Виды датчиков температуры: Датчики температуры. Типы и виды датчиков температуры

Датчики температуры в Ростове по выгодной цене

	Датчики температуры Статус: В наличии
Датчики температуры различной конструкции Для поиска необходимого прибора перейдите в раздел КАТАЛОГ ТОВАРОВ Датчики температуры используются во многих отраслях промышленности, коммунального хозяйства, транспорта, строительства, медицины. Виды датчиков температуры Классификация датчиков температуры по типу действия: терморезисторные датчики; полупроводниковые датчики; термоэлектрические датчики; пьезоэлектрические датчики; акустические датчики. Терморезистивные датчики температуры Терморезистивные термодатчики — это датчики, работа которых основана на принципе изменения электрического сопротивления элемента (полупроводника или проводника) при изменении температуры. Первыми такими датчиками температуры стали специальные океанографические измерители температуры. Главным элементом такого датчика является терморезистор. Существует отдельная классификация таких датчиков температуры: резистивные датчики температуры; кремневые датчики температуры; металл-оксидные датчики температуры. Металлические резистивные детекторы температуры Такие датчики изготавливаются из металла, обычно используют дорогой металл платина. При изменении температуры в среде электрическое сопротивление такого датчика меняется. Платиновые датчики обладает хорошей стабильностью и высокой прочностью. Для очень больших колебаний температуры можно применять вольфрамовые датчики. Се такие датчики имеют высокую стоимость. Кремневые резистивные датчики температуры К преимуществам кремневых резистивных датчиков температуры относятся: высокая линейность зависимости показателей; хорошая стабильность получаемых результатов. Термисторные датчики температуры Термисторные датчики изготавливаются из оксидов металлов. Такие датчики позволяют мерить абсолютную температуру среды. Цена таких датчиков существенно ниже, но у них есть ряд недостатков. Такие датчики имеют высокую нелинейность, что существенно усложняет пересчет результатов. Полупроводниковые датчики температуры Датчики температуры на основе полупроводников позволяют эффективно измерять температуру среды за счет анализа фазового перехода. транзисторы. Пропорциональная зависимость таких датчиков существенно увеличивает возможность их применения К плюсам датчиков этого типа можно отнести следующие качества: простота изготовления; низкая стоимость датчика; линейная зависимость показателей высокая точность измерения. Термоэлектрические датчики температуры (или термопары) Термоэлектрические преобразователи еще носят название «термопары». Такие датчики работают по типу термоэлектрического эффекта. Один конец такого датчика а опускают в измеряемую среду, а второй оставляют свободным. Таким образом измеряют разность показателе датчиков на обеих концах. И на основе этой информации получают значение температруы в среде. Такие датчики имеют очень большой диапазон измеряемых температур, от -300 до 2500 градусов. Акустические датчики температуры Акустические термодатчики – используются преимущественно для измерения средних и высоких температур и применяются в экстремальных условиях (в диапазоне криогенных температур, при высоких уровнях радиации в ядерных реакторах и т.д.), а также при проведении измерений в замкнутом герметичном объеме, где невозможно разместить контактные датчики или использовать пирометры. Состоят из пространственно разнесенных излучателя и приемника акустических волн. Излучатель испускает сигнал, который проходит через исследуемую среду. Измеряя время прохождения сигнала известного расстояния между излучателем и приемником и зная базовую скорость распространения ультразвука в данной среде при известной температуре вычислитель считает скорость распространения при данной температуре, по которой затем вычисляется температура Пьезоэлектрические датчики температуры В датчиках этого типа главным элементов является кварцевый пьезорезонатор. Пьезоматериал изменяет свои размеры при воздействии тока(прямой пьезоэффект). На этот пьезоматериал попеременно передается напряжение разного знака, от чего он начинает колебаться. Это и есть пьезорезонатор. Выяснено, что частота колебаний этого резонатора зависит от температуры, это явление и положено в основу пьезоэлектрического датчика температуры. Приборы для определения давления применяются, практически, во всех отраслях промышленности, особенно в машиностроении, химической, пищевой промышленности и энергетике. Датчики давления можно разделить на следующие группы по типу измеряемого давления: Датчики абсолютного давления. Точкой отсчета для датчиков абсолютного давления служит нулевое давление, то есть вакуум. Их применяют в основном на химических, пищевых производствах, в фармацевтике — там, где параметры технологического процесса зависят от абсолютного значения давления. Измеряемое абсолютное давление обычно не превышает значения 50-60 Бар. Датчики относительного давления. Показания этих датчиков отсчитываются от значения внешнего атмосферного давления. Датчики относительного давления применяют в системах водоснабжения, различных трубопроводах и емкостях. Далее — датчики дифференциального давления. Датчики имеют два входа, и результатом измерения является разница давлений между этими двумя входами. Эта разница может быть как положительной, так и отрицательной, однако некоторые модели датчиков могут измерять только односторонние изменения давлений. Датчики дифференциального давления применяются для контроля загрязнения фильтров при фильтрации жидкостей, или газов. Также они могут использоваться как датчики уровня жидкости при измерении уровня гидростатическим методом Купить датчики температуры по выгодной цене Купить по низкой цене датчики температуры в Ростове-на-Дону, Ростовской области, в Краснодаре и Краснодарском Крае, Ставрополе и Ставропольском Крае, Волгограде и Волгоградской области, в городах: Грозный, Нальчик, Владикавказ, Махачкала и других городах Юга России можно в нашей компании. Все покупатели могут получить бонусы и подарки! Доставка датчиков температуры в города Юга России Мы доставим датчики для измерения температуры в течении одного — двух дней в города: Ростов, Таганрог, Новочеркасск, Азов, Шахты, Волгоград, Элиста, Астрахань, Ставрополь, Невинномысск, Минеральные Воды, Волгодонск, Сальск, Краснодар, Тихорецк, Тимашевск, Сочи, Новороссийск, Анапа, Туапсе, Геленджик, Ейск, Майкоп, Армавир, Кисловодск, Пятигорск, Железноводск, Черкесск, Нальчик, Владикавказ, Грозный, Махачкала. Техническая документация и гарантии на температурные датчики На все виды датчиков измерения температуры наша компания представляет полный пакет сопроводительных документов и технической документации. Все приборы имеют длительный срок эксплуатации и обеспечиваются заводской гарантией и сервисным обслуживанием. Инженеры нашей компании готовы предоставить самую подробную информацию о датчиках температуры и способах их установки.

Датчик измерения температуры | Датчики температуры

Сравнение различных видов датчиков температуры

Датчики температуры используются везде, где рабочие параметры системы так или иначе зависят от температурных факторов. Сегодня выпускаются различные виды датчиков температуры: термопары, термисторы, терморезистивные датчики с линейной зависимостью выходного сигнала, а также полупроводниковые датчики с цифровым выходом.

Терморезистивные датчики (RTDs — Resistance Temperature Devices) работают при пропускании через них электрического тока и применяются в мостовых схемах. Термисторы с положительным и отрицательным температурным коэффициентом имеют высокую чувствительность к измеряемой температуре, что нельзя сказать о линейности выходного сигнала.

Полупроводниковые датчики работают в широком диапазоне температур и имеют высокую точность. Кроме того, такие датчики имеют встроенную схему усиления сигнала, позволяющую устанавливать требуемую температурную зависимость.

