Millised on enamkasutatavad temperatuuriandurite tüübid

Temperatuuriandurid on olulised tööriistad kaasaegses inseneritöös, teadusuuringutes ja igapäevaelus. Need võimaldavad teil hoida silma peal ja juhtida soojustingimusi paljudes seadetes. Kõige populaarsemad tüübid on termopaarid, takistustemperatuuri detektorid (RTD), termistorid (NTC ja PTC versioonid) ja integraallülituse (IC) temperatuuriandurid. Termopaarid ja RTD-d on kõige levinumad tehastes kasutatavad andurid, kuna need on usaldusväärsed, paindlikud ja võivad töötada rasketes keskkondades. Iga tüüpi andur töötab erinevatel põhimõtetel, mis tähendab, et neil on erinevad eelised temperatuurivahemiku, täpsuse, reaktsiooniaja, kulude ja erinevate keskkondadega kohanemisvõime osas. See võimaldab inseneridel valida konkreetse olukorra jaoks parima lahenduse, nagu protsessijuhtimine, HVAC-süsteemid, meditsiiniseadmed, autotööstuse rakendused ja asjade Interneti-seadmed.




Termopaarid



Termopaarid töötavad Seebecki efekti (termoelektrilise efekti) tõttu, mis tekib siis, kui kaks erinevat metalljuhti ühendatakse ühes otsas mõõteühenduse moodustamiseks. Väike elektromotoorjõud (pinge) tekib siis, kui kuuma (mõõtmis) ristmiku ja jaheda (võrdlus) ristmiku vahel on temperatuuride erinevus. See pinge on otseselt seotud erinevusega. Täpne temperatuur on võimalik seda pinget mõõtes ja etalonsiirde temperatuuri õigeid seadistusi teha.



Termopaarid suudavad olenevalt kasutatud materjalidest mõõta väga laia temperatuurivahemikku –200 kraadist kuni üle 2000 kraadini. See muudab need ideaalseks väga kuumadesse või väga külmadesse kohtadesse. Neil on lihtne ja tugev disain, mis muudab need väga vastupidavaks ning talub põrutusi, vibratsiooni ja karmi olukordi. Termopaarid on ka odavad, ei vaja töötamiseks välist toiteallikat ja neil on kiire termilise reaktsiooniaeg, mis on oluline kiiresti muutuvate protsesside puhul. Kuid nende väljundsignaal on üsna väike (tavaliselt mikrovoltide vahemikus), seega vajavad nad võimenduslülitust ja täpsuse säilitamiseks vajavad nad külma ristmiku reguleerimist. Mõned levinumad kategooriad on järgmised:



Tüüp K (nikkel-kroom/nikkel-räni): kõige levinum tüüp, see töötab hästi vahemikus -200 kraadi kuni +1260 kraadi ning on mõistliku hinnaga ja oksüdatsioonikindel.



Tüüp J (raud/vask-nikkel): töötab hästi madalamatel temperatuuridel, kuni ligikaudu 750 kraadi, ja seda kasutatakse laialdaselt atmosfääri redutseerimiseks.



Tüüp S (plaatina-roodium/plaatina): see on väärismetallitüüp, mida kasutatakse ülitäpsetes ja kõrgel{2}}temperatuurilistes rakendustes kuni 1600 kraadi või rohkem. Seda kasutatakse ahjudes ja lennukites.



Termopaarid on väga olulised kõrgetel temperatuuridel töötavates tööstusharudes, nagu metallurgia (terase sulatus), keemiline töötlemine, elektritootmine (katlad ja turbiinid) ja klaasitootmine.







II. Resistentsustemperatuuri detektorid (RTD)



RTD-d sõltuvad asjaolust, et puhaste metallide, nagu plaatina, elektritakistus muutub temperatuuri muutumisel prognoositavalt. Temperatuuri tõustes tõuseb takistus sirgjooneliselt, järgides selliseid reegleid nagu Callendar-Van Duseni võrrand. Pt100 andur (100 oomi 0 kraadi juures) ja Pt1000 on kaks kõige levinumat tüüpi.



RTD-d on suurepärased, kuna need on väga täpsed (tavaliselt ±0,1 kraadi või paremad), aja jooksul stabiilsed ja neil on lineaarne reaktsioon paljudele temperatuurivahemikele (tavaliselt -200 kraadi kuni +660 kraadi, kuid mõned kujundused võivad minna palju kõrgemale). Seetõttu on need paremad ülesannete jaoks, mis nõuavad suurt täpsust, nagu laborite kalibreerimine, toidu töötlemine, ravimite valmistamine ja HVAC-süsteemide juhtimine. Nende peamiseks probleemiks on see, et nende reageerimine võtab kauem aega, kuna neil on suurem soojusmass, need maksavad rohkem kui termopaarid ja nad vajavad välist ergutusvoolu (konstantse voolu allikat), et mõõta takistust ilma isesoojenemise tõttu vigu tegemata. Kolme-traadi või nelja juhtmega seadistuste kasutamine on suur pluss, sest need korvavad juhtmetakistuse ja parandavad oluliselt süsteemi üldist täpsust, eriti pikkadel vahemaadel.







