तापमान ट्रांसड्यूसर

परिभाषा: तापमान परिवर्तक एक विद्युतीय उपकरण है जो ऊष्मीय ऊर्जा को विस्थापन, दबाव, या विद्युत संकेत जैसे भौतिक मात्राओं में परिवर्तित करता है। इसका मुख्य कार्य तापमान के स्वचालित मापन को संभव बनाना है। तापमान परिवर्तक का मौलिक सिद्धांत गर्मी का पता लगाना और फिर इस जानकारी को प्रसारण के लिए पठनीय रूप में परिवर्तित करना है।

तापमान परिवर्तक की विशेषताएँ

• इनपुट निरन्तर ऊष्मीय मात्रा होती है।

• परिवर्तक आमतौर पर ऊष्मीय मात्रा को एक विकल्पीय मात्रा में परिवर्तित करते हैं।

• उन्हें उपकरणों के अंदर तापमान और ऊष्मा प्रवाह को मापने के लिए उपयोग किया जाता है।

सेंसिंग तत्व

तापमान परिवर्तक में उपयोग किया जाने वाला सेंसिंग तत्व तापमान के परिवर्तनों के प्रति अपनी विशेषताओं को बदलने की संपत्ति रखना चाहिए। उदाहरण के लिए, प्रतिरोध थर्मोमीटर में, प्लैटिनम धातु सेंसिंग तत्व के रूप में कार्य करती है। सेंसिंग तत्व के लिए प्रमुख आवश्यकताएँ निम्नलिखित हैं:

• तापमान - सेंसिंग तत्व तापमान को ऊष्मा में परिवर्तित करता है।

• तापमान के संबंध में प्रतिरोध में प्रमुख परिवर्तन होना चाहिए।

• सेंसिंग तत्व का उच्च प्रतिरोधकता होनी चाहिए।

तापमान परिवर्तक के प्रकार

तापमान परिवर्तक दो व्यापक प्रकारों में वर्गीकृत होते हैं:

संपर्क तापमान सेंसर उपकरण

इस प्रकार के परिवर्तक में, सेंसिंग तत्व ताप उत्स से सीधे जुड़ा होता है। ऊष्मा संचरण संचार घटना के माध्यम से होता है, जो एक पदार्थ से दूसरे पदार्थ तक ऊष्मा का स्थानांतरण होता है, जिसमें पदार्थों का आपसी गति नहीं होती है।

नॉन - संपर्क प्रकार के तापमान सेंसर उपकरण

यहाँ, सेंसिंग तत्व ताप उत्स से सीधे संपर्क में नहीं आता है। इसके बजाय, वे ऊष्मा संचरण के लिए विसरण घटना पर निर्भर करते हैं। विसरण वह प्रक्रिया है जिसमें ऊष्मा पदार्थ के गति के माध्यम से स्थानांतरित होती है।

प्रतिरोध थर्मोमीटर दो मुख्य प्रकारों में वर्गीकृत होते हैं:

• नकारात्मक तापमान गुणांक (एनटीसी) प्रतिरोध थर्मोमीटर: ये मुख्य रूप से तापमान मापन के लिए उपयोग किए जाते हैं। नाम से स्पष्ट है, एनटीसी थर्मिस्टर का प्रतिरोध तापमान बढ़ने पर घटता है। यह विशेषता उन्हें तापमान परिवर्तनों को सटीक रूप से निर्धारित करने में बहुत प्रभावी बनाती है।

• धनात्मक तापमान गुणांक (पीटीसी) प्रतिरोध थर्मोमीटर: पीटीसी थर्मोमीटर मुख्य रूप से विद्युत धारा नियंत्रण के लिए उपयोग किए जाते हैं। जब तापमान बढ़ता है, तो पीटीसी थर्मिस्टर का प्रतिरोध भी बढ़ता है। यह गुण उन्हें विभिन्न अनुप्रयोगों में विद्युत धारा के प्रवाह को नियंत्रित करने में सक्षम बनाता है।