Термопары предлагают идеальное решение для измерений температуры в максимальном диапазоне (до +2300°С). Кроме того, устройства имеют высокую воспроизводимость и точность. Следует отметить, что термопары требуют схем усиления сигнала для его последующей обработки.

Также, датчики температуры различаются по материалу исполнения чувствительного элемента и типу корпусирования: датчики с полупроводниковым чувствительным элементом, датчики с платиновым чувствительным элементом, корпусированные датчики. Измеряемая температура преобразовывается в сопротивление со стабильной линейной зависимостью. Датчики гарантируют стабильный линейный выходной сигнал (сопротивление или напряжение) с малым временем отклика.

Датчики измеряют температуру, изменения которой пропорциональны изменениям выходного сопротивления или напряжения. Датчики удобны для приложений, требующих небольших габаритных размеров, точности и линейного выходного сигнала. Датчики Honeywell могут быть взаимозаменяемы без дополнительной калибровки.

Область применения

• системы контроля окружающей среды (комнатные помещения, вентиляционные короба, холодильное оборудование)
• двигатели, защита от перегрузки
• электронные установки термоконтроля и термокомпенсации
• системы управления технологическими процессами – регулировка температуры
• автомобильная электроника: температура воздуха и масла
• бытовые приложения: контроль нагрева и охлаждения

Сравнение датчиков температуры

Способность выдерживать высокие температурные нагрузки, отличная устойчивость к химическим воздействиям, биологическая инертность и высокая стабильность делают платину уникальным материалом для терморезистивных измерительных элементов, нагревателей и электродов. В связи с особыми свойствами платины, температурные резисторы 1, 2 и 10 кОм имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными полупроводниковыми датчиками (KTY) и термисторами (NTC).

• высокая точность
• низкий дрейф
• долгий срок службы
• высокая линейность выходных характеристик
• стандартизация характеристик гарантирует взаимозаменяемость датчиков
• малое время отклика
• высокая стойкость к температурным перегрузкам
• широкий диапазон измеряемых температур (-196…+1000°С)

Электрическое сопротивление платиновых терморезисторов зависит от длины токопроводящей дорожки. Выпускается два типа датчиков: базовые элементы и специализированные датчики по спецификации заказчика.

Металлооксидные NTC термисторы

Датчики температуры

Что такое и какие бывают датчики температуры. Рассмотрена классификация термодатчиков по принципу действия, когда какие типы датчиков лучше применять. На какие характеристики необходимо обратить внимание при выборе датчиков температуры. Обзор производителей и продавцов.

Вы также можете посмотреть другие статьи. Например, «Датчики измерения влажности(гигрометры) » или «Виды давления ».

Большинство технологических процессов идет сейчас по пути автоматизации. Кроме того, управление многочисленными механизмами и агрегатами, а зачастую и машинами просто немыслимо без точных измерений всевозможных физических величин. Не маловажными являются измерение давления. измерение угловой скорости. а также линейной и многие-многие другие. Но самыми распространенными (около 50%) являются температурные измерения. К примеру, средняя по величине атомная станция располагает приблизительно 1500-ю контрольных (измерительных) точек, а крупное химпроизводство, насчитывает таких уже около 20 тыс.

Так как диапазон измерений и их условия могут сильно отличатся друг от друга, разработаны разные по точности, помехоустойчивости и быстродействию типы датчиков (и первичных преобразователей). Какого бы типа не был температурный датчик, общим для всех является принцип преобразования. А именно: измеряемая температура преобразуется в электрическую величину (как раз за это и отвечает первичный преобразователь). Это обусловлено тем, что электрический сигнал просто передавать на большие расстояния (высокая скорость приема-передачи), легко обрабатывать (высокая точность измерений) и, наконец, быстродействие.

Дальше, предлагаем вам ознакомиться с различными видами датчиков температуры, а в конце статьи со список вопросов которые необходимо решить перед покупкой датчика температуры. Если же вы хотите сразу перейти к выбору и покупке термодатчика, можете воспользоваться нашим каталогом .

Виды датчиков температуры, по типу действия

Терморезистивные термодатчики

Терморезистивные термодатчики — основаны на принципе изменения электрического сопротивления (полупроводника или проводника) при изменении температуры.

Разработаны они были впервые для океанографических исследований. Основным элементом является терморезистор — элемент изменяющий свое сопротивление в зависимости от температуры окружающей среды.

Несомненные преимущества термодатчиков этого типа это долговременная стабильность, высокая чувствительность, а также простота создания интерфейсных схем.

На изображении приведен датчик 702-101BBB-A00. диапазон измерения которого от -50 до +130 °С. Этот датчик относиться к группе кремневых резистивных датчиках(что это такое читайте двумя абзацами ниже). Обратите внимание, на его размеры. Производит этот датчик фирма Honeywell International

В зависимости от материалов используемых для производства терморезистивных датчиков различают:

1. Резистивные детекторы температуры(РДТ). Эти датчики состоят из металла, чаще всего платины. В принципе, любой мета изменяет свое сопротивление при воздействии температуры, но используют платину так как она обладает долговременной стабильностью, прочностью и воспроизводимостью характеристик. Для измерений температур более 600 °С может использоваться также вольфрам. Минусом этих датчиков является высокая стоимость и нелинейность характеристик.
2. Кремневые резистивные датчики. Преимущества этих датчиков —хорошая линейность и высокая долговременная стабильностью. Также эти датчики могут встраиваться прямо в микроструктуры.
3. Термисторы. Эти датчики изготавливаются из металл-оксидных соединений. Датчики измеряет только абсолютную температуру. Существенным недостатком термисторов является необходимость их калибровки и большой нелинейностью, а также старение, однако при проведении всех необходимых настроек могут использоваться для прецизионных измерений.

Полупроводниковые

В качестве примера изображен полупроводниковый датчик температуры LM75A. выпускаемый фирмой NXP Semiconductors. Диапазон измерений этого датчика от -55 до +150.

Полупроводниковые датчики регистрируют изменение характеристик p-n перехода под влиянием температуры. В качестве термодатчиков могут быть использованы любые диоды или биполярные транзисторы. Пропорциональная зависимость напряжения на транзисторах от абсолютной температуры (в Кельвинах) дает возможность реализовать довольно точный датчик.

Достоинства таких датчиков — простота и низкая стоимость, линейность характеристик, маленькая погрешность. Кроме того, эти датчики можно формировать прямо на кремневой подложке. Все это делает полупроводниковые датчики очень востребованными.

Термоэлектрические(термопары)

Термоэлектрические преобразователи — иначе, термопары. Они действуют по принципу термоэлектрического эффекта, то есть благодаря тому, что в любом замкнутом контуре (из двух разнородных полупроводников или проводников) возникнет электрический ток, в случае если места спаев отличаются по температуре. Так, один конец термопары (рабочий) погружен в среду, а другой (свободный) – нет. Таким образом, получается, что термопары это относительные датчики и выходное напряжение будет зависеть от разности температур двух частей. И почти не будет зависеть от абсолютных их значений.

Выглядеть термопара может так, как показано на рисунке. Это термопара ДТПКХХ4. она измеряет температуры в пределах от -40 до +400. Производит его российская компания Овен .

