Temperaturni preobrazovalnik

Definicija: Temperaturni pretvornik je električni naprava, ki toplinsko energijo pretvarja v fizikalne količine, kot so odmik, tlak ali električni signal. Njegova osnovna funkcija je omogočiti avtomatsko meritve temperature. Osnovni načel temperaturnega pretvornika je zaznati toplino in nato to informacijo pretvoriti v obliko, ki jo je mogoče prebrati za prenos.

Značilnosti temperaturnega pretvornika

• Vhod je vedno toplinska količina.

• Pretvorniki tipično pretvarjajo toplinsko količino v izmenično količino.

• Uporabljajo se za merjenje temperature in toplonega toka znotraj naprav.

Zaznavni element

Zaznavni element, uporabljen v temperaturnem pretvorniku, mora imeti lastnost, da se njegove značilnosti spreminjajo v odziv na spremembe temperature. Na primer, pri uporabi upornega termometra služi platina kot zaznavni element. Ključne zahteve za zaznavni element so naslednje:

• Temperaturni zaznavni element pretvori temperaturo v toplino.

• Pri tem bi morala biti opazna sprememba upornosti glede na temperaturo.

• Zaznavni element mora imeti visoko upornost.

Vrste temperaturnih pretvornikov

Temperaturni pretvorniki so predvsem razdeljeni na dve široki skupini:

Stikališčni napravi za merjenje temperature

V tem vrsti pretvornika je zaznavni element neposredno povezan s toplinskim virom. Prenos toplote se zgodi preko pojave provodnosti, ki je proces, s katerim se toplota prenese iz ene snovi v drugo brez gibanja samih snovi.

Nestikališčne naprave za merjenje temperature

Tu zaznavni element ne pride v neposredni stik z toplinskim virom. Namesto tega se uporablja pojava konvekcije za prenos toplote. Konvekcija je proces, s katerim se toplota prenese preko

Uporni termometri so razdeljeni na dve glavni vrsti:

• Termistorji s negativnim temperaturnim koeficientom (NTC): Ti se predvsem uporabljajo za merjenje temperature. Kot ime nakazuje, se upornost NTC termistorja zmanjša, ko se temperatura poveča. Ta značilnost jih naredi zelo učinkovite za natančno zaznavanje sprememb temperature.

• Termistorji s pozitivnim temperaturnim koeficientom (PTC): PTC termistorji se predvsem uporabljajo za nadzor toka. Ko se temperatura poveča, se upornost PTC termistorja tudi poveča. Ta lastnost jim omogoča, da regulirajo tok električnega toka v različnih aplikacijah.

• Načelo delovanja upornih termometrov: Kovali imajo lastnost, da se njihova upornost spreminja z temperaturo. Uporni termometri izkoriščajo to načelo za merjenje temperature. Platina se pogosto uporablja kot zaznavni element v visokonatančnih upornih termometrih. Zaradi stabilne in predvidljive relacije med upornostjo in temperaturo platinovega elementa lahko ti termometri natančno merijo okoljsko temperaturo. Merjenjem upornosti platinovega elementa lahko natančno določimo ustrezno temperaturo, kar upornim termometrom prinaša zanesljivost v širokem spektru aplikacij za nadzor temperature.

Termopari: Termopar je naprava, ki pretvori temperaturo v električno energijo na stikališču. Deluje na načelu, da različni kovini imajo različne temperaturne koeficiente. Ko sta dve različni kovini združeni v stikališče, se zgodi pojav, znani kot Seebeckov učinek. Ko se temperatura na stikališču spremeni, se inducira napetost preko stikališča. Značilno je, da je ta inducirana napetost neposredno sorazmerna z temperaturno razliko med stikališčem in referenčno točko. Ta linearna povezava med generirano napetostjo in temperaturo omogoča termoparom, da so zelo učinkoviti pri natančnem merjenju temperature. Široko se uporabljajo v različnih industrijskih, znanstvenih in domačih aplikacijah, kjer je natančen nadzor in merjenje temperature ključno, na primer v pečeh, pečnicah in sistemih za nadzor industrijskih procesov.

Integrirani čip za merjenje temperature: Integrirani čip (IC) za merjenje temperature uporablja kombinacijo zaznavnega elementa za temperaturo in elektronskega čipa za merjenje temperature. Ta vrsta pretvornika se loči z linearnim odzivom, ki poenostavlja postopek pretvorbe zaznane temperature v električni izhod, ki ga je mogoče enostavno interpretirati. Vendar je eden izmed opaznih pomanjkljivosti integriranega temperaturnega pretvornika njegov relativno omejen operativni obseg. Tipično deluje v temperaturnem obsegu od 0°C do 200°C. Ta omejen obseg omejuje njegovo uporabnost v določenih visokotemperaturnih ali nizkotemperaturnih okoljih, kjer je potreben širši temperaturni pokritost.

Sicer pa so IC temperaturni pretvorniki široko uporabljeni v mnogih aplikacijah, kot so potrošniški elektronski izdelki, kjer njihova kompaktna velikost, linearnost in relativno preprosto povezovanje jih naredijo priljubljen izbor za nadzor temperature znotraj določenega temperaturnega obsega. Nestikališčni tipi pretvornikov lahko še dodatno podrazumevajo, na primer termistor. Termistor je vrsta upornika, katerega upornost se spreminja z temperaturo. Njegova upornost se meri z uporabo majhnega, meritve neposrednega toka, ki povzroči padec napetosti preko upornosti.