Θερμοκρινός

Ορισμός: Ένας μετατροπέας θερμοκρασίας είναι ένα ηλεκτρικό συστηματικό που μετατρέπει τη θερμική ενέργεια σε φυσικά μεγέθη όπως η διάταξη, η πίεση ή ένα ηλεκτρικό σήμα. Η βασική λειτουργία του είναι να επιτρέπει την αυτόματη μέτρηση της θερμοκρασίας. Το βασικό αρχή που υποκείται σε έναν μετατροπέα θερμοκρασίας είναι να ανιχνεύει τη θερμότητα και στη συνέχεια να μετατρέπει αυτή την πληροφορία σε μια μορφή που μπορεί να διαβαστεί για τη μεταφορά.

Χαρακτηριστικά του Μετατροπέα Θερμοκρασίας

• Η είσοδος είναι πάντα ένα θερμικό μέγεθος.

• Οι μετατροπείς συνήθως μετατρέπουν το θερμικό μέγεθος σε εναλλακτικό μέγεθος.

• Χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της θερμοκρασίας και της ροής θερμότητας μέσα σε συστήματα.

Στοιχείο Ανίχνευσης

Το στοιχείο ανίχνευσης που χρησιμοποιείται σε έναν μετατροπέα θερμοκρασίας πρέπει να έχει την ιδιότητα να αλλάζουν τα χαρακτηριστικά του σε απάντηση στις μεταβολές της θερμοκρασίας. Για παράδειγμα, σε ένα θερμομέτρο αντίστασης, το πλατίνιο μέταλλο λειτουργεί ως στοιχείο ανίχνευσης. Κύριες απαιτήσεις για το στοιχείο ανίχνευσης είναι τα εξής:

• Το στοιχείο ανίχνευσης της θερμοκρασίας μετατρέπει τη θερμοκρασία σε θερμότητα.

• Πρέπει να υπάρχει σημαντική αλλαγή της αντίστασης σε σχέση με τη θερμοκρασία.

• Το στοιχείο ανίχνευσης πρέπει να έχει υψηλή αντίσταση.

Τύποι Μετατροπέων Θερμοκρασίας

Οι μετατροπείς θερμοκρασίας κατατάσσονται κυρίως σε δύο ευρείες κατηγορίες:

Συστήματα Αισθητήρων Επαφής Θερμοκρασίας

Σε αυτόν τον τύπο μετατροπέα, το στοιχείο ανίχνευσης συνδέεται άμεσα με την πηγή θερμότητας. Η μεταφορά θερμότητας συμβαίνει μέσω του φαινομένου της κατάδοσης, ο οποίος είναι ο τρόπος με τον οποίο η θερμότητα μεταφέρεται από ένα ύλεο σε ένα άλλο χωρίς τη μετακίνηση των υλικών αυτών.

Συστήματα Αισθητήρων Χωρίς Επαφή Θερμοκρασίας

Εδώ, το στοιχείο ανίχνευσης δεν έρχεται σε άμεση επαφή με την πηγή θερμότητας. Αντίθετα, εξαρτώνται από το φαινόμενο της συντονικής μεταφοράς θερμότητας. Η συντονική μεταφορά είναι ο τρόπος με τον οποίο η θερμότητα μεταφέρεται μέσω της

Τα θερμόμετρα αντίστασης κατατάσσονται σε δύο βασικούς τύπους:

• Θερμόμετρα Αντίστασης με Νέγατη Συντελεστή Θερμοκρασίας (NTC): Χρησιμοποιούνται κυρίως για την αίσθηση της θερμοκρασίας. Όπως υποδηλώνει ο όρος, η αντίσταση ενός NTC thermistor μειώνεται καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται. Αυτή η ιδιότητα τους κάνει εξαιρετικά αποτελεσματικά στην ακριβή ανίχνευση των αλλαγών της θερμοκρασίας.

• Θερμόμετρα Αντίστασης με Θετικό Συντελεστή Θερμοκρασίας (PTC): Τα PTC θερμόμετρα χρησιμοποιούνται κυρίως για τον έλεγχο της ροής της ρεύματος. Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, η αντίσταση ενός PTC thermistor επίσης αυξάνεται. Αυτή η ιδιότητα τους επιτρέπει να ρυθμίζουν τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος σε διάφορες εφαρμογές.