Диапазон измеряемых с их помощью температур, от -200 до 2200 градусов, и напрямую зависит от используемых в них материалов. Например, термопары из неблагородных металлов – до 1100 °С. Термопары из благородных металлов (платиновая группа) – от 1100 до 1600 градусов. Если необходимо произвести замеры температур свыше этого, используются жаростойкие сплавы (основой служит вольфрам). Как правило используется в комплекте с милливольтметром, а свободный конец (конструктивно выведенный на головку) удален от измеряемой среды с помощью удлиняющего провода. Одним из недостатков термопары является достаточно большая погрешность. Наиболее распространенным способом применения термопар являются электронные термометры.

Пирометры – бесконтактные датчики, регистрирующие излучение исходящее от нагретых тел. Основным достоинством пирометров (в отличие от предыдущих температурных датчиков) является отсутствие необходимости помещать датчик непосредственно в контролируемую среду. В результате такого погружения часто происходит искажение исследуемого температурного поля, не говоря уже о снижении стабильности характеристик самого датчика.

Различают три вида пирометров:

1. Флуоресцентные. При измерении температуры посредством флуоресцентных датчиков на поверхность объекта, температуру которого необходимо измерить, наносят фосфорные компоненты. Затем объект подвергают воздействию ультрафиолетового импульсного излучения, в результате которого возникает послеизлучение флуоресцентного слоя, свойства которого зависят от температуры. Это излучение детектируется и анализируется.
2. Интерферометрические. Интерферометрические датчики температуры основаны на сравнении свойств двух лучей – контрольного и пропущенного через среду, параметры которой меняются в зависимости от температуры. Чувствительным элементом этого типа датчиков чаще всего выступает тонкий кремниевый слой, на коэффициент преломления которого, а, соответственно, и на длину пути луча, влияет температура.
3. Датчики на основе растворов, меняющих цвет при температурном воздействии. В этом типе датчиков-пирометров применяется хлорид кобальта, раствор которого имеет тепловую связь с объектом, температуру которого необходимо измерить. Коэффициент поглощения видимого спектра у раствора хлорида кобальта зависит от температуры. При изменении температуры меняется величина прошедшего через раствор света.

Акустические

Акустические термодатчики – используются преимущественно для измерения средних и высоких температур. Акустический датчик построен на принципе того, что в зависимости от изменения температуры, меняется скорость распространения звука в газах. Состоит из излучателя и приемника акустических волн (пространственно разнесенных). Излучатель испускает сигнал, который проходит через исследуемую среду, в зависимости от температуры скорость сигнала меняется и приемник после получения сигнала считает эту скорость.

Используются для определения температур, которые нельзя измерить контактными методами. Также применяются в медицине для неинвазивных (без операционного проникновения внутрь тела больного) измерения глубинной температуры, например, в онкологии. Недостатками таких измерений является то, что при прикосновении они могут вызывать ответные физиологические реакции, что в свою очередь влечет искажение измерения глубинной температуры. Кроме того, могут возникать отражения на границе «датчик-тело», что также способно вызывать погрешности.

Пьезоэлектрические

В датчиках этого типа главным элементов является кварцевый пьезорезонатор.

Как известно пьезоматериал изменяет свои размеры при воздействии тока(прямой пьезоэффект). На этот пьезоматериал попеременно передается напряжение разного знака, от чего он начинает колебаться. Это и есть пьезорезонатор. Выяснено, что частота колебаний этого резонатора зависит от температуры, это явление и положено в основу пьезоэлектрического датчика температуры.

На что необходимо обратить внимание при выборе датчиков температуры

1. Температурный диапазон.
2. Можно ли погружать датчик в измеряемую среду или объект? Если расположение внутри среды недопустимо, то стоит выбирать акустические термометры и пирометры.
3. Каковы условия измерений. Если используется агрессивная среда, то необходимо использовать либо датчики в корозийнозащитных корпусах, либо использовать бесконтактные датчики. Кроме того, необходимо предусмотреть другие условия: влажность, давление и тд.
4. Как долго датчик должен будет работать без замены и калибровки. Некоторые типы датчиков обладают относительно низкой долговременной стабильностью, например термисторы.
5. Какой выходной сигнал необходим. Некоторые датчики выдают выходной сигнал в величине тока, а некоторые автоматически пересчитывают его в градусы.
6. Другие технические параметры, такие как: время срабатывания, напряжение питания, разрешение датчиков и погрешность. Для полупроводниковых датчиков, важным также являет тип корпуса .

Датчики температуры.

Контроль над температурой составляют основу многих технологических процессов. Измерение температуры жидкости, газа, твердой поверхности или сыпучего порошка — каждый случай имеет свою особенность, которую необходимо понимать, чтобы измерения максимально соответствовали поставленной задаче. Существует множество датчиков температуры, построенных с использованием различных физических законов. Одни из них прекрасно справляются с конкретной задачей по измерению температуры, другие предназначены для универсального использования. В данной статье описаны основные типы датчиков для измерения температуры, их особенности, слабые и сильные стороны, задачи, для которых они предназначены.

Если рассматривать датчики температуры для промышленного применения, то можно выделить их основные классы: кремниевые датчики температуры, биметаллические датчики, жидкостные и газовые термометры, термоиндикаторы, термисторы, термопары, термометры сопротивления, инфракрасные датчики температуры.

Кремниевые датчики температуры используют зависимость сопротивления полупроводникового кремния от температуры. Диапазон измеряемых температур для таких датчиков составляет от -50 С до +150 С. Внутри этого диапазона кремниевые датчики температуры показывают хорошую линейность и точность. Возможность производства в одном корпусе такого датчика не только самого чувствительного элемента, но так же и схем усиления и обработки сигнала, обеспечивает датчику хорошую точность и линейность внутри температурного диапазона. Встроенная в такой датчик энергонезависимая память позволит индивидуально откалибровать каждый прибор. Большим плюсом можно назвать большое разнообразие типов выходного интерфейса: это может быть напряжение, ток, сопротивление, либо цифровой выход, позволяющий подключить такой датчик к сети передачи данных. Из слабых мест кремниевых датчиков температуры можно отметить узкий температурный диапазон и относительно большие размерами по сравнению с аналогичными датчиками других типов, особенно термопарами. Кремниевые датчики температуры применяются в основном для измерения температуры поверхности, температуры воздуха, особенно внутри различных электронных приборов. Например можно назвать температурные регистраторы компании Dallas semiconductor выпускаемые под маркой THERMOCHRON. Регистраторы имеют кремниевый датчик температуры, микросхему обработки сигнала и память для сохранения результатов.

Биметаллический датчик температуры. как следует из названия, сделан из двух разнородных металлических пластин, скрепленных между собою. Различные металлы имеют различный коэффициент расширения при той или иной температуре. Например, константан практически не расширяется при температуре, железо, напротив испытывает заметное расширение. Если полоски из этих металлов скрепить между собой и нагреть (или охладить), то они изогнутся. В биметаллических датчиках пластинки замыкают или размыкают контакты реле, или двигают стрелку индикатора. Диапазон работы биметаллических датчиков от -40 С до +550 С. Биметаллические датчики используют для измерения поверхности твердых тел, реже для измерения температуры жидкости. Основным преимуществом датчиков является простота и надежность конструкции, возможность работы без электрического тока, низкая стоимость. Вместе с тем, биметаллические датчики температуры имеют большой разброс характеристик, а так же большой гистерезис переключения, особенно при низких температурах. Основные области применения биметаллических температурных датчиков – автомобильная промышленность, системы отопления и нагрева воды.

