Teplotní převodník

Definice: Teplotní převodník je elektrické zařízení, které tepelnou energii převede na fyzikální veličiny, jako je posun, tlak nebo elektrický signál. Jeho hlavním úkolem je umožnit automatické měření teploty. Základní princip teplotního převodníku spočívá v detekci tepla a následném převedení této informace do čitelného formátu pro přenos.

Vlastnosti teplotního převodníku

• Vstupem je vždy tepelná veličina.

• Převodníky obvykle převádějí tepelnou veličinu na střídavou veličinu.

• Jsou používány k měření teploty a tepelného toku uvnitř zařízení.

Senzorový prvek

Senzorový prvek použitý v teplotním převodníku musí mít vlastnost, že se jeho charakteristiky mění v reakci na změny teploty. Například u odporového teploměru slouží platinový kov jako senzorový prvek. Klíčové požadavky na senzorový prvek jsou následující:

• Teplota - senzorový prvek převádí teplotu na teplo.

• Měla by být značná změna odporu vzhledem k teplotě.

• Senzorový prvek musí mít vysokou odporovost.

Typy teplotních převodníků

Teplotní převodníky se dělí do dvou hlavních skupin:

Kontaktní teplotní čidlo

U tohoto typu převodníku je senzorový prvek přímo spojen s zdrojem tepla. Přenos tepla probíhá prostřednictvím konduktivity, což je proces, při kterém se teplo přenáší z jedné látky do druhé bez pohybu těchto látek samotných.

Nekontaktní typ teplotních čidel

Zde senzorový prvek není přímo spojen se zdrojem tepla. Spoléhají spíše na konvekci pro přenos tepla. Konvekce je proces, při kterém se teplo přenáší pohybem látky.

Odporové teploměry se dělí do dvou hlavních typů:

• Odporové teploměry s negativním teplotním koeficientem (NTC): Tyto jsou primárně používány pro měření teploty. Jak název napovídá, odpor NTC termistoru klesá s rostoucí teplotou. Tato vlastnost je velmi efektivní pro přesné detekci změn teploty.

• Odporové teploměry s pozitivním teplotním koeficientem (PTC): PTC teploměry jsou hlavně využívány pro řízení proudu. Když teplota stoupá, odpor PTC termistoru také stoupá. Tato vlastnost jim umožňuje regulovat proud v různých aplikacích.

• Princip fungování odporových teploměrů: Kovy mají vlastnost, že jejich odpor se mění s teplotou. Odporové teploměry využívají tento princip pro měření teploty. Platinu často používají jako senzorový prvek v přesných odporových teploměrech. Díky stabilnímu a předvídatelnému vztahu mezi odporovou hodnotou a teplotou mohou tyto teploměry přesně měřit okolní teplotu. Měřením odporu platinového prvku lze přesně určit odpovídající teplotu, což z nich dělá spolehlivou volbu pro širokou škálu aplikací na sledování teploty.

Termopary: Termopár je zařízení, které převede teplotu na elektrickou energii v bodě kontaktu. Funguje na principu, že různé kovy mají různé teplotní koeficienty. Když jsou dva různé kovy spojeny dohromady a tvoří spoj, dochází k jevu známému jako Seebeckův efekt. Když se teplota v tomto spoji mění, vyvolá se napětí napříč spojem. Toto vyvolané napětí je přímo úměrné rozdílu teplot mezi spojem a referenčním bodem. Tento lineární vztah mezi vygenerovaným napětím a teplotou umožňuje termoparům být velmi efektivní při přesném měření teploty. Jsou široce používány v různých průmyslových, vědeckých a domácích aplikacích, kde je klíčové přesné sledování a řízení teploty, jako jsou pece, trouba a systémy průmyslového řízení procesů.

Integrovaný čip teplotního převodníku: Integrovaný čip (IC) teplotního převodníku využívá kombinaci teplotního čidlo a elektronické obvodu pro měření teploty. Tento typ převodníku se vyznačuje lineární odezvou, což zjednodušuje proces převodu zjištěné teploty na elektrický výstup, který lze snadno interpretovat. Jedním zvýznamných nedostatků integrovaného teplotního převodníku je jeho relativně omezený pracovní rozsah. Obvykle funguje v rozmezí teplot od 0°C do 200°C. Tento omezený rozsah omezuje jeho použitelnost v určitých vysokoteplotních nebo nízkoteplotních prostředích, kde je potřebný širší pokrytí teplot.

Navzdory tomuto nedostatku jsou IC teplotní převodníky široce používány v mnoha aplikacích, jako jsou spotřebitelská elektronika, kde jejich kompaktní rozměry, lineární chování a relativně jednoduché zapojení je činí preferovanou volbou pro sledování teploty v daném rozmezí teplot.pohybu látky. Nekontaktní typy převodníků lze dále podkategorizovat, jeden příklad je termistor. Termistor je typ rezistoru, jehož odpor se mění s teplotou. Jeho odpor se měří průchodem malého, naměřeného stejnosměrného proudu, což způsobí napěťový skok napříč odporovou hodnotou.