Classificação de sensores de temperatura

Sensores de temperatura são usados ​​em automóveis, eletrônicos de consumo, eletrodomésticos e outros produtos. De acordo com as características dos elementos sensores de temperatura, eles são divididos principalmente em termistores, termopares e detectores de temperatura de resistência, conforme mostrado na Figura 1. Sua faixa de temperatura de medição, precisão de medição e custo são diferentes.

Primeiro, um gráfico rápido comparando termistores, termopares e detectores de temperatura de resistência

Através da comparação acima, todos podem simplesmente entender as diferenças entre diversas soluções de medição de temperatura, e essas diferenças também determinam diferentes cenários de aplicação. Os termopares e as soluções RTD possuem uma ampla faixa de medição de temperatura e são complexos de usar, portanto, são basicamente limitados a aplicações industriais. Os termistores NTC são amplamente utilizados devido ao seu baixo custo e uso relativamente fácil.Por exemplo, a temperatura da água, a temperatura do óleo, a temperatura de admissão do motor, a temperatura do cilindro e a temperatura de exaustão em carros são todos ambientes de aplicação NTC.

Termistor

Um termistor é um resistor de sensor cujo valor de resistência muda com a temperatura. De acordo com o coeficiente de temperatura, ele é dividido em termistor de coeficiente de temperatura positivo (termistor PTC) e termistor de coeficiente de temperatura negativo (termistor NTC). O valor da resistência do termistor PTC aumenta com o aumento da temperatura, enquanto o valor da resistência do termistor NTC diminui com o aumento da temperatura. Ambos são dispositivos semicondutores. A maioria dos termistores possui um coeficiente de temperatura negativo e alguns possuem um coeficiente de temperatura positivo. Os termistores são geralmente feitos de materiais cerâmicos, como óxidos de níquel, manganês ou cobalto banhados em vidro, o que os torna muito fáceis de danificar. Em comparação com o tipo de ação instantânea, suas principais vantagens são a velocidade de resposta a quaisquer mudanças de temperatura, precisão e repetibilidade, conforme mostrado na figura 2.

Principais características:

①Alta sensibilidade, seu coeficiente de temperatura de resistência é 10 a 100 vezes maior que o do metal e pode detectar mudanças de temperatura de 10-6 ℃;

② Ampla faixa de temperatura operacional, dispositivos de temperatura normal são adequados para -55 ℃ a 315 ℃, dispositivos de alta temperatura são adequados para temperaturas superiores a 315 ℃ (atualmente até 2.000 ℃) e dispositivos de baixa temperatura são adequados para -273 ℃ a -55 ℃;

③ Tamanho pequeno, capaz de medir a temperatura de lacunas, cavidades e vasos sanguíneos em organismos que outros termômetros não conseguem medir;

④ Fácil de usar, o valor da resistência pode ser selecionado arbitrariamente entre 0,1 e 100kΩ;

⑤ Fácil de processar em formas complexas e pode ser produzido em massa;

⑥ Boa estabilidade e forte capacidade de sobrecarga.

Figura 3 IstoTransdutor termistor PTC é intercambiável e possui características de resposta rápida. O chip KTY84 possui linearidade e estabilidade de longo prazo e pode ser usado em sistemas de injeção diesel, medição de temperatura do óleo, sistemas de refrigeração de motores, etc.

Par termoelétrico

O termopar é um elemento de medição de temperatura comumente usado em instrumentos de medição de temperatura. Ele mede diretamente a temperatura e converte os sinais de temperatura em sinais de potencial termoelétrico, que são então convertidos na temperatura do meio medido por meio de instrumentos elétricos (instrumentos secundários). Eles possuem uma ampla faixa operacional de temperatura, confiabilidade, precisão, simplicidade e sensibilidade. Isto se deve principalmente ao seu pequeno tamanho. Os termopares também possuem a faixa de temperatura mais ampla de todos os sensores de temperatura, desde abaixo de -200 ℃ até bem acima de 2.000 ℃.

