Teplotní senzory fungují tak, že poskytují údaje prostřednictvím elektrických signálů. Senzory se skládají ze dvou kovů, které generují elektrické napětí nebo odpor, když dojde ke změně teploty měřením napětí na svorkách diody. Při zvýšení napětí se zvýší i teplota.
Teplotní senzory jsou zařízení, která poskytují čitelné měření teploty prostřednictvím elektrického signálu. Nejzákladnějším způsobem měření teploty je použití teploměru; toto měří, jak je něco horké nebo studené. Díky pokroku v technologii máme nyní přístup k řadě teplotních senzorů, které jsou mnohem přesnější.
Teplotní senzory jsou mimořádně výhodné a nezbytné pro širokou škálu aplikací. Ve skutečnosti je dokonce můžete používat častěji, než si myslíte! Používají se pro mikrovlnné trouby, chladničky a ohřívače vody ve vaší domácnosti. Teplotní čidla se používají i v terénu; například teploměry hrají zásadní roli v geotechnickém monitorování a obnovitelné energii.
Tento článek vysvětlí, jak fungují teplotní senzory, různé typy senzorů a nejběžnější aplikace, které se používají.
Jak fungují teplotní senzory?
Teplotní senzory měří teplotu pomocí elektrických signálů. Obsahují dva kovy, které při změně teploty generují elektrické napětí nebo odpor.
Senzor hraje zásadní roli při udržování specifické teploty pro různá průmyslová odvětví, včetně lékařských aplikací, systémů HVAC a elektrických spotřebičů v našich domácnostech. Teplotní senzory jsou rozhodující pro přesnost a řízení teploty v průmyslových odvětvích, jako jsou tato.
Snímače teploty pracují na principu měření napětí na svorkách diody. Při zvýšení napětí se zvýší i teplota, po které pak následuje pokles napětí mezi vývody tranzistoru a emitorem (v diodě).
Senzory se dodávají v různých typech, které jsou rozděleny do kategorií na základě jejich připojení. Pokud jde o teplotní senzory, existují dvě hlavní kategorie v závislosti na typu používané aplikace nebo odvětví, ve kterém pracujete:
Kontaktní snímače teploty
Kontaktní teplotní senzory měří stupeň tepla nebo chladu předmětu nebo látky prostřednictvím přímého kontaktu. Obecně se používají k detekci širokého rozsahu teplot v různých pevných látkách, kapalinách nebo plynech.
Bezkontaktní snímače teploty
Tyto měřiče teploty nejsou nikdy v přímém kontaktu s předmětem nebo látkou, proto jsou široce používány v nebezpečných prostředích, jako jsou elektrárny. Měří, jak je něco horké nebo studené prostřednictvím záření emitovaného zdrojem tepla.
Abychom pochopili, jak teplotní senzory fungují, níže se podíváme na každý typ teplotního senzoru hlouběji.
Různé typy snímačů teploty
Abychom pochopili, jak teplotní senzory fungují, jsou kontaktní a bezkontaktní teplotní senzory dále rozděleny do následujících typů:
Teploměr
Když přemýšlíme o teplotě, všichni víme, jak měřit teplotu teploměrem, zejména skleněným teploměrem naplněným rtutí, který jste pravděpodobně používali na střední škole. V současné době je však k dispozici mnoho typů teploměrů.
Bimetalové teploměry jsou typem kontaktního snímače teploty, který se skládá z připojeného měřidla a stonku. Špička snímače obsahuje pružinu, která je umístěna uvnitř snímacího konce stonku, který se připojuje k tyči vedoucí k jehle měrky. Pohyb snímací cívky při působení tepla způsobí, že se ručička měřidla pohne a zobrazí naměřenou teplotu.
Plynové a kapalinové teploměry jsou také typem kontaktního snímače teploty, který funguje podobně jako bimetalové teploměry; mají však žárovku, která je buď naplněna plynem nebo kapalinou. Baňka je umístěna uvnitř snímacího konce sondy, která při zahřátí expanduje plyn nebo ohřívá kapalinu, což signalizuje připojené tyči pohyb jehly a zobrazuje údaj o teplotě.
