יתרונות וחסרונות של חיישני טמפרטורה שונים

בתהליכים טכנולוגיים רבים, אחד הגדלים הפיזיקליים החשובים ביותר הוא הטמפרטורה. בתעשייה, חיישני טמפרטורה משמשים למדידה. חיישנים אלה ממירים מידע טמפרטורה לאות חשמלי, אשר לאחר מכן מעובד ומתפרש על ידי אלקטרוניקה ואוטומציה. כתוצאה מכך, ערך הטמפרטורה מוצג פשוט על הצג, או משמש כבסיס לשינוי אוטומטי של מצב הפעולה של ציוד כזה או אחר.

כך או אחרת, חיישני טמפרטורה הם הכרחיים כיום, במיוחד בתעשייה. וחשוב לבחור את החיישן המתאים למטרה שלך, תוך הבנה ברורה של המאפיינים המבדילים בין סוגים שונים של חיישני טמפרטורה. על זה נדבר מאוחר יותר.

חיישנים שונים למטרות שונות

מבחינה טכנולוגית, חיישני טמפרטורה מחולקים לשתי קבוצות גדולות: מגע ובלתי מגע. חיישנים ללא מגע משתמשים בעקרון המדידה בעבודתם פרמטרים של אינפרא אדוםמגיע ממשטח מרוחק.

חיישני מגע, לעומת זאת, בשוק באופן נרחב יותר, נבדלים בכך שאלמנט החיישן שלהם בתהליך מדידת הטמפרטורה נמצא במגע ישיר עם המשטח או המדיום שיש למדוד את הטמפרטורה שלו. לפיכך, יהיה זה המועיל ביותר לבחון את חיישני המגע בפירוט, להשוות את הסוגים, המאפיינים שלהם, כדי להעריך את היתרונות והחסרונות של סוגים שונים של חיישני טמפרטורה.

בעת בחירת חיישן טמפרטורה, הדבר הראשון שצריך לעשות הוא לקבוע כיצד יהיה צורך למדוד את הטמפרטורה. חיישן האינפרא אדום יוכל למדוד את הטמפרטורה במרחק מהמשטח, לכן ישנה חשיבות עקרונית שבין החיישן למשטח אליו הוא יופנה האווירה תהיה שקופה ונקייה ככל האפשר, אחרת הטמפרטורה הנתונים יהיו מעוותים (תראה - מדידת טמפרטורה ללא מגע במהלך פעולת הציוד).

חיישן המגע יאפשר לך למדוד את הטמפרטורה של פני השטח ישירות או של הסביבה איתה הוא במגע, כך שבדרך כלל ניקיון האווירה שמסביב אינו חשוב. כאן יש חשיבות מכרעת למגע ישיר ואיכותי בין החיישן לחומר הבדיקה.

ניתן לייצר בדיקה מגע באמצעות אחת מכמה טכנולוגיות: תרמיסטור, מדחום התנגדות או צמד תרמי. לכל טכנולוגיה יש את היתרונות והחסרונות שלה.

התרמיסטור רגיש מאוד, המחיר שלו נמצא באמצע בין צמדים תרמיים ומדדי חום התנגדות, אבל הוא לא שונה בדיוק ובלינאריות.

הצמד התרמי יקר יותר, הוא מגיב מהר יותר לשינויי טמפרטורה, המדידות יהיו לינאריות יותר מהתרמיסטור, אך הדיוק והרגישות אינם גבוהים.

מדחום ההתנגדות הוא המדויק מבין השלושה, הוא ליניארי אך פחות רגיש, אם כי הוא זול יותר מהצמד התרמי במחירו.

בנוסף, בבחירת חיישן, כדאי לשים לב לטווח הטמפרטורות הנמדדות, עבור צמדים תרמיים ומדדי חום התנגדות זה תלוי בחומר של האלמנט הרגיש בו משתמשים. אז אתה צריך למצוא איזו פשרה.

צמד תרמי

חיישני טמפרטורה צמד תרמי לעבוד בזכות אפקט Seebekov... שני חוטים ממתכות שונות מולחמים בקצה אחד - זהו מה שנקרא צומת חם של צמד תרמי, שנחשף לטמפרטורה הנמדדת. בצד הנגדי של החוטים, טמפרטורת הקצוות שלהם אינה משתנה, במקום זה מחובר מד מתח רגיש.

המתח הנמדד על ידי מד מתח תלוי בהפרש הטמפרטורה בין הצומת החם לבין החוטים המחוברים למד המתח. צמדים תרמיים שונים במתכות היוצרות את הצמתים החמים שלהם, מה שקובע את טווח הטמפרטורות הנמדדות עבור חיישן צמד תרמי מסוים.

להלן טבלה של סוגי החיישנים השונים מזן זה. סוג החיישן נבחר בהתאם לטווח הטמפרטורות הנדרש ולאופי הסביבה.

