Temperatūras pārveidotājs

Definīcija: Temperatūras pārveidotājs ir elektriskais ierīce, kas pārvērš termisko enerģiju fiziskos lielumos, piemēram, novietojumu, spiedienu vai elektrisko signālu. Tā galvenā funkcija ir ļaut automatiski mērīt temperatūru. Temperatūras pārveidotāja pamatprincips ir uztvert siltumu un pēc tam šo informāciju pārvērst lasāmā formātā, lai to varētu transmetēt.

Temperatūras pārveidotāja īpašības

• Ievade vienmēr ir termisks daudzums.

• Pārveidotāji parasti pārvērš termisko daudzumu alternējošā daudzumā.

• Tie tiek izmantoti, lai mērītu temperatūru un siltuma plūsmu iekšienēs ierīcēs.

Uztveršanas elements

Temperatūras pārveidotājā izmantotajam uztveršanas elementam jāizturējas tā, ka tā īpašības mainās atkarībā no temperatūras maiņas. Piemēram, rezistīvā termometrā platīna metāls kļūst par uztveršanas elementu. Uztveršanas elementa galvenie prasījumi ir šādi:

• Temperatūras uztveršanas elements pārvērš temperatūru siltumā.

• Jānotiek būtiskai režģa izmaiņai atkarībā no temperatūras.

• Uztveršanas elementam jābūt ar augstu režģa vērtību.

Temperatūras pārveidotāju veidi

Temperatūras pārveidotāji galvenokārt tiek sadalīti divos plašos veidos:

Kontakta temperatūras sensora ierīces

Šāda veida pārveidotājā uztveršanas elements tiek tieši savienots ar siltuma avotu. Siltuma pārnese notiek caur kondukcijas parādību, kas ir process, kurā siltums tiek pārnests no viena vielas uz otru bez vielu pašu kustības.

Bezkontakta temperatūras sensora ierīces

Šeit uztveršanas elements neiesaista tiešu kontaktu ar siltuma avotu. Lielākoties, tie balstās uz konvekcijas parādību siltuma pārnešanai. Konvekcija ir process, kurā siltums tiek pārnests ar vielas kustību.

Rezistīvās termometri tiek sadalīti divos galvenajos veidos:

• Negatīva temperatūras koeficients (NTC) rezistīvā termometra: Tie tiek galvenokārt izmantoti temperatūras uztveršanai. Kā nosaukums liecina, NTC termistora režģis samazinās, kad temperatūra pieaug. Šī īpašība padara tos ļoti efektīvus precīzi uztverot temperatūras maiņas.

• Pozitīva temperatūras koeficients (PTC) rezistīvā termometra: PTC termometri tiek galvenokārt izmantoti strāvas kontrolē. Kad temperatūra pieaug, PTC termistora režģis arī pieauga. Šī īpašība ļauj tiem regulēt elektriskā strāvas plūsmu dažādos pielietojumos.

• Darbības princips rezistīvajiem termometriem: Metāli parāda īpašību, ka to režģis mainās atkarībā no temperatūras. Rezistīvās termometri izmanto šo principu temperatūras mērīšanai. Platīna tiek bieži izmantota kā uztveršanas elements augstas precizitātes rezistīvajos termometros. Tā kā platīnas režģa-temperatūras attiecība ir stabila un prognozējama, šie termometri var precīzi mērīt apkārtējo temperatūru. Mērījot platīnas elementa režģi, atbilstošā temperatūra var tikt precīzi noteikta, padarot rezistīvās termometrus uzticamu izvēli plašām temperatūras mērīšanas lietotnēm.

Termopāri: Termopārs ir ierīce, kas pārvērš temperatūru elektroenerģijā kontaktpunktā. Tas darbojas, balstoties uz principu, ka dažādi metāli ir ar atšķirīgiem temperatūras koeficientiem. Kad divi neatbilstoši metāli tiek savienoti, lai veidotu savienojumu, notiek parādība, kas pazīstama kā Zebecka efekts. Kad temperatūra šajā savienojumā mainās, tiek izraisīta sprieguma starpība pāri šim savienojumam. Būtiski, izraisītais spriegums ir tieši proporcionāls temperatūras atšķirībai starp savienojumu un atskaites punktu. Šis lineārā attiecība starp izveidoto spriegumu un temperatūru ļauj termopāriem būt ļoti efektīvi precīzi mērīt temperatūru. Tie tiek plaši izmantoti dažādos rūpnieciskos, zinātniskos un mājsaimniecības pielietojumos, kur nepieciešama precīza temperatūras monitorings un kontrolēšana, piemēram, krāsnu, piekārtojumu un rūpniecisku procesu kontrolēšanas sistēmās.

Integrētās shēmas temperatūras pārveidotājs: Integrētās shēmas (IC) temperatūras pārveidotājs izmanto kombināciju no temperatūras uztveršanas elementa un elektroniskās shēmas, lai mērītu temperatūru. Šāda veida pārveidotājs raksturojas ar lineāru atbildi, kas vienkāršo procesu, pārvēršot uztvertā temperatūru elektroenerģijā, ko viegli interpretēt. Tomēr, viens no integrētā temperatūras pārveidotāja būtiskākajiem trūkumiem ir relatīvi saists darbības diapazons. Parasti tas darbojas temperatūras diapazonā no 0°C līdz 200°C. Šis ierobežots diapazons ierobežo tā pielietojamību dažās augstās temperatūras vai zemas temperatūras vides, kur nepieciešama plašāka temperatūras klātbūtne.

Neraugoties uz šo trūkumu, IC temperatūras pārveidotāji tiek plaši izmantoti daudzos pielietojumos, piemēram, patērētāju elektronikā, kur to kompakta izmērs, lineāritāte un salīdzinoši vienkārša savienojamība padara tos priekšroku temperatūras mērīšanai norādītajā temperatūras diapazonā. Bezkontakta tipa pārveidotāji var tikt papildus apakškategorizēti, piemēram, termistori. Termistors ir rezistora veids, kura režģis mainās atkarībā no temperatūras. Tā režģis tiek mērots, noliekot caur to mazu, mērāmu taisnleņķa strāvu, kas savukārt izraisa sprieguma pazemināšanos pāri režģim.