Termostat
Termostaty jsou typem kontaktního teplotního senzoru, který obsahuje bimetalický pásek obsahující dva různé kovy (hliník, nikl, měď nebo wolfram).
Právě rozdíl v koeficientu lineární roztažnosti obou kovů vytváří mechanický ohybový pohyb při působení tepla.
Termistory
Termistory nebo tepelně citlivé odpory mění svůj fyzický vzhled, když dojde ke změně teploty. Skládají se z keramických materiálů (oxidy niklu nebo manganu/kobaltu potažené sklem), které umožňují snadnou deformaci.
Většina termistorů má záporný teplotní koeficient (NTC). To znamená, že když dojde ke zvýšení teploty, jejich odpor se sníží. Některé termistory však mají kladný teplotní koeficient (PTC); když teplota stoupá, odpor se zvyšuje.
Termočlánky
Termočlánky jsou jedním z nejběžnějších teplotních senzorů díky své spolehlivosti, přesnosti, citlivosti, jednoduchosti a širokému rozsahu teplot.
Mají dva dráty, které obsahují dva různé kovy (např. měď a konstantan), které se spojují ve dvou různých bodech a vytvářejí křižovatku. Jeden bod je známý jako „studený spoj“, udržovaný na určité teplotě, a druhý je známý jako „horký spoj“. Je to napětí mezi dvěma vodiči, které zaznamenává změnu teploty.
Termočlánky nemusí být tak přesné jako odporové teplotní detektory (RTD); jsou však mnohem levnější a mají široký teplotní rozsah (-200 °C – 1750 °C).
Termistor se záporným teplotním koeficientem (NTC).
NTC termistor je citlivý teplotní senzor, který reaguje na velmi malé změny teploty a poskytuje vysokou přesnost a obrovský odpor i při nízkých teplotách. NTC termistory mají rozsah -50 °C až 250 °C. Jakmile se teplota začne zvyšovat, odpor rychle klesá. Je důležité poznamenat, že kvůli velkému odporu a rychlému odrazu vyžadují NTC termistory linearizaci.
Polovodičový snímač teploty
Polovodičové teplotní senzory (také známé jako IC senzory) mají duální integrovaný obvod (IC) obsahující dvě podobné diody. Teplotu měří diody a teplotně citlivé napětí. Tyto snímače poskytují přiměřeně lineární výstup; jsou však méně přesné mezi 1 a 5 °C.
Polovodičové senzory jsou ideální pro vestavěné aplikace, ale na rozdíl od jiných teplotních senzorů nejsou jejich elektrické a mechanické vlastnosti tak robustní jako termočlánky a RTD.
Odporové teplotní detektory (RTD)
Odporové teplotní detektory (RTD), také známé jako odporové teploměry, jsou typem teplotního senzoru, který poskytuje velmi přesná měření. Jsou vyrobeny z vysoce čistých vodivých kovů (platina, měď nebo nikl), které jsou navinuty do cívky. Jejich elektrický odpor je podobný termistorovému teplotnímu čidlu.
Platinové RTD jsou nejpřesnější, a proto jsou dražší. Ve společnosti Atlas Scientific věříme v poskytování nejkvalitnějších a nejpřesnějších měřicích nástrojů, a proto jsou všechny naše teplotní senzory vyrobeny z platiny třídy A.
Model PT-1000 snímač teploty
Sonda Atlas Scientific PT-1000 je platinová teplotní sonda RTD třídy A s vysokou čistotou a silným kabelem ze silikonové pryže. Špička z nerezové oceli 304 rychle odvádí teplo z okolního prostředí do platinového senzoru uvnitř, což vám poskytuje nízkou latenci a vysokou přesnost měření.