Жидкостные и газовые термометры наиболее старые типы датчиков температуры. Первая шкала температуры была предложена Фаренгейтом в начале 18-го века именно для жидкостного термометра. Жидкостные термометры используют эффект расширения жидкостей при повышении температуры. В качестве жидкостей используется спирт или ртуть в диапазоне комнатных температур. Для измерений низких температур, например в криогенной технике, может быть использован жидкий неон, а для измерения высоких температур обычно используют галлий, который находится в жидком состоянии уже от 20 С. В газовых термометрах используется эффект расширения, при переходе вещества из жидкого в газообразное состояние. Газ давит через мембрану и замыкает электрические контакты. Диапазон измерений для жидкостных и газовых термометров от -200 С до +500 С. Термометры этого класса обычно применяются для визуального контроля температуры, либо в качестве термостатов в различных нагревателях и холодильной технике.

Термоиндикаторы – это особые вещества, изменяющие свой цвет под воздействием температуры. Такое изменение цвета может быть как обратимым, так и необратимым. В диапазоне комнатных температур используются термоиндикаторы на основе жидких кристаллов. Они плавно изменяют свой цвет при изменении температуры. Изменения эти, как правило, обратимые. Производятся они в виде пленки, часто с клейкой подложкой, и служат для оперативного визуального контроля температуры. Для низких и высоких температур производятся в основном необратимые термоиндикаторы. То есть, если температура хотя бы один раз превысила допустимую, то индикатор необратимо меняет свой цвет. Такие термоиндикаторы используют, например, для контроля за замороженными продуктами. Если в процессе хранения или транспортировки температура хоть раз была выше допустимой, то изменившаяся окраска термоиндикатора сообщит об этом. Основное достоинство термоиндикаторов низкая стоимость. Их можно использовать как одноразовые датчики температуры.

Термисторы. В этом классе датчиков используется эффект изменения электрического сопротивления материала под воздействием температуры. Обычно в качестве термисторов используют полупроводниковые материалы, как правило, оксиды различных металлов. В результате получаются датчики с высокой чувствительностью. Однако большая нелинейность позволяет использовать термисторы лишь в узком диапазоне температур. Термисторы имеют невысокую стоимость и могут изготавливаться в миниатюрных корпусах, позволяя увеличить тем самым быстродействие. Существует два типа термисторов, использующих положительный температурный коэффициент – когда электрическое сопротивление растет с повышением температуры и использующих отрицательный температурный коэффициент – здесь электрическое сопротивление падает при повышении температуры. Термисторы не имеют определенной температурной характеристики. Она зависит от конкретной модели прибора и области его применения. Основными достоинствами термисторов является их высокая чувствительность, малые размеры и вес, позволяющие создавать датчики с малым временем отклика, что важно, например, для измерения температуры воздуха. Безусловно, невысокая стоимость так же является их достоинством, позволяя встраивать датчики температуры в различные приборы. К недостаткам можно отнести высокую нелинейность термисторов, позволяющую их использовать в узком температурном диапазоне. Использование термисторов так же ограничено в диапазоне низких температур. Большое количество моделей с различными характеристиками и отсутствие единого стандарта, заставляет производителей оборудования использовать термисторы только одной конкретной модели без возможности замены.

Инфракрасные датчики температуры или пирометры измеряют температуру поверхности на расстоянии. Принцип из работы основан на том, что любое тело при температуре выше абсолютного нуля излучает электромагнитную энергию. При низких температурах это излучение в инфракрасном диапазоне, при высоких температурах часть энергии излучается уже в видимой части спектра. Интенсивность излучения напрямую связана с температурой нагретого объекта. Диапазон измерений температур бесконтактными датчиками от -45 С до +3000 С. Причем в диапазоне высоких температур инфракрасным датчикам нет конкуренции. Для измерения в различных диапазонах температур используются различные участки инфракрасного спектра. Так при низких температурах это обычно диапазон длин волн электромагнитного излучения 7 – 14 микрон. В диапазоне средних температур это может быть 3 – 5 микрон. При высоких температурах используется участок о районе 1 микрон. Однако и здесь есть свои особенности, связанные с решением конкретной задачи. Так для измерения температуры тонких полимерных пленок используются датчики, работающих на длинах волн 3,43 или 7,9 микрометров, а для измерения температуры стекла используют датчики, работающие в диапазоне 5 микрон. Для правильного измерения температуры необходимо еще ряд факторов. Прежде всего это излучательная способность. Она связана с коэффициентом отражения простой формулой: E = 1 – R, где Е – излучательная способность, R – коэффициент отражения. У абсолютно черного теля излучательная способность равна 1. У большинства органических материалов, таких как дерево, пластик, бумага, излучательная способность находится в диапазоне 0,8 – 0,95. Металлы, особенно полированные напротив имеют низкую излучательную способность, которая в этом случае будет 0,1 – 0,2. Для правильного измерения температуры необходимо определить и установить излучательую способность измеряемого объекта. Если значения будут выбраны неправильно, то температура будет измеряться неверно. Обычно показания занижаются. Так, если металл имеет излучательную способность 0,2, а на датчике установлен коэффициент 0,95 (он обычно используется по умолчанию), то при наведении на нагретый до 100 С металлический объект датчик будет показывать температуру около 25 С. Корректировать излучательную способность можно определив ее для различных материалов по справочнику, либо измеряя температуру поверхности альтернативным способом, например термопарой, вносить необходимые поправки. Хорошие результаты при не очень высоких температурах дает окраска специальной термостойкой, черной краской измеряемой поверхности. Второй важной характеристикой инфракрасного датчика является оптическое отношение – это отношение расстояния до объекта измерений к размеру области с которой эти измерения ведутся. Например оптическое отношение 10:1 означает, что на расстоянии 10 метров размер площади, с которой ведется измерение температуры составляет 1 метр. Современные инфракрасные датчики температуры имеют оптическое отношение достигающие 300:1. Основные достоинства инфракрасных датчиков температуры: малое время отклика. Это самые быстродействующие датчики температуры. Возможность измерения температуры движущихся объектов. Измерения температуры в труднодоступных и опасных местах. Измерение высоких температур, там, где другие датчики уже не работают. К достоинствам можно отнести то, что отсутствует непосредственный контакт с объектом и соответственно не происходит его загрязнения. Это может быть важно в полупроводниковой промышленности или фармацевтике.

Термометры сопротивления это резисторы, изготовленные из платины, меди или никеля. Это могут быть проволочные резисторы, либо металлический слой может быть напыленным на изолирующую подложку, обычно керамическую или стеклянную. Платина чаще всего применяется в термометрах сопротивления из-за ее высокой стабильности и линейности изменения сопротивления с температурой. Медь используется в основном для измерения низких температур, а никель в недорогих датчиках для измерения в диапазоне комнатных температур. Для защиты от внешней среды платиновые термометры сопротивления помещают в защитные металлические чехлы и изолируют керамическими материалами, такими как оксид алюминия или оксид магния. Такая изоляция снижает так же воздействие вибрации и ударов на датчик. Однако вместе с дополнительной изоляцией растет и время отклика датчика на резкие температурные изменения. Платиновые термометры сопротивления одни из самых точных датчиков температуры. Кроме того, они стандартизированы, что значительно упрощает их использование. Стандартно производятся датчики сопротивлением 100 и 1000 Ом. Изменение сопротивления таких датчиков с температурой дается в любых тематических справочниках в виде таблиц или формул. Диапазон измерений платиновых термометров сопротивления составляет -180 С +600 С. Несмотря на изоляцию, стоит оберегать термометры сопротивления от сильных ударов и вибрации.

