Mga Transducer ng Temperatura: Ano Ito? (Mga Uri at Halimbawa)

Ano ang Temperature Transducer?

Ang Temperature Transducer ay isang aparato na nagsasalin ng thermal quantity sa anumang pisikal na quantity tulad ng mechanical energy, presyon, at electrical signals, atbp. Halimbawa, sa thermocouple, ang electrical potential difference ay lumilikha dahil sa pagkakaiba ng temperatura sa kanyang mga terminal. Kaya, ang thermocouple ay isang temperature transducer.

Pangunahing Katangian ng Temperature Transducers

• Ang input sa kanila ay laging thermal quantities

• Kadalasang nagsasalin sila ng thermal quantity sa electrical quantity

• Karaniwang ginagamit sila para sa pagsukat ng temperatura at heat flow

Pangunahing Plano ng Temperature Transducers

Ang pangunahing plano ng temperature transducers ay ibinibigay sa ibaba sa mga sumusunod na hakbang
Sensing Element.

Ang sensing element sa temperature transducers ay ang elemento na may mga katangian na nagbabago kapag nagbabago ang temperatura. Habang nagbabago ang temperatura, ang kasabay na pagbabago ay nangyayari sa tiyak na katangian ng elemento.

Halimbawa – Sa Resistance Temperature Detector (RTD), ang sensing element ay ang Platinum metal.

Mga Karaniwang Katangian para sa Pagpili ng Sensing Element ay

• Ang pagbabago kada unit resistance ng materyales kada unit change sa temperatura ay dapat malaki

• Ang materyal ay dapat may mataas na resistivity kaya ang minimum na volume ng materyal ay ginagamit para sa konstruksyon nito

• Ang materyal ay dapat may patuloy at matatag na relasyon sa temperatura

• Transduction Element
  Ito ang elemento na nagbabago ng output ng sensing element sa electrical quantity. Ang pagbabago sa katangian ng sensing element ay nagsisilbing output para dito. Ito ay nagsusukat ng pagbabago sa katangian ng sensing element. Ang output ng transduction element ay pagkatapos ay nakalibrado upang magbigay ng output na kumakatawan sa pagbabago sa thermal quantity.

Halimbawa- Sa thermocouple, ang potential difference na lumilikha sa dalawang terminal ay sinusukat gamit ang voltmeter at ang magnitude ng voltage na lumilikha pagkatapos ng kalibrasyon ay nagbibigay ng ideya ng pagbabago sa temperatura.

Mga Uri ng Temperature Transducers

Mga Uri ng Contact Temperature Sensor

Sa mga ito, ang sensing element ay nasa direkta contact sa thermal source. Ginagamit nila ang conduction para sa transfer ng thermal energy.

Mga Uri ng Non-contact Temperature Sensor

Sa non-contact temperature sensor, ang elemento ay hindi nasa direkta contact sa thermal source (kasinghalaga ng non contact voltage tester o voltage pen). Ang non-contact temperature sensors ay gumagamit ng prinsipyong convection para sa heat flow. Ang iba't ibang temperature transducers na karaniwang ginagamit ay inilarawan sa ibaba:

Thermistor

Ang salitang thermistor ay maaaring tawagin bilang Thermal Resistor. Kaya, tulad ng ipinapahiwatig ng pangalan, ito ay isang aparato na may resistance na nagbabago kapag nagbabago ang temperatura. Dahil sa kanilang mataas na sensitibidad, malawakang ginagamit sila para sa pagsukat ng temperatura. Karaniwang tinatawag silang ideal na temperature transducer. Ang mga thermistor ay karaniwang binubuo ng halo ng metallic oxides.

Katangian ng Thermistors

• Mayroon silang Negative Thermal Coefficient i.e. ang resistance ng thermistor ay bumababa kapag tumaas ang temperatura

• Ginawa sila mula sa semiconductor materials

• Mas sensitibo sila kaysa sa RTD (Resistance Thermometers) at Thermocouples

• Ang kanilang resistance ay nasa pagitan ng 0.5Ω hanggang 0.75 MΩ

• Karaniwang ginagamit sila sa mga aplikasyon kung saan ang range ng temperatura ay -60°C hanggang 15°C.

Resistance Thermometers

Ang isa pang uri ng temperature transducer ay ang Resistance Temperature Detector o RTD. Ang RTD’s ay precision temperature sensors na gawa mula sa high-purity conducting metals tulad ng platinum, copper o nickel na naikot sa coil at kung saan ang electrical resistance nito ay nagbabago kapag nagbabago ang temperatura, katulad ng thermistor.

Ang kanilang resistance ay nagbabago sa sumusunod na relasyon:

R = Resistance ng elemento sa ibinigay na temperatura
α = Thermal coefficient ng elemento
Ro = Resistance ng elemento sa 0°C

Pangunahing Katangian ng RTD’s

• Malinaw silang mas sensitibo at mas murang kumpara sa thermistors at thermocouples

• Maaari silang sukatin ang temperatura mula -182.96°C hanggang 630.74°C

Thermocouples

Ang thermocouples ay mga temperature transducers na basicamente binubuo ng dalawang junctions ng dissimilar metals, tulad ng copper at constantan na welded. Ang isa sa mga junction ay nai-keep sa constant temperature na tinatawag na reference (Cold) junction, habang ang isa pa ang measuring (Hot) junction. Kapag ang dalawang junctions ay nasa iba’t ibang temperatures, ang isang voltage ay lumilikha sa pagitan ng junction na ginagamit para sukatin ang temperatura.

Prinsipyo ng Thermocouple

Kapag ang junctions ng dalawang metals tulad ng copper at constantan ay konektado, ang potential difference ay lumilikha sa pagitan ng kanila. Ang phenomenon na ito ay tinatawag na Seebeck effect dah