Czujniki temperatury: Co to są? (Typy i przykłady)

Co to jest czujnik temperatury?

Czujnik temperatury to urządzenie, które przekształca ilość ciepła w inną wielkość fizyczną, taką jak energia mechaniczna, ciśnienie lub sygnały elektryczne itp. Na przykład, w termoparze różnica potencjałów elektrycznych powstaje z powodu różnicy temperatur na końcówkach. Zatem termopara jest czujnikiem temperatury.

Główne cechy czujników temperatury

• Wejściem dla nich są zawsze wielkości cieplne

• Zazwyczaj przekształcają wielkość cieplną w wielkość elektryczną

• Są zwykle używane do pomiaru temperatury i przepływu ciepła

Podstawowy schemat czujników temperatury

Podstawowy schemat czujników temperatury przedstawiono poniżej w następujących krokach
Element czuciowy.

Element czuciowy w czujnikach temperatury to element, którego właściwości zmieniają się wraz ze zmianą temperatury. Wraz ze zmianą temperatury następuje odpowiednia zmiana pewnej właściwości elementu.

Przykład – W Oporowym Czujniku Temperatury (RTD) elementem czuciowym jest metal platynowy.

Pożądane warunki do wyboru elementu czuciowego to:

• Zmiana oporu materiału na jednostkę zmiany temperatury powinna być duża

• Materiał powinien mieć wysoką rezystywność, aby zużyć minimalną objętość materiału do jego konstrukcji

• Materiał powinien mieć ciągłe i stabilne relacje z temperaturą

• Element transdukcji
  To element, który przekształca wyjście elementu czuciowego w wielkość elektryczną. Zmiana właściwości elementu czuciowego działa jako wyjście dla niego. Mierzy on zmianę właściwości elementu czuciowego. Wyjście elementu transdukcji jest następnie skalibrowane, aby dać wyjście, które reprezentuje zmianę wielkości cieplnej.

Przykład – W termoparze różnica potencjałów mierzona jest przez woltomierz, a po kalibracji magnituda napięcia daje informację o zmianie temperatury.

Typy czujników temperatury

Typy czujników temperatury kontaktowych

W tych czujnikach element czuciowy jest w bezpośrednim kontakcie z źródłem ciepła. Używają one przewodzenia do transferu energii ciepłej.

Typy czujników temperatury bezkontaktowych

W czujniku temperatury bezkontaktowym element nie jest w bezpośrednim kontakcie z źródłem ciepła (analogicznie do bezkontaktowego testera napięcia lub pióra do pomiaru napięcia). Czujniki temperatury bezkontaktowe używają zasady konwekcji do przepływu ciepła. Poniżej opisano różne czujniki temperatury, które są ogólnie używane:

Termistor

Słowo termistor można określić jako termiczny rezystor. Jak nazwa wskazuje, to urządzenie, którego opór zmienia się wraz ze zmianą temperatury. Ze względu na ich wysoką czułość są szeroko stosowane do pomiarów temperatury. Są często nazywane idealnymi czujnikami temperatury. Termistory są zazwyczaj składane z mieszanki tlenków metali.

Właściwości termistorów

• Mają ujemny współczynnik temperaturowy, czyli opór termistora maleje wraz ze wzrostem temperatury

• Są wykonane z materiałów półprzewodnikowych

• Są bardziej czułe niż RTD (Opornik Termometryczny) i termopary

• Ich opór mieści się w zakresie od 0,5Ω do 0,75 MΩ

• Są ogól