Sıcaklık Transdüseri

Tanım: Sıcaklık transdüseri, termal enerjiyi yer değiştirme, basınç veya elektrik sinyali gibi fiziksel niceliklere dönüştüren bir elektrikli cihazdır. Ana işlevi, sıcaklığın otomatik ölçümünü sağlamaktır. Bir sıcaklık transdüzünün temel ilkesi, ısıyı tespit etmek ve bu bilgiyi iletim için okunabilir bir formata dönüştürmektir.

Sıcaklık Transdüzünün Özellikleri

• Giriş her zaman termal bir niceliktir.

• Transdüserler genellikle termal miktarı alternatif bir miktarına dönüştürür.

• Cihazların içindeki sıcaklık ve ısı akışını ölçmek için kullanılırlar.

Algılama Elemanı

Bir sıcaklık transdüzünde kullanılan algılama elemanı, sıcaklık değişimlerine tepki olarak özelliklerinin değişmesi özelliğine sahip olmalıdır. Örneğin, bir direnç termometresinde platin metali algılama elemanı olarak hizmet eder. Algılama elemanı için ana gereksinimler şunlardır:

• Sıcaklık - algılama elemanı, sıcaklığı ısıya dönüştürür.

• Sıcaklığa göre dirençte önemli bir değişim olmalıdır.

• Algılama elemanının yüksek dirençlı olması gerekir.

Sıcaklık Transdüzerlerinin Türleri

Sıcaklık transdüzerleri çoğunlukla iki geniş türe ayrılır:

Temasta Olan Sıcaklık Sensör Cihazları

Bu tür transdüzerde, algılama elemanı doğrudan ısı kaynağına bağlanır. Isı transferi, maddelerin kendileri hareket etmeden bir madddenin diğerine geçtiği iletim fenomeni olan iletkenlik yoluyla gerçekleşir.

Temas Yokluğunda Çalışan Sıcaklık Sensör Cihazları

Burada, algılama elemanı ısı kaynağıyla doğrudan temas kurmaz. Bunun yerine, ısı transferi konveksiyon fenomenine dayanır. Konveksiyon, ısının maddenin hareketiyle aktarıldığı süreçtir.

Direnç termometreleri iki ana türe ayrılır:

• Negatif Sıcaklık Katsayısı (NTC) Direnç Termometreleri: Bu tip termistörler, sıcaklık sensörü olarak kullanılır. Adından da anlaşılacağı gibi, NTC termistörlerin direnci sıcaklık arttıkça azalır. Bu özellik, onları sıcaklık değişimlerini doğru bir şekilde tespit etmek için çok etkili hale getirir.

• Pozitif Sıcaklık Katsayısı (PTC) Direnç Termometreleri: PTC termometreleri, genellikle akım kontrolü için kullanılır. Sıcaklık arttıkça, PTC termistörlerin direnci de artar. Bu özellik, çeşitli uygulamalarda elektrik akımının akışını düzenlemelerine imkan tanır.

• Direnç Termometrelerinin İşletme Prensibi: Metaller, dirençlerinin sıcaklıkla değiştiği bir özelliğe sahiptir. Direnç termometreleri, bu prensipleri sıcaklık ölçümü için kullanır. Yüksek hassasiyetli direnç termometrelerinde algılama elemanı olarak yaygın olarak platin kullanılır. Platinin stabil ve tahmin edilebilir direnç-sıcaklık ilişkisi nedeniyle, bu termometreler çevresel sıcaklığı doğru bir şekilde ölçebilir. Platin elemanın direncini ölçerek, karşılık gelen sıcaklık kesin olarak belirlenebilir, bu da direnç termometrelerinin geniş bir sıcaklık izleme uygulamasında güvenilir bir seçim yapar.

Termokupller: Termokupple, temas noktasında sıcaklığı elektrik enerjisine dönüştüren bir cihazdır. Farklı metallerin farklı sıcaklık katsayılarına sahip olduğunu esas alan bir prensiple çalışır. İki farklı metal birleşerek bir bağlantı oluşturduğunda, Seebeck etkisi adı verilen bir fenomen oluşur. Bağlantı noktasındaki sıcaklık değiştiğinde, bağlantı üzerinden bir gerilim induklanır. Bu indüklenen gerilim, bağlantının ve bir referans noktasının arasındaki sıcaklık farkıyla orantılıdır. Üretilen gerilim ve sıcaklık arasındaki doğrusal ilişki, termokupplerin sıcaklığı doğru bir şekilde ölçmede oldukça etkili olmasına imkan tanır. Furnaclar, fırınlar ve endüstriyel süreç kontrol sistemleri dahil olmak üzere, hassas sıcaklık izleme ve kontrolün önemli olduğu çeşitli endüstriyel, bilimsel ve ev içi uygulamalarda yaygın olarak kullanılırlar.

Entegre Devre Sıcaklık Transdüzeri: Entegre devre (IC) sıcaklık transdüzeri, sıcaklık algılama elemanı ve elektronik devre kombinasyonunu kullanarak sıcaklığı ölçer. Bu tür transdüz, doğrusal tepkisinden dolayı, algılanan sıcaklığın kolayca yorumlanabilecek bir elektriksel çıkışı dönüştürme sürecini basitleştirir. Ancak, entegre sıcaklık transdüzünün dikkat çekici dezavantajlarından biri, göreceli olarak dar çalışma aralığıdır. Genellikle 0°C ile 200°C arasında çalışır. Bu sınırlı aralık, daha geniş sıcaklık kapsamı gerektiren bazı yüksek veya düşük sıcaklık ortamlarında kullanılabilirliğini kısıtlar.

Bu eksikliğe rağmen, IC sıcaklık transdüzerleri, telsiz boyutu, doğrusallık ve nispeten basit arayüz özellikleri nedeniyle, belirtilen sıcaklık aralığında sıcaklık izlemesi için tüketici elektroniği dahil birçok uygulamada yaygın olarak kullanılır. Temas olmayan tip transdüzerler, termistor gibi alt kategorilere ayrılabilir. Termistor, direnci sıcaklıkla değişen bir direnç türüdür. Direnci, küçük, ölçülmüş bir doğrusal akım geçirerek, bu da direnç üzerinden bir gerilim düşümü sağlar.