Temperaturni preobrazovalniki: Kaj so? (Vrste in primeri)

Kaj je Temperaturni Pretvornik

Temperaturni pretvornik je naprava, ki toploto pretvarja v fizično količino, kot so mehanska energija, tlak in električni signali itd. Na primer, v termopari se zaradi temperaturne razlike med njegovima koncema ustvari električna potencialna razlika. Torej, termopar je temperaturni pretvornik.

Glavne Značilnosti Temperaturnih Pretvornikov

• Vhod za njih so vedno toplinske količine

• Običajno pretvarjajo toplinsko količino v električno količino

• Običajno se uporabljajo za merjenje temperature in toka toplote

Osnovni Načrt Temperaturnih Pretvornikov

Osnovni načrt temperaturnih pretvornikov je podan v naslednjih korakih
Senzorski element.

Senzorski element v temperaturnih pretvornikih je element, katerega lastnosti se spremenijo s spremembo temperature. Ko se temperatura spremeni, se ustrezen spremembi pojavi tudi v določeni lastnosti elementa.

Primer – V Ohmovem temperaturnem detektorju (RTD) je senzorski element platin.

Želeni Pogoji za Izbiro Senzorskega Elementa so:

• Sprememba po enoti upora materiala po enoti spremembi temperature mora biti velika

• Material bi moral imeti visok ohmotnost, da se za njegovo izdelavo uporabi najmanjši možen prostorninski del materiala

• Material bi moral imeti zvezno in stabilno odnos z temperaturo

• Element pretvorbe
  To je element, ki izhod senzorskega elementa pretvori v električno količino. Sprememba lastnosti senzorskega elementa je izhod za ta element. Meri spremembo lastnosti senzorskega elementa. Izhod elementa pretvorbe je nato kalibriran, da poda izhod, ki predstavlja spremembo toplinske količine.

Primer – V termoparu se potencialna razlika, ki se pojavi med dvema terminaloma, meri z voltmetrom, in velikost napona, ki se po kalibraciji izrazi, nam pove o spremembi temperature.

Vrste Temperaturnih Pretvornikov

Vrste Kontaktnih Temperaturnih Senzorjev

Pri teh je senzorski element neposredno v stiku z toplinskimi viri. Uporabljajo prenos toplote s prenoso.

Vrste Nekontaktnih Temperaturnih Senzorjev

Pri nekontaktnih temperaturnih senzorjih ni elementa neposredno v stiku z toplinskimi viri (analogno nekontaktnemu testiralcu napona ali naponskemu štapičku). Nekontaktni temperaturni senzorji uporabljajo princip konvekcije za pretok toplote. Različni temperaturni pretvorniki, ki se običajno uporabljajo, so opisani spodaj:

Termistor

Beseda termistor se lahko izraža kot Toplotni Upravljalec. Kot ime nakazuje, gre za napravo, katere upor se spreminja s spremembo temperature. Zaradi njihove visoke občutljivosti se široko uporabljajo za merjenje temperature. Običajno jih imenujemo idealni temperaturni pretvorniki. Termistorji so običajno sestavljeni iz mešanice kovinskih oksidov.

Lastnosti Termistorjev

• Imajo negativni toplotni koeficient, torej upor termistorja pada s povečanjem temperature

• Izdelani so iz polprevodnih materialov

• So bolj občutljivi kot RTD (Ohmovi temperaturni detektorji) in termopari

• Njihov upor se giblje med 0,5Ω in 0,75 MΩ

• Običajno se uporabljajo v aplikacijah, kjer je obseg merjenja temperature -60°C do 15°C.

Ohmovi Temperaturni Detektorji

Druga vrsta temperaturnega pretvornika je Ohmov temperaturni detektor (RTD). RTD-ji so natančni temperaturni senzorji, izdelani iz visoko čistih prevodilnih kovin, kot so platina, bakar ali nikl, ovitih v navoj, katerih električni upor se spreminja s spremembo temperature, podobno kot pri termistorju.

Njihov upor se spreminja glede na naslednjo relacijo:

R = Upor elementa pri dani temperaturi
α = Toplotni koeficient elementa
Ro = Upor elementa pri 0°C

Glavne Značilnosti RTD-jev

• So zelo občutljivi in ceni dostopni v primerjavi s termistorji in termopari

• Lahko merijo temperaturu od -182,96°C do 630,74°C

Termopari

Termopari so temperaturni pretvorniki, ki v bistvu sestavljajo dva spoja različnih kovin, kot sta bakar in constantan, ki sta zavarana. Eden spojev je ohranjen pri stalni temperaturi, imenovan referenčni (hladni) spoj, drug pa je merilni (vroči) spoj. Ko sta dva spoja pri različnih temperaturah, se v splošču spoja razvije napetost, ki se uporablja za merjenje temperature.

Načelo Delovanja Termopara