Температурен трансдуктор

Дефиниција: Термички трансдуктор е електричко уред кој конвертира термичка енергија во физички величини како што се преместување, притисок или електрични сигнал. Неговата основна функција е да овозможи автоматско мерење на температурата. Основниот принцип на термичкиот трансдуктор е да детектира топлина и потоа да ја конвертира оваа информација во формат кој може да се чита за пренес.

Кarakтеристики на термичкиот трансдуктор

• Влезот неизменно е термичка величина.

• Трансдукторите типично конвертираат термичката величина во алтернативна величина.

• Се користат за мерење на температурата и протокот на топлина во уредите.

Елемент за сензоринг

Елементот за сензоринг кој се користи во термичкиот трансдуктор мора да поседува својство кое ги менува неговите карактеристики во одговор на варијациите на температурата. На пример, во резистивниот термометар, платината служи како елемент за сензоринг. Клучните барања за елементот за сензоринг се следниве:

• Елементот за сензоринг на температурата ја конвертира температурата во топлина.

• Треба да има значајна промена во резистивноста во однос на температурата.

• Елементот за сензоринг мора да има висока резистивност.

Типови на термички трансдуктори

Термичките трансдуктори главно се класифицирани во две широки категории:

Уреди со контактни температурски сензори

Во овој тип трансдуктор, елементот за сензоринг е директно поврзан со изворот на топлина. Пренесот на топлина се случува преку феноменот на проводимост, кој е процесот преку кој топлината се пренесува од една супстанција до друга без движење на самите супстанции.

Уреди со неконтактни температурски сензори

Овде, елементот за сензоринг не доаѓа во директен контакт со изворот на топлина. Сепак, те се полагаат на феноменот на конвекција за пренес на топлина. Конвекцијата е процесот преку кој топлината се пренесува преку движењето на супстанцијата.

Резистивните термометри се класифицирани во два главни типа:

• Негативен температурски коефициент (NTC) Резистивни термометри: Овие се главно користени за мерење на температурата. Како што подразбира името, резистивноста на NTC термисторот намалува со зголемување на температурата. Оваа карактеристика ги прави многу ефективни за точна детекција на промени на температурата.

• Позитивен температурски коефициент (PTC) Резистивни термометри: PTC термометрите се главно користени за контрола на струјата. Кога температурата се зголемува, резистивноста на PTC термисторот исто така се зголемува. Оваа карактеристика им овозможува да регулираат протокот на електричната струја во различни применби.

• Принцип на работа на резистивните термометри: Металите покажуваат својство кое ги менува нивната резистивност со температурата. Резистивните термометри се користат овој принцип за мерење на температурата. Платината е често користена како елемент за сензоринг во високопрецизни резистивни термометри. Због предвидливата и стабилна врска помеѓу резистивноста и температурата на платината, овие термометри можат точно да мериат околна температура. Со мерење на резистивноста на платиниевиот елемент, соодветната температура може точно да се определи, што ги прави резистивните термометри надежен избор за широк спектар на применби за мониторинг на температурата.

Термочупки: Термочупката е уред кој конвертира температурата во електрична енергија во контактната точка. Функционира на принцип дека различните метали имаат различни температурски коефициенти. Кога два различни метала се спојуваат за да формираат јункција, се случува феномен познат како ефектот на Себек. Кога температурата во јункцијата се менува, се индуцира напон преку јункцијата. Значително, овој индуциран напон е директно пропорционален на разликата во температурата помеѓу јункцијата и референтна точка. Оваа линеарна врска помеѓу генерираната напон и температурата ги прави термочупките многу ефективни за точно мерење на температурата. Те се широко користат во различни индустријски, научни и домашни применби, каде што прецизниот мониторинг и контрола на температурата се важни, како на пример во печи, рерни и системи за контрола на индустријски процеси.

Интегрирана цепана температурска трансдуктор: Интегрираниот цепан (IC) температурски трансдуктор користи комбинација од елемент за сензоринг на температурата и електронска цеп за мерење на температурата. Овој тип трансдуктор е карактеризиран со неговата линеарна реакција, што ја облеснува процесот на конверзија на сензираниот температурски напон во електрична излезна вредност која лесно може да се интерпретира. Меѓутоа, еден од значајните недостатоци на интегрираниот температурски трансдуктор е неговиот релативно узак опсег на работа. Обично функционира во температурен опсег од 0°C до 200°C. Овој ограничен опсег ограничува неговата применимост во одредени околини со висока или ниска температура каде што се потребни пошироки температурски опсези.

Навистина, IC температурските трансдуктори се широко користат во многу применби како што се потрошачките електроника, каде што нивната компактна големина, линеарност и релативно едноставна интерфејс ги прават предпочитани за мониторинг на температурата во специфицираниот температурен опсег. Не-контактните типови трансдуктори можат да се подкатегоризираат, со еден пример бидуќи термисторот. Термисторот е вид резистор чија резистивност се менува со температурата. Неговата резистивност се мери со пропуштање на мал, мерен правац струја, која на своја страна причинува пад на напон преку резистивноста.