Máme také teplotní sadu Micro PT-100 navrženou pro mikrofluidní a další aplikace v malém prostoru.
Specifikace snímače teploty PT-1000
| Typ senzoru | PT-1000 Třída A platina RTD |
| Rozsah | -200 ° C – 850 ° C |
| Přesnost | +/- (0.15 + (0.002*t)) |
| Materiál těla | Silikonová guma |
| Kabel | 81 cm (32 ”) |
Protože RTD jsou pasivní zařízení, nevytvářejí výstup samy o sobě. Externí zařízení, jako je obvod EZO-RTD, se používá k měření odporu snímače, generování napětí a poskytování přesných údajů o teplotě.
Jaké aplikace používají teplotní senzory?
Teplotní senzory jsou extrémně užitečné pro různá průmyslová odvětví, aby uspokojily jak komerční, tak spotřebitelské potřeby. Níže jsou uvedeny nejběžnější aplikace, které používají teplotní senzory.
Lékařské aplikace
Teplotní senzory se používají pro rychlé a přesné měření teploty pacienta. Používají se také v zobrazovacích přístrojích MRI a přenosných ultrazvukových skenerech.
Elektrické spotřebiče v našich domovech
Teplotní senzory se používají v mnoha elektrických spotřebičích, o kterých jste pravděpodobně nevěděli. Nacházejí se v chladničkách pro uchování potravin a nápojů v chladu, v troubách pro vaření potravin na specifická teplo a v klimatizacích/nástěnných topidlech. Nacházejí se také v nabíječkách baterií, aby se zabránilo nedostatečnému nabíjení a přebíjení elektrických spotřebičů.
Těžba ropy
Teplotní senzory jsou zásadní pro bezpečné a efektivní postupy v průmyslu těžby ropy. Olejové vrtačky jsou vybaveny vestavěnými teplotními senzory, které upozorní pracovníky, když potřebují přestat vrtat.
Vozidla
Teplotní senzory se nacházejí v chladičích uvnitř různých vozidel. Ty vás varují, pokud se teplota motoru příliš zahřeje, což zabrání překročení teplotního limitu motoru. Používají se také v nastavení klimatizace, což vám umožní ochladit nebo ohřát vnitřek vozidla.
Systémy HVAC
Systémy HVAC vyžadují teplotní senzory, které zajistí optimální teplotu pro konkrétní místnost nebo budovu. Jsou také užitečné pro detekci netěsností, jako jsou klimatizační jednotky.
Obnovitelná energie
Obnovitelné zdroje energie vyžadují ke svému fungování efektivní výrobu energie; proto jsou při regulaci a měření teploty závislé na teplotních senzorech. Teplotní senzory jsou vyžadovány pro větrné turbíny, aplikace spalování biomasy, solární čerpadla a geotermální monitorování.
Chemický průmysl
Chemický průmysl používá vysoce kvalitní a účinné teplotní senzory k měření extrémně vysokých teplot při chemických reakcích.
Integrované obvody
Integrované obvody se nacházejí ve stolních počítačích, noteboocích, mobilních telefonech a dalších elektronických zařízeních, která denně používáme. Aby nedocházelo k přehřívání, jsou závislé na integrovaných křemíkových snímačích teploty.
Sčítání teplotních senzorů
Teplotní senzory najdeme v našem každodenním životě, ať už u vás doma nebo v průmyslu, ve kterém pracujete. Teplotní senzory se skládají ze dvou kovů, které generují elektrické napětí nebo odpor, když dojde ke změně teploty měřením napětí na svorkách diod.
Teplotní senzory se dodávají v mnoha typech v závislosti na použitém průmyslu nebo aplikaci, nicméně odporové teplotní detektory (RTD) jsou nejoblíbenější, protože mají velmi přesná měření.
Pokud si nejste jisti, který teplotní senzor bude nejlépe vyhovovat vašim potřebám, neváhejte se obrátit na špičkový tým společnosti Atlas Scientific.
