Temperaturöverförare: Vad är de? (Typer & Exempel)
Vad är en temperaturtransducer?
En temperaturtransducer är en enhet som omvandlar termisk mängd till någon fysisk mängd såsom mekanisk energi, tryck och elektriska signaler osv. Till exempel produceras i en termoelement den elektriska potentialskillnaden på grund av temperaturskillnad över dess terminaler. Så, termoelementet är en temperaturtransducer.
Huvudfunktioner hos temperaturtransducer
Inmatningen till dem är alltid termiska mängder
De konverterar generellt termiska mängder till elektriska mängder
De används vanligtvis för mätning av temperatur och värmeöverföring
Grundläggande schema för temperaturtransducer
Det grundläggande schemat för temperaturtransducer visas nedan i följande steg
Mätningsenhet.
Mätningsenheten i temperaturtransducer är den enhet vars egenskaper ändras med temperaturändring. När temperaturen ändras uppstår motsvarande ändring i viss egenskap hos elementet.
Exempel – I en Motståndstemperaturensensor (RTD) är mätningsenheten platinametall.
Önskvärda villkor för att välja mätningsenheten är som
Förändring per enhet motstånd av material per enhet förändring i temperatur bör vara stor
Material ska ha en hög motståndsgrad så att minsta volym av material används för dess konstruktion
Material ska ha en kontinuerlig och stabil relation med temperatur
Omvandlingsenhet
Det är enheten som omvandlar utdata från mätningsenheten till elektrisk mängd. Förändringen i egenskapen hos mätningsenheten fungerar som utdata för det. Den mäter förändringen i egenskapen hos mätningsenheten. Utdata från omvandlingsenheten kalibreras sedan för att ge utdata som representerar förändringen i den termiska mängden.
Exempel- I termoelementet mäts potentialskillnaden över de två terminalerna av en voltmätare och magnituden av spänningen producerad efter kalibrering ger uppfattning om förändring i temperatur.
Typer av temperaturtransducer
Kontakttemperatursensorer
I dessa är mätningsenheten i direkt kontakt med den termiska källan. De använder konduktion för överföring av termisk energi.
Icke-kontakttemperatursensorer
I en icke-kontakttemperatursensor är elementet inte i direkt kontakt med den termiska källan (analogt till en icke-kontaktvoltagetestare eller voltspenna). Icke-kontakttemperatursensorer använder principen om konvektion för värmeöverföring. Följande beskriver olika temperaturtransducer som vanligtvis används:
Termistor
Ordet termistor kan betecknas som Termisk motstånd. Som namnet antyder är det en enhet vars motstånd ändras med temperaturändring. På grund av deras höga känslighet används de ofta för mätning av temperatur. De kallas vanligtvis för den ideala temperaturtransducer. Termistorer består vanligtvis av blandning av metalliska oxider.
Egenskaper hos termistorer
De har negativ termisk koefficient, dvs. motståndet hos termistorn minskar med ökande temperatur
De tillverkas av halvledarmaterial
De är mer känsliga än RTD (Resistance Thermometres) och termoelement
Deras motstånd ligger mellan 0,5Ω till 0,75 MΩ
De används vanligtvis i applikationer där mätområdet för temperatur -60°C till 15°C.
Motståndstermometer
En annan typ av temperaturtransducer är Resistance Temperature Detector (RTD). RTD:er är precision temperatursensorer gjorda av högpurifierade ledda metaller som platin, koppar eller nickel virade till en spole och vars elektriska motstånd ändras med temperaturändring, liknande termistor.
Deras motstånd ändras enligt följande relation,
R = Motstånd av element vid given temperatur
α = Termisk koefficient av element
Ro = Motstånd av element vid 0°C
Huvudfunktioner hos RTD:er
De är mycket känsliga och billigare än termistorer och termoelement
De kan mäta temperaturen från -182,96°C till 630,74°C
Termoelement
Termoelement är temperaturtransducer som i grunden består av två anslutningar av olika metaller, som koppar och constantan som är svetsade. En anslutning hålls vid en konstant temperatur som kallas referens (Kall) anslutning, medan den andra mätnings (Varm) anslutningen. När de två anslutningarna är vid olika temperaturer uppstår en spänning över anslutningen som används för att mäta temperaturen.
Princip för termoelement
När anslutningarna av två metaller som koppar och constantan är sammanbundna produceras en potentialskillnad mellan dem. Fenomenet kallas Seebeck-effekt eftersom en temperaturgradient genereras längs ledningsledningarna vilket producerar en emf. Då är utdatapåverkan från ett termoelement en funktion av temperaturförändringar.
Huvudfunktioner hos termoelement