• Λειτουργικός Προσανατολισμός των Θερμομετρών Αντίστασης: Τα μέταλλα επιδεικνύουν μια ιδιότητα όπου η αντίστασή τους μεταβάλλεται με τη θερμοκρασία. Τα θερμόμετρα αντίστασης εκμεταλλεύονται αυτή την αρχή για τη μέτρηση της θερμοκρασίας. Το πλατίνιο είναι συνηθισμένα χρησιμοποιούμενο ως στοιχείο ανίχνευσης σε υψηλή ακρίβεια θερμόμετρα αντίστασης. Λόγω της σταθερής και προβλέψιμης σχέσης αντίστασης-θερμοκρασίας του πλατινίου, αυτά τα θερμόμετρα μπορούν να μετρήσουν ακριβώς την περιβαλλοντική θερμοκρασία. Με τη μέτρηση της αντίστασης του στοιχείου πλατινίου, η αντίστοιχη θερμοκρασία μπορεί να καθοριστεί ακριβώς, κάνοντας τα θερμόμετρα αντίστασης μια αξιόπιστη επιλογή για μια ευρεία γκάμα εφαρμογών παρακολούθησης της θερμοκρασίας.

Θερμοκοπίδες: Η θερμοκοπίδα είναι ένα συστηματικό που μετατρέπει τη θερμοκρασία σε ηλεκτρική ενέργεια στο σημείο επαφής. Λειτουργεί με βάση την αρχή ότι διαφορετικά μέταλλα έχουν διαφορετικούς συντελεστές θερμοκρασίας. Όταν δύο διαφορετικά μέταλλα ενώνονται για να σχηματίσουν ένα σημείο, συμβαίνει ένα φαινόμενο γνωστό ως το Seebeck effect. Καθώς η θερμοκρασία στο σημείο επαφής μεταβάλλεται, επικαλύπτεται ένα υποδιαφορά στο σημείο. Σημαντικά, αυτή η επικαλυφθείσα υποδιαφορά είναι ανάλογη με τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του σημείου και ενός σημείου αναφοράς. Αυτή η γραμμική σχέση μεταξύ της παραγόμενης υποδιαφοράς και της θερμοκρασίας επιτρέπει στις θερμοκοπίδες να είναι εξαιρετικά αποτελεσματικές στην ακριβή μέτρηση της θερμοκρασίας. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορες βιομηχανικές, επιστημονικές και οικιακές εφαρμογές, όπου είναι κρίσιμη η ακριβής παρακολούθηση και έλεγχος της θερμοκρασίας, όπως σε κλίβανους, φούρνους και συστήματα βιομηχανικού ελέγχου διαδικασίας.

Μετατροπέας Θερμοκρασίας Ολοκληρωμένου Κυκλώματος: Ένας μετατροπέας θερμοκρασίας ολοκληρωμένου κυκλώματος (IC) χρησιμοποιεί μια συνδυασμό ενός στοιχείου ανίχνευσης θερμοκρασίας και ηλεκτρονικού κυκλώματος για τη μέτρηση της θερμοκρασίας. Αυτός ο τύπος μετατροπέα χαρακτηρίζεται από τη γραμμική απόκρισή του, η οποία απλοποιεί τη διαδικασία μετατροπής της ανιχνευμένης θερμοκρασίας σε ηλεκτρική εξόδο που μπορεί εύκολα να ερμηνευτεί. Ωστόσο, ένα από τα σημαντικά μειονεκτήματα του ολοκληρωμένου μετατροπέα θερμοκρασίας είναι ο σχετικά στενός εύρος λειτουργίας. Συνήθως λειτουργεί μέσα σε ένα εύρος θερμοκρασίας 0°C έως 200°C. Αυτό το περιορισμένο εύρος περιορίζει την εφαρμοσιμότητά του σε κάποια περιβάλλοντα υψηλής ή χαμηλής θερμοκρασίας όπου απαιτείται ευρύτερη κάλυψη θερμοκρασίας.

Παρ' όλα αυτά, οι μετατροπείς θερμοκρασίας IC χρησιμοποιούνται ευρέως σε πολλές εφαρμογές, όπως στα καταναλωτικά ηλεκτρονικά, όπου η κομψή τους διάσταση, η γραμμικότητα και η σχετικά απλή διασύνδεση τους κάνουν προτιμώμενη επιλογή για την παρακολούθηση της θερμοκρασίας μέσα στο καθορισμένο εύρος θερμοκρασίας. Οι μετατροπείς χωρίς επαφή μπορούν να υποκατατάσσονται περαιτέρω, με ένα παράδειγμα να είναι ο thermistor. Ο thermistor είναι ένας τύπος αντιστάτη που η αντίστασή του μεταβάλλεται με τη θερμοκρασία. Η αντίστασή του μετρείται με την πάνοδο ενός μικρού, μετρημένου άμεσου ρεύματος, το οποίο στη συνέχεια προκαλεί μια υποδιαφορά στην αντίσταση.