Video-praktik.ru





"09" июня 2022 г.

ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ

ТЕРМОПАРА
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ
ТЕРМОРЕЗИСТОРЫ

Определения типа: "Датчик температуры – это устройство, которое позволяет измерить температуру чего либо" представляются мне не корректными.

Дело в том, что сам датчик температуру не измеряет, а преобразует ее значение в электрический сигнал.

Только после обработки и преобразования этого сигнала мы получим значение измеряемого параметра в привычных нам градусах. А такая обработка осуществляется отдельным устройством.

Итак, датчик температуры – это изделие, преобразующее значение температуры в электрический сигнал (ток, напряжение).

В зависимости от используемых физических принципов существуют следующие виды датчиков:

  • термоэлектрические (термопара);
  • полупроводниковые;
  • пирометрические;
  • терморезистивные.

Есть еще несколько более "экзотических" видов, но их область применения специфична и рассматривать их здесь не будем.


ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ

Принцип действия термопары основан на возникновении разности потенциалов между проводниками из различных материалов, соединенными между собой.

Материалы, из которых изготовлены элементы термопары определяют диапазон измеряемых температур.

Следует отметить, что термопара реагирует на разность температур между зонами: "горячей" и "холодной" (рис.1).

Это определяет специфику ее применения:

  • для снятия показаний требуется применение высокочувствительных приборов;
  • точные измерения требуют индивидуальной градуировки (калибровки) датчика.

Существует еще ряд недостатков, но они решаемы и компенсируются следующими достоинствами термоэлектрических датчиков температуры:

  • способность работы в агрессивных средах и широких диапазонах температур;
  • относительно небольшой ценой;
  • надежность и неприхотливость, простота изготовления и обслуживания;
  • хорошая точность измерений (стандартная погрешность 1-2 оС).

Область применения таких датчиков: контроль производственных (технологических процессов), автоматизированные системы управления, отопительное и нагревательное оборудования (котлы, плиты, колонки).


ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ

Принцип работы датчика этого типа основан на зависимости падения напряжения на p-n переходе полупроводникового элемента (транзистора, диода) от его температуры.

Ток протекающий через переход должен быть стабилизированным.

В результате получается близкая к линейной зависимость выходного сигнала от температуры. Как следствие, это не требует применения сложных схем коррекции, что является достоинством такого решения.

Полупроводниковые датчики легко интегрируются со схемами обработки сигнала, вплоть до размещения в одном корпусе.

При использовании АЦП мы получаем цифровой датчик. Современные технологии позволяют получать разрешение от 8 до 16 бит, что достаточно для решения большинства задач.

Цифровые полупроводниковые датчики температуры удобны при применении совместно с электронными схемами автоматизации и управления, они обеспечивают хорошую точность измерения и быстродействие.

Такие типы датчиков используются в GSM приборах дистанционного управления отоплением, например для систем "Умный дом".


ТЕРМОРЕЗИСТИВНЫЕ ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ

Еще их называют терморезисторами и работают они по принципу изменения сопротивления при нагревании (охлаждении) рабочего тела.

Кстати, любой проводник под влиянием температуры способен изменять свое сопротивления, но у определенных материалов это свойство выражено сильнее.

Кроме того, существуют материалы сопротивление которых с нагреванием уменьшается и те, которые при нагреве сопротивление увеличивают.

Датчики на основе первых называют термисторами, а использующие второй принцип – позисторы.

Работают терморезисторы в нескольких температурных диапазонах:

  • низкотемпературном (до 170 оК);
  • среднетемпературном (170 оК-510 оК);
  • высокотемпературном (900 оК-1300 оК).

К основным техническим характеристикам термо резистивных датчиков относятся: номинальное сопротивление ( указывается при 2 оС).

  • максимальный ток или мощность;
  • диапазон рабочих температур.
  • ТКС – температурный коэффициент сопротивления.

ТКС – это зависимость сопротивления от температуры, выражаемое, как правило, графически.

Область применения.

Как для остальных датчиков температуры – средства и системы автоматизации, контроль отопительного оборудования и пр.

Кроме того, термисторы применяются для ограничения пусковых токов двигателей. Естественно, "напрямую" это реализуется для устройств небольшой мощности.

Бесконтактные датчики температуры.

В завершение несколько слов про пирометрические датчики.

Они позволяют производить бесконтактные измерения и принцип их действия основан на контроле интенсивности излучения телом определенного диапазона волн.

Область применения: от бытовой (измерение температуры человеческого тела) до производственной (контроль нагрева рабочих поверхностей оборудования, кабельных трасс и пр.).

Таким образом, на примере даже рассмотренных видов и типов датчиков температуры видно, что с их помощью возможно решение практически любых задач по контролю и автоматизации различных процессов и оборудования.



  *  *  *

© 2014-2022 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер, могут выражать мнение автора и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.


Содержание



***