तापमान ट्रांसड्यूसर: वे क्या हैं? (प्रकार और उदाहरण)

तापमान परिवर्तक क्या है?

एक तापमान परिवर्तक एक उपकरण है जो ऊष्मीय मात्रा को किसी भौतिक मात्रा, जैसे यांत्रिक ऊर्जा, दबाव और विद्युत संकेत आदि में परिवर्तित करता है। उदाहरण के लिए, थर्मोकपल में, टर्मिनलों के बीच तापमान के अंतर के कारण विद्युत संभावना अंतर उत्पन्न होता है। इसलिए, थर्मोकपल एक तापमान परिवर्तक है।

तापमान परिवर्तकों की प्रमुख विशेषताएँ

• उनके इनपुट हमेशा ऊष्मीय मात्राएँ होती हैं

• वे आमतौर पर ऊष्मीय मात्रा को विद्युत मात्रा में परिवर्तित करते हैं

• वे आमतौर पर तापमान और ऊष्मा प्रवाह के मापन के लिए उपयोग किए जाते हैं

तापमान परिवर्तकों की मूल योजना

तापमान परिवर्तकों की मूल योजना निम्नलिखित चरणों में दी गई है
सेंसिंग तत्व।

तापमान परिवर्तकों में सेंसिंग तत्व ऐसा तत्व है जिसके गुण तापमान के परिवर्तन के साथ बदलते हैं। जैसे-जैसे तापमान बदलता है, तत्व के किसी गुण में संगत परिवर्तन होता है।

उदाहरण - रिजिस्टेंस टेम्परेचर डिटेक्टर (RTD) में सेंसिंग तत्व प्लैटिनम धातु है।

सेंसिंग तत्व चुनने के लिए वांछित स्थितियाँ इस प्रकार हैं

• सामग्री के प्रति विरोध की इकाई परिवर्तन प्रति तापमान के इकाई परिवर्तन का बदलाव बड़ा होना चाहिए

• सामग्री का विरोधशीलता उच्च होनी चाहिए ताकि न्यूनतम आयतन का उपयोग इसके निर्माण में किया जा सके

• सामग्री का तापमान के साथ निरंतर और स्थिर संबंध होना चाहिए

• परिवर्तन तत्व
  यह तत्व सेंसिंग तत्व के आउटपुट को विद्युत मात्रा में परिवर्तित करता है। सेंसिंग तत्व के गुण के परिवर्तन को इसका आउटपुट माना जाता है। यह सेंसिंग तत्व के गुण के परिवर्तन को मापता है। परिवर्तन तत्व का आउटपुट फिर कलिब्रेट किया जाता है ताकि ऊष्मीय मात्रा के परिवर्तन को प्रतिबिंबित करने वाला आउटपुट दिया जा सके।

उदाहरण - थर्मोकपल में दो टर्मिनलों के बीच उत्पन्न संभावना अंतर वोल्टमीटर द्वारा मापा जाता है और कलिब्रेशन के बाद उत्पन्न वोल्टेज का परिमाण तापमान के परिवर्तन का विचार देता है।

तापमान परिवर्तकों के प्रकार

संपर्क तापमान सेंसर प्रकार

इनमें सेंसिंग तत्व ऊष्मीय स्रोत के सीधे संपर्क में होता है। वे ऊष्मा ऊर्जा के स्थानांतरण के लिए चालन का उपयोग करते हैं।

गैर-संपर्क तापमान सेंसर प्रकार

गैर-संपर्क तापमान सेंसर में, तत्व ऊष्मीय स्रोत (एक गैर-संपर्क वोल्टेज टेस्टर या वोल्टेज पेन के समान) के सीधे संपर्क में नहीं होता है। गैर-संपर्क तापमान सेंसर ऊष्मा प्रवाह के लिए चालन के सिद्धांत का उपयोग करते हैं। विभिन्न तापमान परिवर्तक जो आमतौर पर उपयोग किए जाते हैं, नीचे वर्णित हैं:

थर्मिस्टर

शब्द थर्मिस्टर को ऊष्मीय प्रतिरोध के रूप में वर्णित किया जा सकता है। इसलिए, जैसा कि नाम से संकेत मिलता है, यह एक उपकरण है जिसका प्रतिरोध तापमान के परिवर्तन के साथ बदलता है। उनकी उच्च संवेदनशीलता के कारण वे तापमान के मापन के लिए व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। उन्हें आमतौर पर आदर्श तापमान परिवर्तक कहा जाता है। थर्मिस्टर आमतौर पर धातु ऑक्साइडों के मिश्रण से बने होते हैं।

थर्मिस्टर की विशेषताएँ

• उनका ऋणात्मक तापीय गुणांक होता है, अर्थात् थर्मिस्टर का प्रतिरोध तापमान में वृद्धि के साथ घटता है

• वे अर्धचालक सामग्रियों से बने होते हैं

• वे RTD (रिजिस्टेंस थर्मोमीटर) और थर्मोकपल की तुलना में अधिक संवेदनशील बनाए जाते हैं

• उनका प्रतिरोध 0.5Ω से 0.75 MΩ के बीच होता है

• वे आमतौर पर तापमान -60°C से 15°C तक के मापन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं।

प्रतिरोध थर्मोमीटर

दूसरा प्रकार का तापमान परिवर्तक रिजिस्टेंस टेम्परेचर डिटेक्टर या RTD है। RTD उच्च-शुद्धता वाले चालक धातुओं जैसे प्लैटिनम, तांबा या निकेल से बने होते हैं, जो तापमान के परिवर्तन के साथ अपने विद्युत प्रतिरोध में परिवर्तन करते हैं, जो थर्मिस्टर और थर्मोकपल के समान है।

उनका प्रतिरोध निम्न संबंध के अनुसार बदलता है,

R = दिए गए तापमान पर तत्व का प्रतिरोध
α = तत्व का तापीय गुणांक
Ro = 0°C पर तत्व का प्रतिरोध

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