelin, jam i naczyń krwionośnych w organizmach, której inne termometry nie są w stanie zmierzyć;

④ Łatwy w użyciu, wartość rezystancji można dowolnie wybierać w zakresie od 0,1 do 100 kΩ;

⑤ Łatwy w przetwarzaniu w złożone kształty i może być produkowany masowo;

⑥ Dobra stabilność i duża odporność na przeciążenia.

Rysunek 3 ToPrzetwornik termistora PTC jest wymienny i charakteryzuje się szybką reakcją. Układ KTY84 charakteryzuje się liniowością i długoterminową stabilnością i może być stosowany w układach wtrysku oleju napędowego, pomiarze temperatury oleju, układach chłodzenia silnika itp.

Termoelement

Termopara jest powszechnie stosowanym elementem do pomiaru temperatury w przyrządach do pomiaru temperatury. Mierzy bezpośrednio temperaturę i przetwarza sygnały temperatury na sygnały potencjału termoelektrycznego, które następnie są przekształcane na temperaturę mierzonego medium za pomocą przyrządów elektrycznych (przyrządów wtórnych). Mają szeroki zakres temperatur pracy, niezawodność, dokładność, prostotę i czułość. Dzieje się tak głównie ze względu na ich niewielkie rozmiary. Termopary mają również najszerszy zakres temperatur ze wszystkich czujników temperatury, od poniżej -200 ℃ do znacznie powyżej 2000 ℃.

Wygląd różnych termopar jest często bardzo różny ze względu na potrzeby, ale ich podstawowa budowa jest z grubsza taka sama. Zwykle składają się z głównych części, takich jak gorące elektrody, rurki ochronne z tuleją izolacyjną i skrzynki przyłączeniowe. Są zwykle używane w połączeniu z przyrządami wyświetlającymi, przyrządami rejestrującymi i regulatorami elektronicznymi.

Czerwone i niebieskie segmenty na rysunku 4 to dwa różne materiały. Przewodnik lub półprzewodnik tworzący termoparę nazywany jest gorącą elektrodą. Zespawany koniec zostanie włożony w miejsce pomiaru temperatury i stanie się końcem roboczym, a drugi koniec nazywany będzie zimnym końcem, który służy jako koniec odniesienia. Jeżeli temperatury na dwóch końcach są różne, ta różnica temperatur spowoduje, że pozostałe dwa końce przewodnika lub półprzewodnika wygenerują potencjał termoelektryczny, który można przekształcić na odpowiednią temperaturę za pomocą próbkowania napięcia.

Główne cechy:

1. Prosty montaż i łatwa wymiana;
2. Element czujnikowy temperatury typu sprężyny dociskowej o dobrej odporności na wstrząsy;
3. Wysoka dokładność pomiaru;
4. Duży zakres pomiarowy (-200℃~1300℃, -270℃~2800℃ w szczególnych okolicznościach);
5. Szybki czas reakcji termicznej;
6. Wysoka wytrzymałość mechaniczna i dobra odporność na ciśnienie;
7. Odporność na wysoką temperaturę do 2800 stopni;
8. Długa żywotność.

Aplikacja:

Termopary mogą pracować w bardzo wysokich i niskich zakresach temperatur, od -200 ℃ do 2300 ℃. Dlatego,termopary znalazły szerokie zastosowanie w potrzebach pomiarowych w szerokim zakresie temperatur, takich jak metalurgia, maszyny, przemysł chemiczny i inne gałęzie przemysłu, a także obróbka cieplna, produkcja szkła itp.

Rysunek 5 ToCzujnik termopary typu N ma zalety dobrej liniowości, dużego potencjału termoelektrycznego, wysokiej czułości, dobrej stabilności i jednorodności, silnych właściwości przeciwutleniających, niskiej ceny i nie ma na nią wpływu zamawianie krótkiego zasięgu. Może być stosowany w układach oczyszczania spalin silników wysokoprężnych.

Rezystancyjny czujnik temperatury (RTD)

RTD to precyzyjne czujniki temperatury wykonane z metalu przewodzącego o wysokiej czystości, takiego jak platyna, miedź lub nikiel, nawiniętego na cewkę. Zmiana rezystancji czujnika RTD jest podobna do zmiany rezystancji termistora. Dostępny jest również czujnik RTD cienkowarstwowy. Urządzenia te posiadają cienką warstwę pasty platynowej osadzoną na białym podłożu ceramicznym. Czujnik RTD działa trochę jak konwerter termoelektryczny, przetwarzający zmiany temperatury na zmiany napięcia. Zależność rezystancji od temperatury platyny, miedzi lub niklu pokazano na rysunku 6. Mają one duży współczynnik temperaturowy, szybko reagują na zmiany temperatury, są odporne na zmęczenie cieplne i można je łatwo obrabiać w precyzyjne cewki.

Rezystancyjne czujniki temperatury mają dodatni współczynnik temperaturowy (PTC), ale w przeciwieństwie do termistorów ich sygnał wyjściowy jest bardzo liniowy, co zapewnia bardzo dokładne pomiary temperatury. Czujniki RTD to najdokładniejsze i najbardziej stabilne przetworniki temperatury. Są lepsze liniowo niż termopary i termistory. Jednakże czujniki RTD są również wolniej reagującymi i droższymi czujnikami temperatury. Dlatego czujniki RTD najlepiej nadają się do zastosowań, w których dokładność jest krytyczna, ale prędkość i cena nie są krytyczne.

Rysunek 7 To Czujnik RTD Pt200 EGT charakteryzuje się znormalizowaną liniową krzywą charakterystyczną, wysoką stabilnością i niezawodnością oraz krótkim czasem reakcji w warunkach przejściowych. Można go używać do sterowania i monitorowania systemów DPF/GPF, monitorowania układów SCR silników wysokoprężnych o dużej wytrzymałości i ochrony podzespołów wrażliwych na temperaturę turbosprężarki.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej na temat produktów i informacji dotyczących czujników, prosimy o kontaktSkontaktuj się z naminatychmiast, a my zapewnimy Ci ciepłą obsługę!