• प्रतिरोध थर्मोमीटर का कार्य तत्व: धातुओं का एक गुण होता है कि उनका प्रतिरोध तापमान के साथ बदलता है। प्रतिरोध थर्मोमीटर इस सिद्धांत का उपयोग तापमान मापन के लिए करते हैं। उच्च-परिशुद्धता वाले प्रतिरोध थर्मोमीटर में प्लैटिनम का उपयोग सामान्यतः सेंसिंग तत्व के रूप में किया जाता है। प्लैटिनम के स्थिर और पूर्वानुमानित प्रतिरोध-तापमान संबंध के कारण, ये थर्मोमीटर आसपास के तापमान को सटीक रूप से माप सकते हैं। प्लैटिनम तत्व के प्रतिरोध को मापकर, संबंधित तापमान को सटीक रूप से निर्धारित किया जा सकता है, जिससे प्रतिरोध थर्मोमीटर विभिन्न तापमान-निगरानी अनुप्रयोगों के लिए एक विश्वसनीय विकल्प बन जाते हैं।

थर्मोकपल: थर्मोकपल एक उपकरण है जो संपर्क बिंदु पर तापमान को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। यह दो विभिन्न धातुओं के भिन्न तापमान गुणांक के आधार पर कार्य करता है। जब दो असमान धातुएँ एक जंक्शन बनाने के लिए जुड़ती हैं, तो सीबेक प्रभाव घटित होता है। जब जंक्शन पर तापमान बदलता है, तो जंक्शन पर एक वोल्टेज उत्पन्न होता है। महत्वपूर्ण रूप से, यह उत्पन्न वोल्टेज जंक्शन और एक संदर्भ बिंदु के बीच तापमान अंतर के सीधे आनुपातिक होता है। उत्पन्न वोल्टेज और तापमान के बीच यह रैखिक संबंध थर्मोकपल को तापमान को सटीक रूप से मापने में बहुत प्रभावी बनाता है। वे विभिन्न औद्योगिक, वैज्ञानिक, और घरेलू अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, जहाँ सटीक तापमान निगरानी और नियंत्रण आवश्यक होता है, जैसे फर्नेस, ओवन, और औद्योगिक प्रक्रिया नियंत्रण प्रणालियों में।

एकीकृत सर्किट तापमान परिवर्तक: एकीकृत सर्किट (आईसी) तापमान परिवर्तक तापमान-सेंसिंग तत्व और इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के संयोजन का उपयोग करके तापमान मापता है। इस प्रकार के परिवर्तक का रैखिक प्रतिक्रिया विशेषता होती है, जो सेंस किए गए तापमान को विद्युत आउटपुट में परिवर्तित करने की प्रक्रिया को सरल बनाती है। हालाँकि, एकीकृत तापमान परिवर्तक का एक नोटेबल दोष इसकी अपेक्षाकृत संकीर्ण कार्यात्मक सीमा है। यह आमतौर पर 0°C से 200°C की तापमान सीमा में कार्य करता है। यह सीमित सीमा उन उच्च-तापमान या निम्न-तापमान परिवेशों में इसकी उपयोगिता को सीमित करती है जहाँ विस्तृत तापमान कवरेज की आवश्यकता होती है।

इस दोष के बावजूद, आईसी तापमान परिवर्तक ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे अनेक अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, जहाँ उनका छोटा आकार, रेखीयता, और अपेक्षाकृत सरल इंटरफेसिंग उन्हें निर्दिष्ट तापमान सीमा के भीतर तापमान निगरानी के लिए एक पसंदीदा विकल्प बनाता है। नॉन-संपर्क प्रकार के परिवर्तक आगे उपश्रेणियों में विभाजित किए जा सकते हैं, जिनमें एक उदाहरण थर्मिस्टर है। थर्मिस्टर एक प्रकार का प्रतिरोधक है जिसका प्रतिरोध तापमान के साथ बदलता है। इसका प्रतिरोध एक छोटी, मापी गई निरंतर धारा पास करके मापा जाता है, जो इसके परिणामस्वरूप प्रतिरोध पर वोल्टेज ड्रॉप होता है।