Термопары представляют собой две проволоки из различных металлов, сваренных между собой на одном из концов. Термоэлектрический эффект открыл немецкий физик Зеебек в первой половине 19-го века. Он открыл, что если соединить два проводника из разнородных металлов таким образом, что бы они образовывали замкнутую цепь и поддерживать места контактов проводников при разной температуре, то в цепи потечет постоянный ток. Экспериментальным путем были подобраны пары металлов, которые в наибольшей степени подходят для измерения температуры, обладая высокой чувствительностью, временной стабильностью, устойчивостью к воздействию внешней среды. Это например пары металлов хромель-аллюмель, медь-константан, железо-константан, платина-платина/родий, рений-вольфрам. Каждый тип подходит для решения своих задач. Термопары хромель-алюмель (тип К) имеют высокую чувствительность и стабильность и работают до температур вплоть до 1300 С в окислительной или нейтральной атмосфере. Это один из самых распространенных типов термопар. Термопара железо-константан (тип J) работает в вакууме, восстановительной или инертной атмосфере при температурах до 500 С. При высоких температурах до 1500 С используют термопары платина- платина/родий (тип S или R) в керамических защитных кожухах. Они прекрасно измеряют температуру в окислительной, нейтральной среде и вакууме.

Заключение.

Будь то платиновый термометр сопротивления, термопара, инфракрасный датчик, кремниевый датчик или термистор, каждый из них обладает рядом уникальных свойств, позволяющих наилучшим образом решить задачу по измерению температуры. Высокая точность и стабильность отличают платиновые термометры сопротивления. Достоинством кремниевых датчиков так же является высокая точность, пусть и в узком температурном диапазоне. Термисторы обладают высокой чувствительностью и невысокой ценой, что позволяет встраивать их в различные электронные приборы. Инфракрасные датчики температуры позволяют измерить быстропротекающие температурные процессы и объекты с очень высокой температурой. К достоинствам термопар несомненно можно отнести точность и стабильность показаний в широком диапазоне температур, их устойчивость в неблагоприятным воздействиям внешней среды.

Оценить статью

Средняя оценка: 4.1

Как работают датчики температуры и их различные типы. Производство печатных плат и сборка печатных плат

Измерение температуры — это одно, а считывание температуры — другое. Если вы хотите использовать температуру для отслеживания таких вещей, как время, проведенное в магазине, у вас есть работа. В этом сообщении в блоге будут рассмотрены три основных типа датчиков. Потом будет более подробно о каждом.

Все мы используем датчики температуры для контроля дома. Многие из нас даже имеют их в наших автомобилях и грузовиках. Куда бы мы ни пошли, мы с большей вероятностью найдем датчик. Вы можете купить датчики температуры в таких местах, как Amazon. Мы даже используем один из этих DIY-проектов

Что такое датчики температуры?

Это устройство реагирует на изменение температуры, генерируя сигнал. Это может быть аналоговый или цифровой выход, в зависимости от датчика. Существует три основных типа датчиков температуры. Они включают аналоговые, цифровые и термопары.

Отлично подходит для температуры. Но это не типичный датчик температуры, который вы найдете в своем смартфоне.

В большинстве случаев мы измеряем температуру термисторами из оксидов металлов и полупроводников. Мы также называем их МОП-транзисторами. Это связано с тем, что они недороги и просты в использовании.

Аналоговый

Аналоговый датчик температуры измеряет напряжение между двумя точками. Это потому, что они соединяются с землей. Они также имеют опорное напряжение, которое удерживает их на том же потенциале, что и земля (0 В). Они преобразуют температуру в уровень напряжения.

Термопара

Термопара преобразует температуру в одно из двух напряжений. Он делает это путем измерения разницы между двумя терминалами. Разница между этими двумя клеммами заключается в «напряжении термопары». Это дает вам диапазон от 0 В до 200 В или более, измеряемый аналого-цифровым преобразователем. На сегодняшний день это наиболее распространенный тип датчика температуры.

Цифровой

Эти устройства преобразуют температуру в цифровой двоичный выход. Кроме того, они измеряют разницу напряжений между двумя клеммами в устройстве. Он также может измерять текущую разницу.

Одним из распространенных цифровых датчиков является «термистор». Он измеряет сопротивление между двумя клеммами. Он состоит из определенного типа полупроводникового материала.

Наиболее распространенной формой цифрового датчика температуры являются «термисторы». Мы делаем это, добавляя резистор к термопаре.

Что делают датчики температуры?

Датчики температуры представляют собой термометры. Но они дешевле и надежнее стеклянных термометров, которыми мы все пользовались. Это улучшилось, потому что стеклянный термометр может разбиться. К сожалению, через несколько сезонов он также может стать менее точным. Типичным примером является стеклянный термометр возле вашего фермерского дома. Стеклянные термометры не очень точны. Достаточно небольшой разницы температур, чтобы они перестали работать.

Rayming PCB & Assembly  конструируют эти устройства для преобразования «температуры» в цифровые битовые потоки для целей связи. Измеритель температуры зависит от напряжения на диодном реле в качестве основного сигнала. Другие датчики посылают ток через элемент, который создает напряжение. Затем мы измеряем это напряжение с помощью дифференциального усилителя. Затем мы преобразуем его в цифровой сигнал с помощью АЦП (аналогово-цифрового преобразователя).

Многие устройства могут отправлять цифровой сигнал, даже если они не имеют выхода напряжения. Датчик либо отправляет модулированный выходной сигнал, либо отправляет непрерывный аналоговый сигнал.

Наиболее распространенные режимы связи для датчиков температуры:

Непрерывный

Непрерывный режим не требует дополнительного источника питания. Это связано с тем, что датчик не потребляет больше тока от источника питания. Так работает большинство датчиков температуры.

Модулированный

Этот тип связи позволяет датчикам температуры взаимодействовать с другими датчиками температуры. Это датчики, которые могут принимать этот тип сигнала. Когда датчик температуры посылает модулированный сигнал, он включает или выключает его.

Применение датчиков температуры

Мы используем датчики тепла и температуры для мониторинга окружающей среды во многих отраслях промышленности. Например, мы используем датчики температуры в потребительских товарах и следующих областях:

1. Промышленное применение

Мы используем датчики температуры в промышленных приложениях для контроля температуры и мониторинга процессов. Но мы можем использовать его для проверки температуры оборудования и жидкостей.

Датчики температуры дают точные показания температуры даже при высоких или низких температурах. Мы можем использовать их в различных печах, автомобилях, лодках, бассейнах и самолетах.

2. Автомобильные приложения

Мы используем датчики температуры для контроля температуры в автомобильной промышленности. Они выдерживают экстремальные температуры (как горячие, так и холодные). Датчики температуры могут отслеживать температуру наружного воздуха. Он также может отслеживать температуру жидкости, хранящейся в баке автомобиля. Датчики температуры, используемые в этом приложении, включают аналоговые или цифровые датчики на основе термисторов. Это датчики, которые могут обнаруживать как низкие, так и высокие температуры.

