Mga Transducers ng Temperatura: Ano Ito? (Mga Uri at Halimbawa)

Larangan: Pangunahing Elektrikal

China

Ano Ang Isang Temperature Transducer

Ano Ang Isang Temperature Transducer?

Ang Temperature Transducer ay isang aparato na nagsasalin ng thermal na halaga sa anumang pisikal na halaga tulad ng mekanikal na enerhiya, presyon, at electrical signals, atbp. Halimbawa, sa thermocouple ang electrical potential difference ay nabubuo dahil sa pagkakaiba ng temperatura sa kanyang mga terminal. Kaya, ang thermocouple ay isang temperature transducer.

Pangunahing Katangian ng Temperature Transducers

Ang input sa kanila ay laging mga thermal na halaga
Karaniwan silang nagsasalin ng thermal na halaga sa electrical na halaga
Karaniwang ginagamit sila para sa pagsukat ng temperatura at heat flow

Pangunahing Pamamaraan ng Temperature Transducers

Ang pangunahing pamamaraan ng temperature transducers ay ibinibigay sa sumusunod na mga hakbang
Sensing Element.

Ang sensing element sa temperature transducers ay ang elemento na may mga katangian na nagbabago kapag nagbabago ang temperatura. Kapag nagbabago ang temperatura, nagbabago rin ang tiyak na katangian ng elemento.

Halimbawa – Sa isang Resistance Temperature Detector (RTD) ang sensing element ay ang Platinum metal.

Mga Nais na Kagamitan para sa Paggamit ng Sensing Element ay

Ang pagbabago per unit ng resistance ng materyales per unit change sa temperatura ay dapat malaki
Ang materyal ay dapat may mataas na resistivity upang mabawasan ang volume ng materyal na ginagamit para sa konstruksyon nito
Ang materyal ay dapat may patuloy at stable na relasyon sa temperatura
Transduction Element
Ito ang elemento na nagsasalin ng output ng sensing element sa electrical quantity. Ang pagbabago sa katangian ng sensing element ay nagsisilbing output para dito. Ito ay nagsukat ng pagbabago sa katangian ng sensing element. Ang output ng transduction element ay pagkatapos ay calibrated para magbigay ng output na kumakatawan sa pagbabago sa thermal na halaga.

Halimbawa- Sa thermocouple ang potential difference na nabubuo sa dalawang terminal ay sinukat ng voltmeter at ang magnitude ng voltage na nabubuo pagkatapos ng calibration ay nagbibigay ng ideya ng pagbabago sa temperatura.

Mga Uri ng Temperature Transducers

Mga Uri ng Contact Temperature Sensor

Sa mga ito, ang sensing element ay nasa direkta contact sa thermal source. Ginagamit nila ang conduction para sa transfer ng thermal energy.

Mga Uri ng Non-contact Temperature Sensor

Sa non-contact temperature sensor, ang elemento ay hindi nasa direkta contact sa thermal source (kapareho ng non contact voltage tester o voltage pen). Ang mga non-contact temperature sensors ay gumagamit ng principle ng convection para sa heat flow. Ang iba't ibang temperature transducers na karaniwang ginagamit ay inilarawan sa ibaba:

Thermistor

Ang salitang thermistor ay maaaring tukuyin bilang Thermal Resistor. Kaya, tulad ng ipinapahiwatig ng pangalan, ito ay isang aparato na may resistance na nagbabago kasabay ng pagbabago ng temperatura. Dahil sa kanilang mataas na sensitivity, malawakang ginagamit sila para sa pagsukat ng temperatura. Karaniwang tinatawag silang ideal na temperature transducer. Ang mga thermistors ay karaniwang binubuo ng mixture ng metallic oxides.

Katangian ng Thermistors

Mayroon silang Negative Thermal Coefficient i.e. ang resistance ng thermistor ay bumababa habang tumataas ang temperatura
Ginawa sila mula sa semiconductor materials
Mas sensitive sila kaysa sa RTD (Resistance Thermometres) at Thermocouples
Ang kanilang resistance ay nasa pagitan ng 0.5Ω hanggang 0.75 MΩ
Karaniwang ginagamit sila sa mga aplikasyon kung saan ang measurement range ng temperatura ay -60°C hanggang 15°C.

Resistance Thermometers

Isang uri ng temperature transducer ang Resistance Temperature Detector o RTD. Ang RTD’s ay precision temperature sensors na gawa mula sa high-purity conducting metals tulad ng platinum, copper o nickel na wound into a coil at kung saan ang electrical resistance ay nagbabago kasabay ng pagbabago ng temperatura, parehong katulad ng thermistor.
rtd
Ang kanilang resistance ay nagbabago sa sumusunod na relasyon,

R = Resistance ng elemento sa ibinigay na temperatura
α = Thermal coefficient ng elemento
Ro = Resistance ng elemento sa 0°C

Pangunahing Katangian ng RTD’s

Silang highly sensitive at mas mura kumpara sa thermistors at thermocouples
Maaari silang sukatin ang temperatura mula -182.96°C hanggang 630.74°C

Thermocouples

Ang thermocouples ay temperature transducers na binubuo ng dalawang junctions ng dissimilar metals, tulad ng copper at constantan na welded. Isa sa mga junction ay pinapanatili sa constant temperature na tinatawag na reference (Cold) junction, habang ang isa pa ang measuring (Hot) junction. Kapag ang dalawang junctions ay nasa iba’t ibang temperatura, naglabas ng voltage sa junction na ginagamit para sukatin ang temperatura.

Prinsipyong Thermocouple

Kapag ang junctions ng dalawang metals tulad ng copper at constantan ay konektado, ang potential difference ay nabubuo sa pagitan ng kanila. Ang phenomenon na ito ay tinatawag na Seebeck effect dahil ang temperature gradient ay nabubuo sa mga conducting wires na nagpapabunga ng emf. Ang output voltage mula sa thermocouple ay isang function ng pagbabago ng temperatura.