तापमान ट्रान्सड्यूसर: यो के हो? (प्रकारहरू र उदाहरणहरू)

Temperature Transducer क्या है?

एक Temperature Transducer एक उपकरण है जो तापीय मात्रा को किसी भौतिक मात्रा जैसे यांत्रिक ऊर्जा, दबाव और विद्युत संकेत आदि में परिवर्तित करता है। उदाहरण के लिए, थर्मोकपल में इसके टर्मिनलों के बीच तापमान के अंतर के कारण विद्युत विभवांतर उत्पन्न होता है। इसलिए, थर्मोकपल एक तापमान ट्रांसड्यूसर है।

Temperature Transducers की प्रमुख विशेषताएँ

• उनका इनपुट हमेशा तापीय मात्राएँ होती हैं

• वे आमतौर पर तापीय मात्राओं को विद्युत मात्राओं में परिवर्तित करते हैं

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

Temperature Transducers की मूल योजना

Temperature transducers की मूल योजना निम्नलिखित चरणों में दी गई है
सेंसिंग तत्व।

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

उदाहरण - Resistance Temperature Detector (RTD) में सेंसिंग तत्व प्लैटिनम धातु है।

सेंसिंग तत्व चुनने के लिए वांछनीय स्थितियाँ इस प्रकार हैं

• तापमान में प्रति यूनिट बदलाव पर सामग्री का प्रतिरोध प्रति यूनिट बदलाव बड़ा होना चाहिए

• सामग्री का उच्च प्रतिरोधकता होनी चाहिए ताकि न्यूनतम मात्रा में सामग्री का उपयोग किया जा सके

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

• ट्रांसडक्शन तत्व
  यह तत्व सेंसिंग तत्व के आउटपुट को विद्युत मात्रा में परिवर्तित करता है। सेंसिंग तत्व के गुण के परिवर्तन को इसके लिए आउटपुट माना जाता है। यह सेंसिंग तत्व के गुण के परिवर्तन को मापता है। ट्रांसडक्शन तत्व का आउटपुट तब कैलिब्रेट किया जाता है ताकि यह तापीय मात्रा के परिवर्तन को प्रतिनिधित्व कर सके।

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

Temperature Transducers के प्रकार

संपर्क तापमान सेंसर के प्रकार

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

संपर्क रहित तापमान सेंसर के प्रकार

संपर्क रहित तापमान सेंसर में, तत्व तापीय स्रोत (संपर्क रहित वोल्टेज टेस्टर या वोल्टेज पेन के समान) के सीधे संपर्क में नहीं होता है। संपर्क रहित तापमान सेंसर ऊष्मा प्रवाह के लिए चालन के सिद्धांत का उपयोग करते हैं। विभिन्न तापमान ट्रांसड्यूसर जो सामान्य रूप से उपयोग किए जाते हैं, निम्नलिखित हैं:

थर्मिस्टर

शब्द थर्मिस्टर को थर्मल रेजिस्टर के रूप में भी जाना जाता है। इस प्रकार, नाम से ही स्पष्ट है कि 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 ट्रांसड्यूसर कहा जाता है। थर्मिस्टर आमतौर पर धातु ऑक्साइडों के मिश्रण से बने होते हैं।

थर्मिस्टर के गुणधर्म

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

• वे अर्धचालक सामग्री से बने होते हैं

• वे RTD (Resistance Thermometers) और थर्मोकपल की तुलना में अधिक संवेदनशील होते हैं

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

• वे आमतौर पर -60°C से 150°C की तापमान मापन श्रेणी में उपयोग किए जाते हैं।

प्रतिरोध थर्मोमीटर

दूसरा प्रकार का तापमान ट्रांसड्यूसर रिजिस्टेंस टेम्परेचर डिटेक्टर (RTD) है। RTD उच्च-शुद्धता वाले चालक धातुओं जैसे प्लैटिनम, कॉपर या निकेल से बने परिशुद्ध तापमान सेंसर होते हैं, जो कोइल के रूप में लपेटे जाते हैं और जिनका विद्युत प्रतिरोध तापमान के परिवर्तन के साथ बदलता है, थर्मिस्टर के समान।

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

RTD की प्रमुख विशेषताएँ

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