3. Научные и лабораторные приложения

Датчики температуры могут отслеживать температуру лабораторного оборудования и процессов. Эти приложения включают спектрофотометры и термоскопы. Кроме того, термопары полезны в научных приложениях. К ним относятся инфракрасная спектроскопия, масс-спектрометрия и металлургия). Они одинаково измеряют температуру как атмосферы, так и вакуума.

4. Медицинское применение

Датчики температуры могут отслеживать температуру в пищевой и фармацевтической промышленности. Кроме того, мы используем датчики в зонах хранения и пунктах перевалки.

5. Базы данных

Мы используем датчики температуры для задач, требующих длительного мониторинга температуры. Некоторые из них включают садоводство и сельское хозяйство. Но мы используем этот тип датчика в тепличной промышленности. Он может выдерживать низкие или высокие температуры.

6. Автоспорт

Мы используем датчики температуры в автомобильных гонках и автоспорте. Они отслеживают температуру топлива, масла и смазочных материалов. Это гарантирует, что они останутся в пределах установленного диапазона во время соревнований.

7. Бытовая техника

Мы используем термостаты для контроля температуры в бытовой и офисной технике. Их можно использовать для отслеживания кондиционеров, холодильников, обогревателей, стиральных машин и вентиляторов.

Термостаты могут поддерживать желаемую температуру. Они выключают или включают прибор для поддержания нужной температуры.

8. Системы HVAC

Мы используем датчики температуры в системах отопления и охлаждения. Они регулируют температуру в наших домах и офисах. Датчики температуры, используемые в этом приложении, могут выдерживать высокие температуры. Мы делаем их из специальных материалов. В результате они не плавятся даже после длительного воздействия экстремальных температур. Поэтому они могут противостоять высоким температурам.

Существует множество датчиков температуры, предназначенных для этого применения. Они включают

Ртутные стеклянные термометры,

Соленоидные термометры,

Термисторные датчики температуры,

Биметаллические термометры,

Электронные термометры.

9. Транзит

Датчики температуры отслеживают температуру топлива, масла и смазочных материалов в транспортных средствах. Они также используются как часть системы управления двигателем. Они прилипают к температуре (например, дизельные двигатели).

10. Нефтегазовая промышленность

Мы используем датчики температуры в нефтегазовой промышленности. Они отслеживают температуру топлива, мазута, сжиженного природного газа и углеводородов. Мы также можем использовать их в каротажных приложениях. Они определяют давление в скважине, измеряя температуру жидкости, протекающей через скважину.

Как работает датчик температуры?

Большинство людей используют датчики температуры для измерения тепла. Во-первых, они производят их из материалов, которые могут преобразовывать тепло в электричество. Затем он прекращает подачу сигнала датчика в систему. Основной принцип работы термодатчика

1. Теплота пропорциональна количеству тепла, выделяемому объектом.

2. Материал, температура которого изменяется. При этом объект пропорционально изменению температуры действует как датчик.

3. Термистор помогает датчику температуры преобразовывать тепло в электрические сигналы. Он работает как резистор, который имеет сопротивление электричеству. Таким образом, он показывает изменение сопротивления при изменении температуры.

4. Датчик температуры обычно использует принцип теплового сопротивления. Термическое сопротивление – это свойство теплопередачи, которое изменяется при изменении температуры.

Датчик температуры подключается к системе с помощью кабеля общего пользования. Иногда мы называем это кабелем для измерения температуры. Кабель датчика температуры состоит из термисторов для преобразования изменений температуры в электрические сигналы.

Состоит из магнитного материала (обычно железа). Вы также можете найти электрический материал в кабеле датчика температуры. Когда происходит падение температуры, магнитный материал притягивает больше потока. Этот поток проходит через него. Электрический сигнал, отправляемый в систему, относится к тому, сколько напряжения проходит через датчик. Это также относится к преобразовательным элементам кабеля для измерения температуры.

Тепловой расчет и измерение

Тепловой расчет или системы теплового потока мы называем теплотехническим проектированием. Мы можем использовать их для передачи энергии в качестве теплотехники. Термический анализ можно разделить на статистический и научный. Статистический анализ позволяет отслеживать температуру системы теплопередачи. Он использует обычные наблюдения. Итак, в научном анализе используются различные методы компьютерного моделирования. Он оценивает свойства подсистем или систем теплового потока.

Измерение температуры

Самым основным типом измерения температуры является термометр. Это прибор, измеряющий температуру. Вы можете сделать это, измерив другие свойства объекта, с которым он соприкасается. Распространенным типом термометра является ртутный стеклянный термометр. Он использует принцип расширения и сжатия ртути для измерения температуры.

Мы также используем соленоидные термометры (также называемые платино-иридиевыми термометрами). Они имеют уникальный дизайн. Ток проходит через две катушки соленоида, разделенные определенным промежутком. Когда температура жидкости повышается, поток тока увеличивается. Так, расстояние между витками уменьшается и наоборот.

Термопары — еще один тип термометров, используемых для точных измерений. Они имеют уникальный дизайн. В нем используются два разных типа металла с высокой разностью потенциалов между ними. При любом изменении температуры напряжение изменяется в равной пропорции. Величина полученного напряжения зависит от величины тока. Он проходит через два типа металла и зависит от разницы их температур.

Типы датчиков температуры

На рынке представлены различные типы датчиков температуры. Мы используем такие датчики во многих экологических, медицинских, аэрокосмических, автомобильных и электронных приложениях.

Наиболее распространенными типами датчиков температуры являются

1. Датчики температуры контактного типа

Датчики температуры контактного типа наиболее часто используются в промышленности. Они имеют уникальную конструкцию, в которой используется тепловой контакт между двумя металлами. В результате металлы имеют свои определенные температуры. Когда вы приводите их в соприкосновение, получаете электрический сигнал из-за термистора. В результате они могут обнаруживать температуру, давление, уровень и другие физические изменения.

2. Датчики температуры бесконтактного типа

Датчики температуры бесконтактного типа также популярны. Они имеют уникальную конструкцию для измерения электромагнитного излучения. Это излучение, испускаемое объектом при изменении температуры. Мы делаем измерение, используя катушку с проволочной защитой, используя экран из железа или никеля. Это материал, который поглощает излучение объекта. Затем. Он генерирует электрический ток. Существует несколько типов датчиков температуры бесконтактного типа

а. Термисторные датчики температуры

Мы используем термисторные датчики температуры в приложениях. Источник тепла не находится в физическом контакте с объектом, например печи, топки, газовые горелки. Термисторы могут измерять температуру в удаленном месте. Датчики температуры доступны для различных диапазонов температур и значений сопротивления.

б. Термостаты Датчики температуры

Термостат представляет собой датчик температуры. Он отключает подачу электроэнергии к оборудованию, когда оно достигает наибольшей температуры. Термовыключатель работает по принципу используемых в нем биметаллических материалов. Эти материалы обладают свойством расширения и сжатия при изменении температуры. Биметаллическая полоса состоит из двух металлов (обычно железа и другого материала). Они имеют разные свойства расширения, то есть разные скорости расширения под воздействием тепла.

