Hőmérséklet-váltó

Definíció: A hőmérséklet transzducens egy olyan elektromos eszköz, amely a hőt fizikai mennyiségekre, mint például az elmozdulás, a nyomás vagy elektrikus jelre alakítja. Fő funkciója a hőmérséklet automatikus mérésének lehetővé tétele. A hőmérséklet transzducens működésének alapja, hogy észleli a hőt, majd ezt az információt olvasható formátumra alakítja továbbítás céljából.

A Hőmérséklet Transzducens Jellemzői

• A bemenet mindig hőmennyiség.

• A transzducensek általában a hőmennyiséget váltó mennyiségre alakítják.

• Ezeket a készülékeket használják a hőmérséklet és a hőáramlás mérésére a berendezésekben.

Érzékelőelem

A hőmérséklet transzducensben használt érzékelőelemnek meg kell változnia jellemzői a hőmérséklet-változásokra adott reakcióval. Például egy ellenállás-hőmérőben a platina fém szolgál érzékelőelemként. Az érzékelőelemre vonatkozó kulcsfontosságú követelmények a következők:

• A hőmérséklet-érzékelőelem a hőmérsékletet hővé alakítja.

• Az ellenállásnak jelentősen változnia kell a hőmérséklettel együtt.

• Az érzékelőelemnek magas ellenállási képességgel kell rendelkeznie.

Hőmérséklet Transzducensek Típusai

A hőmérséklet transzducenseket két fő típusba sorolhatjuk:

Kapcsolati Hőmérséklet Érzékelőkészülékek

Ebben a transzducens típusban az érzékelőelem közvetlenül csatlakoztatva van a hőforráshoz. A hőátadás konduzió révén történik, ami a folyamat, amikor a hő egy anyagból egy másikba átadódik anélkül, hogy az anyagok mozognának.

Nem Kapcsolati Hőmérséklet Érzékelőkészülékek

Ebben az esetben az érzékelőelem nem kerül közvetlen kapcsolatba a hőforrással. Ehelyett a konvekció jelenségére támaszkodnak a hőátadáshoz. A konvekció a folyamat, amiben a hő az anyag mozgása révén átadódik.

Az ellenállás-hőmérőket két fő típusba sorolhatjuk:

• Negatív Hőmérséklet Együtthatójú (NTC) Ellenállás-hőmérők: Ezek főleg hőmérséklet-érzékelésre használódnak. Ahogy a nevük is utal rá, egy NTC termisztor ellenállása csökken, ahogy a hőmérséklet növekszik. Ez a jellemző nagyon hatékony teszi őket a hőmérséklet-változások pontos érzékelésére.

• Pozitív Hőmérséklet Együtthatójú (PTC) Ellenállás-hőmérők: A PTC hőmérőket főleg áramerő-sebesség szabályozásra használják. Amikor a hőmérséklet növekszik, a PTC termisztor ellenállása is növekszik. Ez a tulajdonság lehetővé teszi számukra, hogy szabályozzák az elektromos áram áramlását különböző alkalmazásokban.

• Az ellenállás-hőmérők Működési Elv: A fémek olyan tulajdonságukat mutatják, hogy ellenállásaik a hőmérséklettel változnak. Az ellenállás-hőmérők ezt az elvet használják a hőmérséklet mérésére. A platina gyakran szerepel az ellenállás-hőmérők érzékelőelemeinek minőségében, mivel stabil és előre megjósolható az ellenállása a hőmérséklettel szemben. Ezáltal ezek a hőmérők pontosan mérhetik a környező hőmérsékletet. Az ellenállás mérésével a platina elemhez tartozó hőmérsékletet is pontosan meghatározhatjuk, ami azt eredményezi, hogy az ellenállás-hőmérők megbízható választást jelentenek széles körben a hőmérséklet-megfigyelési alkalmazásokban.

Termopárok: A termopár olyan eszköz, amely a hőmérsékletet elektromos energiára alakítja a kapcsolódási ponton. A működése azon az elven alapszik, hogy különböző fémek különböző hőmérséklet-együtthatókkal rendelkeznek. Ha két különböző fém össze van kötve egy csomópontot formálva, akkor bekövetkezik a Seebeck-hatás. Amikor a csomópont hőmérséklete változik, a csomóponton indukálódik feszültség. Erre az indukált feszültségre jellemző, hogy arányos a csomópont és egy referencia pont közötti hőmérséklet-különbséggel. Ez a lineáris kapcsolat a generált feszültség és a hőmérséklet között lehetővé teszi, hogy a termopárok nagyon hatékonyak legyenek a hőmérséklet pontos mérésében. Széles körben használják ipari, tudományos és otthoni alkalmazásokban, ahol a pontos hőmérséklet-megfigyelés és -irányítás létfontosságú, például sütőkben, sütőkészülékekben és ipari folyamat-irányítási rendszerekben.

Integrált Körű Hőmérséklet Transzducens: Az integrált körű (IC) hőmérséklet transzducens egy hőmérséklet-érzékelőelem és egy elektronikus kör kombinációját használja a hőmérséklet mérésére. Ez a transzducens típusa lineáris válaszával jellemezhető, ami egyszerűsíti a mérni kívánt hőmérséklet elektromos kimenetre való átalakítását, ami könnyen értelmezhető. Azonban az integrált hőmérséklet transzducens egyik jelentős hátránya a relatíve szűk működési tartománya. Általában 0°C és 200°C között működik. Ez a korlátozott tartomány korlátozza alkalmazhatóságát bizonyos magas- vagy alacsony-hőmérsékletű környezetekben, ahol szélesebb hőmérsékleti lefedettségre van szükség. Ennek ellenére az IC hőmérséklet transzducensek széles körben használják fogyasztói elektronikában, ahol kompakt mérete, linearitása és relatíve egyszerű interfészük miatt előnyös választást jelentenek a meghatározott hőmérsékleti tartományon belüli hőmérséklet-megfigyelésre. A nem kapcsolati típusú transzducensek tovább oszthatók, például a termisztorok. A termisztor olyan ellenállás, amely ellenállása a hőmérséklettel változik. Az ellenállását úgy mérjük, hogy átutassunk rajta egy kis, mérhető egyirányú áramot, ami viszont feszültségugrat okoz az ellenálláson.