A aparência de vários termopares costuma ser muito diferente devido às necessidades, mas sua estrutura básica é praticamente a mesma. Geralmente são compostos por peças principais como eletrodos quentes, tubos de proteção com mangas isolantes e caixas de junção. Eles geralmente são usados ​​em conjunto com instrumentos de exibição, instrumentos de gravação e reguladores eletrônicos.

Os segmentos vermelho e azul na Figura 4 são dois materiais diferentes. O condutor ou semicondutor que compõe o termopar é chamado de eletrodo quente. A extremidade soldada será inserida no local de medição de temperatura e se tornará a extremidade de trabalho, e a outra extremidade é chamada de extremidade fria, que serve como extremidade de referência. Se as temperaturas nas duas extremidades forem diferentes, essa diferença de temperatura fará com que as outras duas extremidades do condutor ou semicondutor gerem potencial termoelétrico, que pode ser convertido na temperatura correspondente por meio de amostragem de tensão.

Principais características:

1. Montagem simples e fácil substituição;
2. Elemento sensor de temperatura tipo mola de compressão com boa resistência ao choque;
3. Alta precisão de medição;
4. Grande faixa de medição (-200°C~1300°C, -270°C~2800°C em circunstâncias especiais);
5. Tempo de resposta térmica rápido;
6. Alta resistência mecânica e boa resistência à pressão;
7. Resistência a altas temperaturas de até 2.800 graus;
8. Longa vida útil.

Aplicativo:

Os termopares podem trabalhar em faixas de temperatura extremamente altas e baixas, variando de -200°C a 2300°C. Portanto,os termopares encontraram amplas aplicações nas necessidades de medição de uma ampla faixa de temperatura, como metalurgia, máquinas, indústria química e outros campos industriais, bem como tratamento térmico, fabricação de vidro, etc.

Figura 5 IstoSensor termopar tipo N tem as vantagens de boa linearidade, grande potencial termoelétrico, alta sensibilidade, boa estabilidade e uniformidade, forte desempenho antioxidante, baixo preço e não é afetado por pedidos de curto alcance. Pode ser usado em sistemas de pós-tratamento de gases de escape de motores diesel.

Detector de temperatura resistiva (RTD)

RTD são sensores de temperatura precisos feitos de um metal condutor de alta pureza, como platina, cobre ou níquel, enrolados em uma bobina. A mudança de resistência de um RTD é semelhante à de um termistor. RTD de filme fino também está disponível. Esses dispositivos possuem uma fina camada de pasta de platina depositada sobre um substrato cerâmico branco. O RTD atua como um conversor termoelétrico, convertendo mudanças de temperatura em mudanças de tensão. A relação resistência-temperatura da platina, cobre ou níquel é mostrada na Figura 6. Eles têm um grande coeficiente de temperatura, respondem rapidamente às mudanças de temperatura, são resistentes à fadiga térmica e são facilmente usinados em bobinas de precisão.

Os detectores de temperatura resistivos possuem um coeficiente de temperatura positivo (PTC), mas diferentemente dos termistores, sua saída é muito linear, produzindo medições de temperatura muito precisas. Os RTDs são os transdutores de temperatura mais precisos e estáveis. Eles são melhores lineares que termopares e termistores. No entanto, os RTDs também respondem mais lentamente e são sensores de temperatura mais caros. Portanto, os RTDs são mais adequados para aplicações onde a precisão é crítica, mas a velocidade e o preço não são críticos.

Figura 7 Isto Sensor RTD Pt200 EGT tem as características de curva característica linear padronizada, alta estabilidade e confiabilidade e curto tempo de resposta sob condições transitórias. Ele pode ser usado para controlar e monitorar sistemas DPF/GPF, monitorar sistemas SCR de motores diesel pesados ​​e proteger componentes sensíveis à temperatura do turbocompressor.

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