Lõikelised transdusorid: Mida need on? (Tüübid & näited)
Mis on temperatuuri transduktor?
Temperatuuri transduktor on seade, mis teisendab soojuse füüsikalisest suurusest, näiteks mehaanilise energiaga, rõhu või elektriliste signaalide jne. Näiteks termopaar toodab sellel ekraanil elektroonilise pingevahetuse temperatuurierinevuse tõttu. Seega on termopaar temperatuuri transduktor.
Temperatuuri transduktorite peamised omadused
Nende sisendiks on alati soojuslikud suurused
Need tavaliselt teisendavad soojuslikku suurust elektriliseks suuruseks
Need kasutatakse tavaliselt temperatuuri ja soojuse voogu mõõtmiseks
Temperatuuri transduktorite põhiskema
Temperatuuri transduktorite põhiskema on järgmistes sammudes antud
Sensorelement.
Sensorelement temperatuuri transduktoris on element, mille omadused muutuvad temperatuuriga. Kui temperatuur muutub, siis vastav muutus toimub elementi omaduses.
Näide – Vastupindliku temperatuuri detektor (RTD) sensorelement on platina metall.
Sensorelementi valimisel soovitavad tingimused on järgmised
Muutus ühiku kohta materjali vastupidavusel ühiku temperatuurimuutuse kohta peaks olema suur
Materjal peaks olema kõrge vastupidavusega, et kasutataks vähimat mahut materjali konstruktsiooni ehitamiseks
Materjal peaks olema pidev ja stabiilne suhe temperatuuriga
Transduktorelement
See on element, mis teisendab sensorelementi väljundit elektriliseks suuruseks. Sensorelementi omaduse muutus toimib selle väljundi jaoks. See mõõdab sensorelementi omaduse muutust. Transduktorelementi väljund kalibreeritakse, et anda väljund, mis esindab soojuse suuruse muutust.
Näide – Termopaaris pingevahetust mõõdetakse voltmetriga ja pinge suurus kalibreerimise järel annab idee temperatuurimuutusest.
Temperatuuri transduktorite tüübid
Kontakti temperatuuri sensorite tüübid
Nendes on sensorelement otse kontaktis soojuse allikaga. Nad kasutavad conduktiooni soojuse energia edastamiseks.
Pingemata temperatuuri sensorite tüübid
Pingemata temperatuuri sensoris ei ole element otse kontaktis soojuse allikaga (analogaarne pingemata voltaga testeriga või voltaga pliiatsiga). Pingemata temperatuuri sensorid kasutavad konvektsiooni printsiipi soojuse voogu jaoks. Tavaliselt kasutatavate temperatuuri transduktorite kirjeldus on järgmine:
Termistor
Sõna termistor võib nimetada soojusvastuseks. Nimi viitab seadmele, mille vastus muutub temperatuuriga. Oma suure tundlikkuse tõttu kasutatakse neid laialdaselt temperatuuri mõõtmiseks. Nad on tavaliselt valmistatud metallide oksiidi seguist.
Termistorite omadused
Nendel on negatiivne soojuslik koefitsient, st termistori vastus väheneb temperatuuri tõusuga
Need on valmistatud pooljuhtliku materjalist
Need on tundlikumad kui RTD (Vastupindlike termomeetreid) ja termopaaresid
Nende vastus asub 0,5Ω kuni 0,75 MΩ vahel
Nad kasutatakse tavaliselt rakendustes, kus temperatuuri mõõtmine ulatub -60°C kuni 15°C.
Vastupindlikud termomeetrid
Teine tüüp temperatuuri transduktorist on Vastupindlik temperatuuri detektor või RTD. RTD-d on täpsed temperatuuri sensorid, mis on valmistatud kõrge puhtusega juhtivatest metallidest, nagu platina, vask või nikkel, nende elektriline vastus muutub temperatuuri muutusega, sarnaselt termistorile.
Nende vastus muutub järgmise relatsiooni järgi,
R = Elementi vastus antud temperatuuril
α = Elementi soojuslik koefitsient
Ro = Elementi vastus 0°C-s
RTD-i peamised omadused
Need on väga tundlikud ja odavamad kui termistorid ja termopaaresid
Need saavad mõõta temperatuuri -182,96°C-st kuni 630,74°C-ni
Termopaaresid
Termopaaresid on temperatuuri transduktorid, mis põhiline osa on kahe erineva metalli, näiteks vask ja constantan, sidus. Üks sidus on hoidud konstantse temperatuuriga, mida nimetatakse viite (külmale) siduseks, samas kui teine on mõõtmise (soojale) sidus. Kui kaks sidust on erinevatel temperatuuritel, siis arendatakse siduse lähedal pinge, mida kasutatakse temperatuuri mõõtmiseks.
Termopaaresi põhimõte
Kui kaks metalli, näiteks vask ja constantan, on üksteisega ühendatud, siis nende vahel tekib potentsiaalne erinevus. Fenomeni nimetatakse Seebecki efektiks, kuna temperatuurigradiendid genereerivad joonte, mis toodavad emf. Siis termopaaresi väljundvool on temperatuurimuutuste funktsioon.