в. Резистивные датчики температуры (RTD)

Мы используем эти датчики в промышленности. Это применимо, когда источник тепла не находится в физическом контакте с объектом. Есть два типа этих датчиков температуры

i. Твердотельные RTD (SSRTD)

Сопротивление твердотельных RTD уменьшается при повышении температуры. Таким образом, эти датчики температуры доступны в различных диапазонах рабочих температур. Также эти датчики температуры могут работать в погруженном состоянии через воду или масло.

ii. Керамические RTD (CRTD)

Сопротивление керамических RTD уменьшается при повышении температуры. Таким образом, эти датчики температуры доступны в различных диапазонах рабочих температур. Вы также можете найти их с различными значениями сопротивления.

д. Термопары

Мы используем термопары в приложениях, где источник тепла находится в контакте с объектом. Примеры включают печи, газ и горелки. Действие сопротивления термопары зависит от разницы температур между открытыми частями. Термопары доступны во многих материалах и различных диапазонах рабочих температур.

эл. Термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)

Как следует из названия, эти термисторы имеют отрицательный температурный коэффициент. По мере снижения температуры значение сопротивления термистора NTC увеличивается. Они доступны в различных типах и могут измерять экстремальные температуры.

Термоэлектрические (ТЭ) датчики температуры работают на основе эффекта Пельтье. Это также зависит от количественной теории теплового потока между двумя точками соединения. Мы находим их в однофазном материале. Это когда между ними есть разность потенциалов. Одна точка соединения нагревается, а другая охлаждается.

ф. Полупроводниковые датчики

Эти датчики температуры могут измерять температуру с помощью полупроводников. Мы можем использовать их в силовой электронике, управлении процессами и автоматизации. Такие встроенные датчики применимы в различных отраслях промышленности. Примеры этого датчика включают

Модель ETT-10V Датчик температуры с вибрирующим проводом

Этот датчик с вибрирующей проволокой использует эффект Пельтье для измерения температуры. Датчик состоит из очень тонких спиральных проводов. Он имеет разные металлы с низкими значениями напряжения. Это связано с тем, что они имеют уникальный дизайн. Это расчетное изменение значения сопротивления пропорционально изменению температуры. Это происходит при повышении температуры. В результате получается вибрация катушки, за счет которой вырабатывается электрический сигнал.

Датчик термистора сопротивления модели ETT-10TH

2 Вы найдете его внутри толстостенной стеклянной трубки с металлическим экраном вокруг нее. Металлический экран помогает предотвратить попадание внешних вибраций на датчик. Это снижает погрешность при измерении из-за внешних изменений температуры.

Мы используем GPS в системах мониторинга для различных целей. Они включают в себя автоматизацию, безопасность и безопасность. Они применимы во многих отраслях промышленности. Мы можем использовать их в любой среде, от улицы до помещения. Датчики GPS обеспечивают точные измерения скорости, местоположения, направления и т. д.

Датчик температуры RTD модели ETT-10PT Датчик температуры ETT-10 может измерять температуру. Он использует помощь определенного типа резистора, известного как RTD. Работает по принципу эффекта Пельтье. Зонд состоит из двух тонких скрученных проводов из двух разных металлов. Когда мы прикладываем к ним разность потенциалов, один провод нагревается. Другой охлаждается. Следовательно, он дает электрический сигнал из-за эффекта Пельтье.

Термопара Encardio-Rite

Термопара Encardio-Rite представляет собой бесконтактный датчик температуры, используемый в целях безопасности. Датчик состоит из двух металлов с разными значениями коэффициента при нагреве. Эти металлы – медь и серебро. Так, сопротивление металла уменьшается с повышением температуры. Это зависит от знания значения генерируемого напряжения. Мы используем его, чтобы получить расстояние между двумя точками и измерить температуру объектов.

3. Твердотельные датчики температуры

Твердотельные датчики температуры полезны в промышленности. Они помогают в нефизических источниках тепла, таких как печи и топки. Им нужен мощный источник питания и измерение температуры. Этот тип датчика состоит из двух типов

i. Датчики с нагревательным элементом (HES)

Мы используем эти датчики в промышленности. Источник тепла не находится в физическом контакте с объектом. К ним относятся печи и духовки. Они состоят из проволоки с прикрепленной к ней термопарой. Провод подает электрический сигнал всякий раз, когда он нагревается из-за эффекта Пельтье. Измеряем их усилителем в датчике. Он имеет только одну входную клемму и одну выходную клемму.

ii. Термопара

Термопара состоит из двух проводов с разными металлами. Их значение сопротивления варьируется в зависимости от температуры, которой вы их подвергаете. Это обеспечивает изменение значения напряжения при изменении сопротивления. Мы используем эти датчики в различных отраслях промышленности. Области применения включают силовую электронику, управление процессами, автоматизацию и т. д.

На что обратить внимание при выборе датчика температуры

1. Температурная чувствительность

Чувствительность сообщает нам диапазон температуры, который датчик может считать. Иногда мы называем их точностью по дальности. Это измеряет способность датчика реагировать на изменения температуры. Высокая чувствительность означает считывание небольших изменений температуры. Низкая чувствительность означает считывание больших изменений температуры.

Например, размещение датчика в более холодных условиях требует большей мощности. Это связано с тем, что термистор имеет меньшее сопротивление при более высоких температурах.

2. Диапазон температур

Датчики бывают разных типов в зависимости от применения. Например, в промышленности или медицине датчики имеют разные температурные диапазоны. Например, термистор имеет диапазон от нуля до двух тысяч градусов по Фаренгейту. Так, термометр сопротивления охватывает диапазон температур от 10 до 100 °C (51–212 °F).

3. Диапазон рабочих температур питания

Диапазон рабочих температур питания — это температура, которую может выдержать датчик. Это помогает ему не иметь значительного снижения производительности. Обычно мы выражаем ее как максимальную рабочую температуру (в °C).

4. Точность и стабильность

Точность — это точность, с которой датчик может считывать определенную температуру. Он должен быть достаточно высоким, чтобы удовлетворить потребности приложения. Стабильность относится к тому, насколько хорошо датчик будет считывать одну и ту же температуру через некоторое время. Мы обычно выражаем это как дрейф.

5. Тип выхода

Датчики выдают выходной сигнал, связанный с температурой различными способами. Но чаще всего это происходит с помощью аналогового напряжения по сравнению с точкой срабатывания. Поэтому мы используем его как индикатор для цифрового использования.

6. Размер и упаковка

Электронные компоненты, используемые в датчиках, обычно имеют небольшие размеры. Многие из них представляют собой транзисторы или интегральные схемы. Итак, мы должны знать, какого размера будет датчик, чтобы определить размер схемы, необходимой для взаимодействия с ним.

7. Упаковка

Большинство датчиков поставляются в стандартной упаковке. Они состоят из пластикового футляра и катушки для удобной транспортировки и хранения. Если вы сомневаетесь в доступном типе упаковки, см. инструкцию к датчику. Вы найдете информацию производителя о датчиках. Вы также можете связаться с ними, чтобы узнать их конкретные технические характеристики.

Заключение

Датчики температуры — это электронные устройства, которые предоставляют информацию, связанную с температурой. К ним относятся термисторы, термопары и термометры сопротивления. Термистор и термопара являются двумя основными датчиками температуры, используемыми в различных приложениях. Мы используем термистор, чтобы показать температуру поверхности. Кроме того, мы используем термопару для измерения температуры в переходе. Оба типа датчиков очень эффективны в определении температуры. Это их приложения. Но воображение — единственное, что их ограничивает. Термистор представляет собой датчик твердотельного типа. Термопара представляет собой датчик типа электрического перехода. Он использует небольшой кусок металла в качестве элемента сопротивления.