III. Termistorid



Termistorid on pooljuhtidest valmistatud andurid, mis muudavad temperatuuri muutudes palju oma takistust. Need jagunevad NTC-ks (negatiivne temperatuurikoefitsient, mis tähendab, et takistus langeb temperatuuri tõustes) ja PTC-ks (positiivne temperatuuritegur, mis tähendab, et takistus tõuseb kiiresti üle teatud punkti).



NTC termistorid on ülitundlikud (palju rohkem kui RTD või termopaarid), reageerivad kiiresti, on väikesed ja odavad. Need töötavad hästi vahemikus -50 kuni +150 Celsiuse kraadi (mõnede laiendatud versioonidega). Neid kasutatakse palju akuhaldussüsteemides, autode kliimaseadmes, kodutehnikas (nt külmikud ja ahjud) ning olmeelektroonikas. Peamine probleem on selles, et nende takistus-temperatuurikõver on üsna mitte-lineaarne, mis tähendab, et täpsete näitude saamiseks peate kasutama matemaatilisi või otsingutabeleid. Samuti on neil probleeme vahetatavusega, kui neid pole kalibreeritud. PTC-termistore seevastu kasutatakse täpse pideva mõõtmise asemel enamasti üle{10}}temperatuuri vältimiseks, sisselülitusvoolu piiramiseks ja isereguleeruvate kütteelementide jaoks.







IV. Integreeritud vooluahelate temperatuuriandurid (ICs) IC-andurid ühendavad andurielemendi, signaali konditsioneerimise ja mõnikord analoog{1}}digitaalmuunduse üheks ränikiibiks. Nad võivad saata kas analoogpinget (näiteks 10 mV/kraad) või digitaalseid signaale selliste protokollide kaudu nagu I²C, SPI või 1-juhe. Mõned tuntud kaubamärgid on LM35, DS18B20 ja TMP seeria seadmed.



Neil on madal veamäär (±0,5 kraadi tavaline), nad reageerivad kiiresti, vajavad vähe väliseid osi ja neid on lihtne mikrokontrolleritega ühendada. See muudab need ideaalseks manussüsteemide, olmeelektroonika, asjade Interneti sõlmede, personaalarvutite ja kaasaskantavate seadmete jaoks. Temperatuurivahemik –55 kuni +150 kraadi Celsiuse järgi piirab nende kasutamist väga kuumades või väga külmades kohtades, kuid nende kasutuslihtsus ja töövõime teiste seadmetega korvavad selle paljudes praegustes rakendustes.







V. Muud tüüpi toidulisandid Lisaks peamistele kontaktanduritele on mitmeid eriotstarbelisi valikuid, mis vastavad konkreetsetele eesmärkidele.



Infrapuna- (kontaktivabad) temperatuuriandurid saavad mõõta temperatuuri objekti puudutamata, kuna nad näevad sellelt tulevat soojuskiirgust. Need sobivad suurepäraselt kõrgete temperatuuride (näiteks sulametallide), liikuvate sihtmärkide või ohtlike kohtade jälgimiseks. Leiate need meditsiinilistes kõrvatermomeetrites, tööstuslikes püromeetrites ja toiduohutuse kontrollides.



Bimetallilised termomeetrid kasutavad kursori liigutamiseks kahe omavahel seotud metalli erinevat soojuspaisumist. See annab lihtsa ja usaldusväärse lugemise ilma voolu vajamata. Need töötavad hästi lihtsate kodutermostaatide, ahjude ja tööstuslike näidikutega, mis pole eriti täpsed.



Fiiberoptilised temperatuuriandurid on elektromagnetiliste häirete suhtes immuunsed, korrosioonikindlad ja suudavad tajuda suuri vahemaid, kuna nad kasutavad optilisi funktsioone, nagu fluorestsentsi vähenemine või interferomeetria. Need on väga olulised sellistes kohtades nagu kõrgepingealajaamad, trafod, MRI-seadmed ja lõhkeainete või tuumamaterjali olemasolu.



Lühidalt, temperatuuriandurit valides peate mõtlema sellistele asjadele nagu see, kui täpne see peab olema, kui lai on temperatuurivahemik, kui kiiresti see peab reageerima, kui palju see maksab, kui vastupidav see keskkonnas peab olema ja kui lihtne on seda paigaldada. Termopaarid on parim valik väga kõrgel-temperatuuriga tööstuslikeks operatsioonideks, RTD-d on kontrollitud keskkondades kõige täpsemad, termistorid on madala hinnaga parim valik keskmise vahemiku jaoks ning IC-andurid muudavad elektroonika digitaalse ühendamise lihtsaks. Infrapuna- ja fiiberoptika on kaks näidet muudest tüüpidest, mis võimaldavad hõlmata kõiki tööstusharusid, isegi neid, kuhu ei pääse otsekontakti või EMI kaudu.