Farklı sıcaklık sensörlerinin avantajları ve dezavantajları

Birçok teknolojik süreçte en önemli fiziksel niceliklerden biri sıcaklıktır. Endüstride, ölçüm için sıcaklık sensörleri kullanılır. Bu sensörler, sıcaklık bilgisini daha sonra elektronik ve otomasyon tarafından işlenen ve yorumlanan bir elektrik sinyaline dönüştürür. Sonuç olarak, sıcaklık değeri ya ekranda basitçe görüntülenir ya da bir veya başka bir ekipmanın çalışma modunu otomatik olarak değiştirmek için temel oluşturur.

Öyle ya da böyle, sıcaklık sensörleri günümüzde özellikle endüstride vazgeçilmezdir. Ve farklı tipteki sıcaklık sensörlerinin ayırt edici özelliklerini net bir şekilde anlayarak, amacınız için doğru sensörü seçmek önemlidir. Bunun hakkında daha sonra konuşacağız.

Farklı amaçlar için farklı sensörler

Teknolojik olarak, sıcaklık sensörleri iki büyük gruba ayrılır: temaslı ve temassız. Temassız sensörler çalışmalarında ölçüm prensibini kullanır. kızılötesi parametreleruzak bir yüzeyden geliyor.

Temas sensörleri ise piyasada daha yaygın olarak farklılık gösterir, çünkü sensör elemanları sıcaklık ölçümü sürecinde sıcaklığı ölçülecek yüzey veya ortamla doğrudan temas halindedir. Bu nedenle, kontak sensörlerini detaylı olarak incelemek, tiplerini, özelliklerini karşılaştırmak, farklı sıcaklık sensörlerinin avantaj ve dezavantajlarını değerlendirmek en uygun yöntem olacaktır.

Bir sıcaklık sensörü seçerken, yapılacak ilk şey, sıcaklığın nasıl ölçülmesi gerektiğini belirlemektir. Kızılötesi sensör, sıcaklığı yüzeyden belirli bir mesafede ölçebilecektir, bu nedenle sensör ile yönlendirileceği yüzey arasında atmosferin olabildiğince şeffaf ve temiz olması, aksi takdirde sıcaklığın veriler bozulacak ( bak - Ekipman çalışması sırasında temassız sıcaklık ölçümü).

Temas sensörü, doğrudan yüzeyin veya temas halinde olduğu ortamın sıcaklığını ölçmenizi sağlar, bu nedenle çevredeki atmosferin temizliği genellikle önemli değildir. Burada, sensör ile test malzemesi arasında doğrudan ve yüksek kaliteli temas çok önemlidir.

Bir temas probu, birkaç teknolojiden biri kullanılarak üretilebilir: termistör, dirençli termometre veya termokupl. Her teknolojinin avantajları ve dezavantajları vardır.

Termistör çok hassastır, fiyatı termokupllar ve dirençli termometreler arasında ortadadır, ancak doğruluk ve doğrusallık açısından farklılık göstermez.

Termokupl daha pahalıdır, sıcaklık değişimlerine daha hızlı tepki verir, ölçümler termistörden daha lineer olacaktır, ancak doğruluk ve hassasiyet yüksek değildir.

Dirençli termometre, üçü arasında en doğru olanıdır, doğrusaldır ancak daha az hassastır, ancak fiyat olarak termokupldan daha ucuzdur.

Ek olarak, bir sensör seçerken, termokupllar ve dirençli termometreler için ölçülen sıcaklık aralığına dikkat etmelisiniz, kullanılan hassas elemanın malzemesine bağlıdır. Bu yüzden biraz uzlaşma bulmalısın.

termokupl

Sıcaklık sensörleri termokupl sayesinde çalışmak Seebekov etkisi... Bir uçta farklı metallerden iki tel lehimlenmiştir - bu, ölçülen sıcaklığa maruz kalan bir termokuplun sözde sıcak bağlantı noktasıdır. Tellerin karşı tarafında uçlarının sıcaklığı değişmez, bu yere hassas bir voltmetre bağlanır.

Bir voltmetre ile ölçülen voltaj, sıcak bağlantı noktası ile voltmetreye bağlı teller arasındaki sıcaklık farkına bağlıdır. Termokupllar, belirli bir termokupl sensörü için ölçülen sıcaklık aralığını belirleyen sıcak bağlantı noktalarını oluşturan metallerde farklılık gösterir.

Aşağıda, bu çeşitlilikteki farklı sensör türlerinin bir tablosu bulunmaktadır. Sensör tipi, gerekli sıcaklık aralığına ve ortamın yapısına bağlı olarak seçilir.

