מדuchi טמפרטורה: מה הם? (etypes ודוגמאות)

מהו טרנסדוסר טמפרטורה?

טרנסדוסר טמפרטורה הוא מכשיר הממיר כמות תרמית לכמות פיזית כלשהי כגון אנרגיה מכנית, לחץ ואותות חשמליים וכדומה. למשל, בתאילוקופל מתקבלה הבדל פוטנציאל חשמלי עקב הבדל הטמפרטורות בין הקצוות שלו. לכן, תאילוקופל הוא טרנסדוסר טמפרטורה.

מאפיינים עיקריים של טרנסדוסרים לטמפרטורה

• הקלט שלהם תמיד כמות תרמית

• בדרך כלל הם ממירים כמות תרמית לכמות חשמלית

• הם בדרך כלל משמשים למדידת הטמפרטורה והזרם החום

HEME בסיסי של טרנסדוסרים לטמפרטורה

HEME הבסיסי של טרנסדוסרים לטמפרטורה נתון להלן בשלבים הבאים
אלמנט חיישן.

אלמנט החיישן בטרנסדוסרים לטמפרטורה הוא האלמנט שמאפייניו משתנים עם שינוי בטמפרטורה. ככל שהטמפרטורה משתנה, כך גם התכונה המתאימה של האלמנט משתנה.

דוגמה – בחיישן טמפרטורה על בסיס 저ومة (RTD) אלמנט החיישן הוא מתכת פלטינה.

תנאים רצויים לבחירת אלמנט החיישן הם:

• שינוי ליחידת התנגדות של החומר ליחידת שינוי בטמפרטורה צריך להיות גדול

• החומר צריך להיות בעל התנגדות גבוהה כך שתוך כמות מינימלית של החומר ייבנו אותו

• החומר צריך לקיים קשר מתמשך וביצוע יציב עם הטמפרטורה

• אלמנט המרה
  זהו האלמנט הממיר את הפלט של אלמנט החיישן לכמות חשמלית. השינוי בתכונה של אלמנט החיישן מתפקד כפלט עבורו. הוא מדוד את השינוי בתכונה של אלמנט החיישן. הפלט של אלמנט ההמרה מתואם לתת פלט המייצג את השינוי בכמות התרמית.

דוגמה - בתאילוקופל, ההבדל הפוטנציאלי שנוצר בין שני הקצוות נמדד באמצעות וולטמטר ומגניטודה של מתח הנוצר לאחר קליבראציה מציגה את השינוי בטמפרטורה.

etypes של טרנסדוסרים לטמפרטורה

etypes של חיישני טמפרטורה מגע

בהם אלמנט החיישן נמצא במגע ישיר עם מקור החום. הם משתמשים בהעברה דרך מישוש לחילוף אנרגיה תרמית.

etypes של חיישני טמפרטורה ללא מגע

בחיישן טמפרטורה ללא מגע, האלמנט אינו במגע ישיר עם מקור החום (בדומה למעין מבחן מתח ללא מגע או עט מתח). חיישני טמפרטורה ללא מגע משתמשים בעקרון של הסעה לחילוף חום. מספר טרנסדוסרים לטמפרטורה המשמשים באופן כללי מתוארים להלן:

תרמיסטור

המילה תרמיסטור יכולה להתפרש כمقاומת טמפרטורה. כפי שמראה השם, זהו מכשיר שנגדו משתנה עם שינוי הטמפרטורה. עקב רגישות גבוהה הם משמשים באופן נרחב למדידת טמפרטורה. הם מכונים בדרך כלל טרנסדוסרים לטמפרטורה אידיאליים. תרמיסטורים מורכבים בדרך כלל מהתערובת של אוקסידים מתכתיים.

מאפייני תרמיסטורים

• יש להם מקדם טermal שלילי, כלומר נגד התרמיסטור יורד עם עלייה בטמפרטורה

• הם עשויים מחומרים מוליכים למחצה

• הם רגישים יותר מRTD (חיישני טמפרטורה מבוססי 저ومة) ותאילוקופלים

• נגדיהם נעים בין 0.5Ω ל-0.75 MΩ

• הם בשימוש בדרך כלל במשימות שבהן טווח המדידה של הטמפרטורה הוא מ-60°C עד 15°C.

מדpanic טמפרטורה מבוססי 저ومة

סוג נוסף של טרנסדוסר טמפרטורה הוא חיישן טמפרטורה מבוסס על 저ومة או RTD. RTDs הם חיישני טמפרטורה מדויקים שעשויים מתכות מוליכות ברמה גבוהה כגון פלטינה, נחושת או ניקל שנערכו בצורת סליל שנגדם משתנה עם שינוי הטמפרטורה, כמו כן אצל תרמיסטורים.

נגדם משתנה לפי הקשר הבא,

R = נגד האלמנט בטמפרטורה נתונה
α = מקדם טermal של האלמנט
Ro = נגד האלמנט בטמפרטורה 0°C

מאפיינים עיקריים של RTD’s

• הם רגישים מאוד וזולים מאוד בהשוואה לתרמיסטורים ותאילוקופלים

• הם יכולים למדוד טמפרטורה מ-182.96°C ועד 630.74°C

תאילוקופלים

תאילוקופלים הם טרנסדוסרים לטמפרטורה שבעיקר מכילים שתי צמתים של מתכות שונות, כגון נחושת וקונסטנטן שמחוברות. אחת הצמתים נשמרת בטמפרטורה קבועה המכונה הצומת המחויב (צומת קר), בעוד הצומת השנייה היא הצומת המודדת (צומת חם). כאשר שתי הצמתים נמצאות בטמפרטורות שונות, מתח מתפתח בין הצמתים שמשמש למדידת הטמפרטורה.

עקרון התאילוקופל

כאשר שתי המתכות כגון נחושת וקונסטנטן מחוברות יחד, מתח מתפתח ביניהן. התופעה מכונה אפקט ז'בק שכן גרדיאנט טמפרטורה נוצר לאורך החוטים המוליכים ומפיק EMF. אז המתח המוצא מהתאילוקופל הוא פונקציה של שינויים בטמפרטורה.

מאפיינים עיקריים של תאילוקופלים

• טמפרטורות קיצוניות של טווח בין -200°C ועד מעל +2000°C יכולות להימדד באמצעות תאילוקופלים, מה שהוא יתרון על פני RTD ותרמיסטורים

• הם טרנסדוסרים פעילים ולכן אינם דורשים מקור חיצ