К выбору датчика следует подходить с особой тщательностью. Больше всего учитывайте точность и стабильность. Найти, идентифицировать и купить их может быть довольно сложно.

Датчик температуры: различные типы с примерами

Типы датчиков температуры

Наиболее часто измеряемым физическим параметром является температура как в технологических процессах, так и в лабораторных условиях. Точные измерения являются важной частью успеха. Точные измерения необходимы для многих приложений, таких как медицинские приложения, исследования материалов в лабораториях, исследования электронных или электрических компонентов, биологические исследования и геологические исследования. Чаще всего датчики температуры используются для измерения температуры в цепях, управляющих различным оборудованием.

В настоящее время на рынке используются различные типы датчиков температуры, включая термометры сопротивления (RTD), термопары, термисторы, инфракрасные датчики и полупроводниковые датчики. Каждый из них имеет определенные рабочие параметры. Эти датчики бывают разных видов, но у них есть одна общая черта: все они измеряют температуру, воспринимая изменение физических характеристик.

Что такое датчик температуры?

Датчик температуры

Датчик температуры – это устройство, обычно RTD (датчик температуры сопротивления) или термопара, которое собирает данные о температуре от определенного источника и преобразует данные в понятную для устройства или наблюдателя форму. Датчики температуры используются во многих приложениях, таких как контроль окружающей среды в системах высокого напряжения и переменного тока, на предприятиях пищевой промышленности, в медицинских устройствах, при работе с химическими веществами, в автомобильных системах контроля и управления и т. д.

Наиболее распространенным типом датчика температуры является термометр, который используется для измерения температуры твердых тел, жидкостей и газов. Это также распространенный тип датчика температуры, который в основном используется в ненаучных целях, поскольку он не так точен.

Типы датчиков температуры

Существуют различные типы датчиков температуры, чувствительность которых зависит от сферы их применения. Существуют следующие типы датчиков температуры:

• Термопары
• Резисторные датчики температуры
• Термисторы
• Инфракрасные датчики
• Полупроводники
• Термометры

Термопары

Термопары

Датчик термопары является наиболее часто используемым датчиком температуры и обозначается аббревиатурой ТС. Этот датчик чрезвычайно прочный, недорогой, с автономным питанием и может использоваться на больших расстояниях. Существует множество типов датчиков температуры, которые имеют широкий спектр применения.

Термопара — это устройство измерения напряжения, которое показывает температуру путем измерения изменения напряжения. Он состоит из двух разных металлов: открытого и закрытого. Эти металлы работают по принципу термоэлектрического эффекта. Когда два разнородных металла производят напряжение, между двумя металлами существует тепловая разница. При повышении температуры выходное напряжение термопары также увеличивается.

Этот датчик термопары обычно запечатан внутри керамического экрана или металла, который защищает его от различных сред. Некоторые распространенные типы термопар включают K, J, T, R, E, S, N и B. Наиболее распространенным типом термопар являются термопары типа J, T и K, которые доступны в готовых формах.

Важнейшим свойством термопары является нелинейность – выходное напряжение термопары не линейно по отношению к температуре. Таким образом, для преобразования выходного напряжения в температуру требуется математическая линеаризация.

Резисторный датчик температуры (RTD)

Резисторный датчик температуры (RTD)

Датчик RTD является одним из самых точных датчиков. В резисторном датчике температуры сопротивление пропорционально температуре. Этот датчик изготовлен из платины, никеля и меди. Он обладает широким диапазоном возможностей измерения температуры, поскольку его можно использовать для измерения температуры в диапазоне от -270°C до +850°C. Для правильной работы RTD требуется внешний источник тока. Однако ток нагревает резистивный элемент, вызывая погрешность измерения температуры. Ошибка рассчитывается по этой формуле:

Дельта T=P*S

Где «T» — температура, «P» — квадрат произведенной мощности, а «S» — градус C/млн. ватт

Существуют различные методы измерения температуры. с помощью этого RTD. Они бывают двухпроводными, трехпроводными и четырехпроводным методом. В двухпроводном методе ток подается через RTD для измерения результирующего напряжения. Этот метод очень прост в подключении и реализации; и главный недостаток – сопротивление выводов является той частью измерения, которая приводит к ошибочным измерениям.

Трехпроводной метод аналогичен двухпроводному, но третий провод компенсирует сопротивление провода. В четырехпроводном методе ток подается на один набор проводов, а напряжение измеряется на другом наборе проводов. Этот четырехпроводный метод полностью компенсирует сопротивление выводов.

Термисторы

Термисторы

Другим типом датчика является термисторный датчик температуры, который является относительно недорогим, адаптируемым и простым в использовании. Он меняет свое сопротивление при изменении температуры, как датчик RTD. Термисторы изготовлены из марганца и оксидов никеля, что делает их восприимчивыми к повреждениям. Итак, эти материалы называются керамическими. Этот термистор обеспечивает более высокую чувствительность, чем резисторные датчики температуры. Большинство термисторов имеют отрицательный температурный коэффициент. Это означает, что при повышении температуры сопротивление уменьшается.

Термометры

Термометры

Термометр — это устройство, используемое для измерения температуры твердых тел, жидкостей или газов. Название «термометр» состоит из двух слов: «термо» — означает тепло, а «метр» — измерять. В стеклянной трубке термометра находится жидкость, представляющая собой ртуть или спирт. Объем термометра линейно пропорционален температуре – при повышении температуры увеличивается и объем термометра.

При нагревании жидкость расширяется внутри узкой трубки термометра. Этот термометр имеет калиброванную шкалу для индикации температуры. На термометре рядом со стеклянной трубкой нанесены цифры, обозначающие температуру, когда линия ртути находится в этой точке. Температуру можно записывать в следующих шкалах: Фаренгейта, Кельвина или Цельсия. Поэтому всегда желательно отметить, по какой шкале откалиброван термометр.

Полупроводниковые датчики

Полупроводниковые датчики

Полупроводниковые датчики представляют собой устройства в виде ИС. В народе эти датчики известны как датчик температуры ИС. Они подразделяются на различные типы: датчик температуры с токовым выходом, датчик температуры с выходом напряжения, кремниевый датчик температуры с резистивным выходом, диодные датчики температуры и датчик температуры с цифровым выходом. Существующие полупроводниковые датчики температуры обеспечивают высокую линейность и высокую точность в рабочем диапазоне от примерно 55°C до +150°C. Тем не менее, AD59Датчики температуры 0 и LM35 являются наиболее популярными датчиками температуры.

ИК-датчик

ИК-датчик

ИК-датчик — это электронный прибор, который используется для определения определенных характеристик окружающей среды путем излучения или обнаружения ИК-излучения. Эти датчики являются бесконтактными датчиками. Например, если вы держите ИК-датчик перед своим столом, не устанавливая никакого контакта, датчик определяет температуру стола на основе его излучения. Эти датчики подразделяются на два типа, такие как тепловые инфракрасные датчики и квантовые инфракрасные датчики.

Итак, речь идет о разных типах датчиков температуры. Стоимость датчика температуры зависит от вида работ, для которых он предназначен. Однако точность датчика будет определять цену. Итак, стоимость зависит от точности датчика температуры.