Tip E sensörler, oksitleyici veya inert ortamlarda kullanıma uygundur. Tip J — vakumlu, inert veya indirgeyici ortamlarda çalışmak için. K Tipi — oksitleyici veya nötr ortamlar için uygundur. Tip N — K tipine kıyasla daha uzun hizmet ömrüne sahiptir.

T tipi sensörler korozyona karşı dayanıklıdır, bu nedenle nemli oksitleyici, indirgeyici, inert ortamlarda ve ayrıca vakumda kullanılabilirler. R (endüstriyel) ve S (laboratuvar) — tipleri — özel seramik izolatörler veya metal olmayan borularla korunması gereken yüksek sıcaklık sensörleridir. Tip B, R ve S tiplerinden bile daha yüksek sıcaklıktır.

Termokupl sensörlerinin avantajları, çalışma parametrelerinin yüksek sıcaklıklarda kararlılığı ve sıcak bağlantı sıcaklığındaki değişikliklere göreli tepki hızıdır. Bu tip sensörler, çok çeşitli çaplarda sunulmaktadır. Düşük bir fiyatları var.

Dezavantajlara gelince, termokupllar düşük doğrulukla karakterize edilir, son derece düşük bir ölçülen gerilime sahiptir ve ek olarak, bu sensörler her zaman dengeleme devreleri gerektirir.

dirençli termometreler

Dirençli termometre veya reostat sıcaklık sensörü RTD olarak kısaltılır. Metalin sıcaklığındaki değişime bağlı olarak direncinin değişmesi prensibi ile çalışır. Kullanılan metaller: platin (-200°C ila +600°C), nikel (-60°C ila +180°C), bakır (-190°C ila +150°C), tungsten (-100°C) ° C ila +1400 ° C) — gerekli ölçülen sıcaklık aralığına bağlıdır.

Diğer metallerden daha sık olarak, oldukça geniş bir sıcaklık aralığı sağlayan ve farklı hassasiyetlere sahip sensörleri seçmenize izin veren dirençli termometrelerde platin kullanılır. Yani Pt100 sensörü 0 °C'de 100 Ohm dirence sahiptir ve Pt1000 sensörü aynı sıcaklıkta 1kOhm'a sahiptir yani daha hassastır ve sıcaklığı daha doğru ölçmenizi sağlar.

Termokupl ile karşılaştırıldığında, direnç termometresi daha yüksek doğruluğa sahiptir, parametreleri daha kararlıdır ve ölçülen sıcaklık aralığı daha geniştir. Bununla birlikte, hassasiyet daha düşüktür ve tepki süresi termokupllardan daha uzundur.

termistörler

Başka bir tip temaslı sıcaklık sensörü — termistörler… Dirençlerini sıcaklığa bağlı olarak önemli ölçüde değiştirebilen metal oksitler kullanırlar. Termistörler iki tiptir: PTC — PTC ve NTC — NTC.

Birincisinde, belirli bir çalışma aralığında sıcaklık arttıkça direnç artar, ikincisinde sıcaklık arttıkça direnç azalır. Termistörler, sıcaklık değişikliklerine daha hızlı yanıt vermeleri ve düşük maliyetleri ile karakterize edilirler, ancak oldukça kırılgandırlar ve aynı dirençli termometreler ve termokupllara göre daha dar bir çalışma sıcaklığı aralığına sahiptirler.

Kızılötesi sensörler

Makalenin başında belirtildiği gibi, kızılötesi sensörler uzak bir yüzeyden yayılan kızılötesi radyasyonu - bir hedef - yorumlar. Avantajları, sıcaklık ölçümünün temassız bir şekilde gerçekleştirilmesi, yani sensörü nesneye sıkıca bastırmaya veya ortama batırmaya gerek olmamasıdır.

Sıcaklık değişikliklerine çok hızlı tepki verirler, bu nedenle örneğin bir konveyör üzerinde hareket eden nesnelerin bile yüzeylerini incelemek için uygulanabilirler.Yalnızca kızılötesi sensörlerin yardımıyla, örneğin bir yerde bulunan numunelerin sıcaklığını ölçmek mümkündür. doğrudan bir fırında veya herhangi bir agresif bölgede.

Kızılötesi sensörlerin dezavantajları, ısı yayan yüzeyin durumuna ve sensör ile hedef arasındaki yoldaki kendi optiklerinin ve atmosferin temizliğine olan hassasiyetlerini içerir. Toz ve duman, doğru ölçümleri büyük ölçüde engeller.