Apakah jenis penderia suhu yang biasa digunakan

Penderia suhu ialah alat penting dalam kejuruteraan moden, penyelidikan saintifik dan kehidupan seharian. Ia membolehkan anda memerhati dan mengawal keadaan terma dalam pelbagai tetapan. Termokopel, pengesan suhu rintangan (RTD), termistor (versi NTC dan PTC), dan penderia suhu litar bersepadu (IC) ialah jenis yang paling popular. Termokopel dan RTD ialah jenis penderia yang paling biasa digunakan di kilang kerana ia boleh dipercayai, fleksibel dan boleh berfungsi dalam persekitaran yang sukar. Setiap jenis penderia berfungsi pada prinsip yang berbeza, yang bermaksud ia mempunyai faedah yang berbeza dari segi julat suhu, ketepatan, masa tindak balas, kos dan kebolehsuaian kepada persekitaran yang berbeza. Ini membolehkan jurutera memilih penyelesaian terbaik untuk situasi tertentu, seperti kawalan proses, sistem HVAC, peralatan perubatan, aplikasi automotif dan peranti IoT.




Termokopel



Termokopel berfungsi kerana kesan Seebeck (kesan termoelektrik), yang berlaku apabila dua konduktor logam berbeza disambungkan pada satu hujung untuk membuat simpang pengukur. Daya gerak elektrik kecil (voltan) tercipta apabila terdapat perbezaan suhu antara simpang panas (mengukur) dan simpang sejuk (rujukan). Voltan ini secara langsung berkaitan dengan perbezaan. Adalah mungkin untuk mencari suhu yang tepat dengan mengukur voltan ini dan membuat pelarasan yang betul untuk suhu simpang rujukan.



Termokopel boleh mengukur julat suhu yang sangat luas, dari serendah -200 darjah hingga lebih 2000 darjah, bergantung pada bahan yang digunakan. Ini menjadikannya sesuai untuk tempat yang sangat panas atau sangat sejuk. Mereka mempunyai reka bentuk yang ringkas dan kukuh yang menjadikannya sangat tahan lama dan mampu menahan kejutan, getaran dan situasi yang keras. Termokopel juga murah, tidak memerlukan sumber kuasa luaran untuk berfungsi, dan mempunyai masa tindak balas haba yang cepat, yang penting dalam proses yang berubah dengan cepat. Tetapi isyarat keluarannya agak sedikit (biasanya dalam julat mikrovolt), jadi mereka memerlukan litar penguatan, dan mereka memerlukan pelarasan simpang sejuk untuk kekal tepat. Beberapa kategori biasa ialah:



Jenis K (nikel-kromium/nikel-silikon): Jenis yang paling biasa, ia berfungsi dengan baik dari -200 darjah hingga +1260 darjah dan harga yang berpatutan serta tahan terhadap pengoksidaan.



Jenis J (besi/kuprum-nikel): Berfungsi dengan baik pada suhu yang lebih rendah, sehingga kira-kira 750 darjah , dan digunakan secara meluas dalam mengurangkan atmosfera.



Jenis S (platinum-rhodium/platinum): Ini ialah jenis logam mulia yang digunakan dalam aplikasi-kepersisan tinggi,-suhu tinggi yang meningkat sehingga 1600 darjah atau lebih. Ia digunakan dalam relau dan pesawat.



Termokopel sangat penting dalam industri yang berfungsi dengan suhu tinggi, seperti metalurgi (peleburan keluli), pemprosesan kimia, penjanaan kuasa (dandang dan turbin), dan pembuatan kaca.







II. Pengesan Suhu Rintangan (RTD)



RTD bergantung pada fakta bahawa rintangan elektrik logam tulen, seperti platinum, berubah dengan cara yang boleh diramal apabila suhu berubah. Rintangan naik dalam garis lurus apabila suhu meningkat, mengikut peraturan seperti persamaan Callendar-Van Dusen. Sensor Pt100 (100 ohm pada 0 darjah ) dan Pt1000 ialah dua jenis yang paling biasa.



RTD bagus kerana ia sangat tepat (biasanya ±0.1 darjah atau lebih baik), stabil dari semasa ke semasa dan mempunyai tindak balas linear merentas julat suhu yang luas (biasanya -200 darjah hingga +660 darjah, tetapi sesetengah reka bentuk boleh menjadi lebih tinggi). Oleh sebab itu, ia lebih baik untuk tugasan yang memerlukan banyak ketepatan, seperti menentukur makmal, memproses makanan, membuat ubat dan mengawal sistem HVAC. Masalah utama mereka ialah mereka mengambil masa yang lebih lama untuk bertindak balas kerana mereka mempunyai lebih banyak jisim terma, kosnya lebih tinggi daripada termokopel, dan mereka memerlukan arus pengujaan luaran (sumber arus malar) untuk mengukur rintangan tanpa membuat kesilapan daripada pemanasan sendiri-. Menggunakan tiga-penyediaan wayar atau empat wayar adalah satu kelebihan besar kerana ia menggantikan rintangan wayar plumbum dan meningkatkan ketepatan keseluruhan sistem, terutamanya pada jarak jauh.