חיישני סוג E מתאימים לשימוש בסביבות מחמצנות או אינרטיות. סוג J - לפעולה בסביבות ואקום, אינרטיות או מפחיתות. סוג K - מתאים לסביבות מחמצנות או ניטרליות. סוג N - בעל חיי שירות ארוכים יותר בהשוואה לסוג K.

חיישנים מסוג T עמידים בפני קורוזיה, כך שניתן להשתמש בהם בסביבות חמצון לחות, מפחיתות, אינרטיות, כמו גם בוואקום. R (תעשייתי) ו-S (מעבדה) - סוגים - הם חיישני טמפרטורה גבוהה שחייבים להיות מוגנים על ידי מבודדים קרמיים מיוחדים או צינורות לא מתכתיים. סוג B הוא אפילו טמפרטורה גבוהה יותר מאשר סוגים R ו-S.

היתרונות של חיישני צמד תרמי הם היציבות של פרמטרי הפעולה שלהם בטמפרטורות גבוהות ומהירות התגובה היחסית לשינויים בטמפרטורת הצומת החמה. חיישנים מסוג זה מוצגים במגוון רחב של קטרים ​​זמינים. יש להם מחיר נמוך.

באשר לחסרונות, צמדים תרמיים מאופיינים ברמת דיוק נמוכה, יש להם מתח נמדד נמוך במיוחד, ובנוסף, חיישנים אלו תמיד דורשים מעגלי פיצוי.

מדי חום התנגדות

מדחום התנגדות או חיישן טמפרטורת ריאוסטט מקוצר RTD. זה עובד על העיקרון של שינוי ההתנגדות של המתכת בהתאם לשינוי בטמפרטורה שלה. מתכות בשימוש: פלטינה (מ-200 מעלות צלזיוס עד +600 מעלות צלזיוס), ניקל (מ-60 מעלות צלזיוס עד +180 מעלות צלזיוס), נחושת (מ-190 מעלות צלזיוס עד +150 מעלות צלזיוס), טונגסטן (מ-100 מעלות צלזיוס). °C עד +1400 מעלות צלזיוס) - בהתאם לטווח הטמפרטורות הנמדד הנדרש.

לעתים קרובות יותר מאשר מתכות אחרות, פלטינה משמשת במדחום התנגדות, מה שנותן טווח טמפרטורות רחב למדי ומאפשר לך לבחור חיישנים עם רגישויות שונות. אז לחיישן Pt100 יש התנגדות של 100 אוהם ב-0 מעלות צלזיוס, ולחיישן Pt1000 יש 1kOhm באותה טמפרטורה, כלומר, הוא רגיש יותר ומאפשר לך למדוד את הטמפרטורה בצורה מדויקת יותר.

בהשוואה לצמד התרמי, למדחום ההתנגדות יש דיוק גבוה יותר, הפרמטרים שלו יציבים יותר וטווח הטמפרטורות הנמדדות רחב יותר. עם זאת, הרגישות נמוכה יותר וזמן התגובה ארוך יותר מזה של צמדים תרמיים.

תרמיסטורים

סוג אחר של חיישני טמפרטורת מגע - תרמיסטורים... הם משתמשים בתחמוצות מתכת שיכולות לשנות באופן משמעותי את ההתנגדות שלהם בהתאם לטמפרטורה. תרמיסטורים הם משני סוגים: PTC - PTC ו-NTC - NTC.

בראשון, ההתנגדות עולה עם עליית הטמפרטורה בטווח פעולה מסוים, בשני, עם עליית הטמפרטורה, ההתנגדות יורדת. תרמיסטורים מאופיינים בתגובה מהירה יותר לשינויי טמפרטורה ובעלות נמוכה, אך הם שבריריים למדי ובעלי טווח טמפרטורות הפעלה צר מאשר אותם מדי חום התנגדות וצמדים תרמיים.

חיישני אינפרא אדום

כפי שהוזכר בתחילת המאמר, חיישני אינפרא אדום מפרשים את קרינת האינפרה האדומה הנפלטת ממשטח מרוחק - מטרה. היתרון שלהם הוא שמדידת הטמפרטורה מתבצעת בצורה ללא מגע, כלומר, אין צורך ללחוץ את החיישן בחוזקה כנגד החפץ או לטבול אותו בסביבה.

הם מגיבים מהר מאוד לשינויי טמפרטורה ולכן הם ישימים לבחינת משטחים אפילו של עצמים נעים, למשל על מסוע, רק בעזרת חיישני אינפרא אדום ניתן למדוד את הטמפרטורה של דגימות הממוקמות, למשל, ישירות בתנור או בכל אזור אגרסיבי.

החסרונות של חיישני אינפרא אדום כוללים את רגישותם למצב המשטח פולט החום, כמו גם לניקיון האופטיקה שלהם והאטמוספירה בנתיב בין החיישן למטרה. אבק ועשן מפריעים מאוד למדידות מדויקות.