Temperatur sensolları: Nələrdir? (Növləri və misllər)

Sıcaklık Dönüştürücü Nedir?

Bir Sıcaklık Dönüştürücü termal bir niceliği mekanik enerji, basınç ve elektrik sinyalleri gibi fiziksel niceliklere dönüştüren cihazdır. Örneğin, termokupl durumunda, terminal arasında sıcaklık farkı nedeniyle elektrik potansiyel farkı oluşur. Bu nedenle, termokupl bir sıcaklık dönüştürücüsüdür.

Sıcaklık Dönüştürücülerinin Ana Özellikleri

• Girişlerine her zaman termal nicelikler verilir

• Genellikle termal nicelikleri elektriksel niceliklere dönüştürürler

• Genellikle sıcaklık ve ısı akışının ölçümünde kullanılırlar

Sıcaklık Dönüştürücülerinin Temel Şeması

Sıcaklık dönüştürücülerinin temel şeması aşağıdaki adımlarda verilmiştir
Algılama Elemanı.

Sıcaklık dönüştürücülerinde algılama elemanı, sıcaklık değişimine bağlı olarak özelliklerinin değiştiği elemandır. Sıcaklık değiştiğinde, elemanın belirli bir özelliğinde de karşılık gelen bir değişiklik olur.

Örneğin – Bir Dirençli Sıcaklık Algılayıcısında (RTD) algılama elemanı Platin metali olabilir.

Algılama Elemanı Seçimi İçin İstenilen Koşullar

• Malzemenin birim direnci başına birim sıcaklık değişimi oranı büyük olmalıdır

• Malzeme yüksek bir direnç değerine sahip olmalı, böylece inşa edilmesi için minimum hacimde malzeme kullanılmalıdır

• Malzemenin sıcaklıkla sürekli ve istikrarlı bir ilişkisi olmalıdır

• Dönüştürme Elemanı
  Bu, algılama elemanın çıktısını elektriksel niceliğe dönüştüren elemandır. Algılama elemanın özelliklerindeki değişiklik, onun çıktısı olarak kabul edilir. Algılama elemanın özelliğindeki değişikliği ölçer. Dönüştürme elemanın çıktısı, termal niceliğin değişikliğini temsil eden bir çıktıya kalibre edilir.

Örneğin – Termokupl'da iki terminal arasında oluşan potansiyel fark voltmetre ile ölçülür ve kalibrasyon sonrası oluşan gerilim değeri sıcaklık değişikliğini gösterir.

Sıcaklık Dönüştürücülerinin Türleri

Temaslı Sıcaklık Sensörleri

Bu tür sensörlerde, algılama elemanı termal kaynağın doğrudan temasındadır. Isı transferi için iletkenliği kullanırlar.

Temassız Sıcaklık Sensörleri

Temassız bir sıcaklık sensöründe, eleman termal kaynağın doğrudan temasında değildir (temassız gerilim test cihazı veya gerilim kalemi benzeri). Temassız sıcaklık sensörleri ısı akışı için konveksiyon prensibini kullanır. Genellikle kullanılan çeşitli sıcaklık dönüştürücüler aşağıda açıklanmıştır:

Termenizör

Terminizör kelimesi, Termal Direnç anlamına gelir. Bu isim, bu cihazın direncinin sıcaklık değişimiyle birlikte değiştiği anlamına gelir. Yüksek hassasiyetleri nedeniyle genellikle sıcaklık ölçümünde yaygın olarak kullanılırlar. Genellikle ideal sıcaklık dönüştürücü olarak adlandırılırlar. Termenizörler genellikle metalik oksitlerin karışımı ile oluşturulurlar.

Terminizörlerin Özellikleri

• Negatif Termal Katsayıya sahiptir, yani terminizörün direnci sıcaklık arttıkça azalır

• İleriye doğru yarıiletken malzemelerden yapılmıştır

• Daha hassas olup, RTD'ler (Dirençli Sıcaklık Algılayıcılar) ve Termokupller'den daha hassastır

• Direnci 0.5Ω ile 0.75 MΩ arasında değişir

• Genellikle -60°C ile 15°C arasındaki sıcaklık ölçüm aralığında kullanılırlar.

Dirençli Sıcaklık Algılayıcılar

Başka bir tür sıcaklık dönüştürücüsü Dirençli Sıcaklık Algılayıcı veya RTD'dir. RTD'ler, platin, bakır veya nikel gibi yüksek safiyetli iletken metallerin bir bobine sarılıp, sıcaklık değişimine bağlı olarak elektrik direnci değiştirerek çalışan hassas sıcaklık sensörleridir, terminizör ve termokupller gibi.

Direnci aşağıdaki ilişki ile değişir,

R = Belirli bir sıcaklıkta elemanın direnci
α = Elemanın termal katsayısı
Ro = 0°C'de elemanın direnci

RTD'lerin Ana Özellikleri

• Terminizörler ve termokupller göre çok daha hassas ve ucuzdur

• -182.96°C ile 630.74°C arasındaki sıcaklıkları ölçebilir

Termokupller

Termokupller, genellikle bakır ve sabitkan gibi farklı metallerin iki ucu birleştirilerek oluşturulan sıcaklık dönüştürücülerdir. Bir ucu sabit sıcaklıkta tutulan referans (Soğuk) ucu, diğer ucu ise ölçüm (Sıcak) ucu olarak adlandırılır. İki uç farklı sıcaklıklarda olduğunda, uçlar arasında bir gerilim geliştirilir ve bu gerilim sıcaklık ölçümü için kullanılır.

Termokupllerin Prensibi

İki metalin (bakır ve sabitkan gibi) uçları birbirine bağlandığında, aralarında bir potansiyel fark ortaya çıkar. Bu fenomen, iletken tel boyunca bir sıcaklık gradyanı oluşarak bir emf ürettiği için Seebeck etkisi