III. Termistor



Thermistor ialah penderia yang diperbuat daripada semikonduktor yang banyak mengubah rintangannya apabila suhu berubah. Mereka dibahagikan kepada NTC (pekali suhu negatif, yang bermaksud rintangan turun apabila suhu meningkat) dan PTC (pekali suhu positif, yang bermaksud rintangan naik dengan cepat di atas titik tertentu).



Termistor NTC adalah sangat sensitif (jauh lebih daripada RTD atau termokopel), bertindak balas dengan cepat, kecil dan murah. Ia berfungsi dengan baik dalam julat -50 hingga +150 darjah Celsius (dengan beberapa versi dikembangkan). Ia banyak digunakan dalam sistem pengurusan bateri, kawalan iklim kereta, peralatan rumah (peti sejuk dan ketuhar seperti itu), dan elektronik pengguna. Masalah utama ialah keluk suhu-rintangan mereka agak tidak-linear, yang bermaksud anda perlu menggunakan jadual matematik atau carian untuk mendapatkan bacaan yang tepat. Selain itu, mereka mempunyai masalah dengan kebolehtukaran jika mereka tidak ditentukur. Sebaliknya, termistor PTC kebanyakannya digunakan untuk{10}pencegahan suhu yang berlebihan, menyekat arus masuk dan elemen pemanasan kawal selia sendiri dan bukannya pengukuran berterusan yang tepat.







IV. Penderia Suhu untuk Litar Bersepadu (ICs) Penderia IC menggabungkan elemen penderiaan, penyaman isyarat dan kadangkala analog-ke-penukaran digital kepada satu cip silikon. Mereka boleh menghantar sama ada voltan analog (seperti 10 mV/ darjah ) atau isyarat digital melalui protokol seperti I²C, SPI atau 1-Wayar. Beberapa jenama terkenal ialah peranti siri LM35, DS18B20 dan TMP.



Mereka mempunyai kadar ralat yang rendah (± 0.5 darjah biasa), bertindak balas dengan cepat, memerlukan sedikit bahagian luaran, dan mudah disambungkan kepada mikropengawal. Ini menjadikannya sempurna untuk sistem terbenam, elektronik pengguna, nod IoT, PC dan peranti mudah alih. Julat suhu -55 hingga +150 darjah Celsius mengehadkan penggunaannya di tempat yang sangat panas atau sangat sejuk, tetapi kemudahan penggunaan dan keupayaan untuk bekerja dengan peranti lain menggantikannya dalam banyak aplikasi semasa.







V. Jenis Tambahan Lain Sebagai tambahan kepada penderia sentuhan utama, terdapat beberapa pilihan khusus yang memenuhi tujuan tertentu.



Penderia suhu inframerah (bukan-sentuh) boleh mengukur suhu tanpa menyentuh objek kerana ia dapat melihat sinaran haba yang datang daripadanya. Ia bagus untuk memantau suhu tinggi (logam cair seperti itu), sasaran bergerak atau tempat berbahaya. Anda boleh menemuinya dalam termometer telinga perubatan, pyrometer industri dan pemeriksaan keselamatan makanan.



Termometer dwilogam menggunakan pengembangan haba yang berbeza bagi dua logam terikat untuk menggerakkan penunjuk. Ini memberikan bacaan yang mudah dan boleh dipercayai tanpa memerlukan kuasa. Ia berfungsi dengan baik dengan termostat rumah ringkas, ketuhar dan tolok industri yang tidak begitu tepat.



Penderia suhu gentian optik adalah kebal terhadap gangguan elektromagnet, tahan kakisan dan dapat merasakan merentasi jarak yang jauh kerana ia menggunakan ciri optik seperti pereputan pendarfluor atau interferometri. Ia sangat penting di tempat seperti-pencawang voltan tinggi, transformer, mesin MRI dan tempat yang terdapat bahan letupan atau bahan nuklear.



Ringkasnya, semasa memilih penderia suhu, anda perlu memikirkan perkara seperti ketepatan yang diperlukan, sejauh mana julat suhu, kelajuan ia perlu bertindak balas, berapa kosnya, betapa sukarnya ia perlu berada dalam persekitaran, dan betapa mudahnya ia dipasang. Termokopel ialah pilihan terbaik untuk operasi industri{1}}suhu yang sangat tinggi, RTD ialah yang paling tepat dalam persekitaran terkawal, termistor ialah pilihan terbaik untuk julat pertengahan pada kos yang rendah dan penderia IC memudahkan penyambungan elektronik secara digital. Inframerah dan gentian optik ialah dua contoh jenis lain yang memungkinkan untuk meliputi semua industri, malah industri yang tidak dapat dihubungi melalui sentuhan langsung atau EMI.