Wat is 'n temperatuursensor?

'n Temperatuursensor is 'n toestel wat meet hoe warm of koud 'n voorwerp is, verskaffing van 'n temperatuurmeting deur 'n elektriese sein in 'n leesbare vorm. Die meer algemene is termokoppels en termiese weerstand temperatuurdetektors.

Watertemperatuursensors

China temperatuursensor

Tipes temperatuursensors vir datasentrums

Daar is vier hooftemperatuursensors wat vandag in hedendaagse elektronika gebruik word: Negatiewe temperatuurkoëffisiënt (NTC) termistors, weerstand temperatuur detektors (RT's), termokoppels, en halfgeleier-gebaseerde geïntegreerde (IC) sensors.
'n Temperatuursensor is 'n toestel, tipies, 'n termokoppel of weerstandstemperatuurdetektor, wat temperatuurmeting in 'n leesbare vorm deur 'n elektriese sein verskaf.
'n Termometer is die mees basiese vorm van 'n temperatuurmeter wat gebruik word om die graad van warmheid en koelte te meet.

Temperatuurmeters word in die geotegniese veld gebruik om beton te monitor, strukture, grond, water, brûe, ens. vir strukturele veranderinge in as gevolg van seisoenale variasies.
'n Termokoppel (T/C) is gemaak van twee ongelyksoortige metale wat 'n elektriese spanning opwek in direkte verhouding tot die verandering in temperatuur. 'n RTD (Weerstand temperatuur detektor) is 'n veranderlike weerstand wat sy elektriese weerstand verander in direkte verhouding tot die verandering in die temperatuur in 'n presiese, herhaalbaar, en byna lineêre wyse.

In ons daaglikse lewe, ons behoort dikwels termometers te sien, waterverwarmers, mikrogolfoonde, yskaste, ens. Dit sal toegepas word op 'n belangrike toestel - die temperatuursensor. Hierdie artikel sal temperatuursensors aan u bekendstel, temperatuursensor beginsels, en tipes temperatuursensors.

Tipe temperatuursensor:
In praktiese toepassings, daar is baie temperatuursensors beskikbaar, met verskillende eienskappe volgens die werklike toepassing. Temperatuursensors bestaan ​​uit twee basiese fisiese tipes:
1. Kontak temperatuursensor tipe
Hierdie tipe temperatuursensors vereis fisiese kontak met die voorwerp wat waargeneem word en gebruik geleiding om temperatuurveranderinge te monitor. Hulle kan gebruik word om vaste stowwe op te spoor, vloeistowwe of gasse oor 'n wye temperatuurreeks.

2. Nie-kontak temperatuursensor tipe
Hierdie tipe temperatuursensors gebruik konveksie en bestraling om temperatuurveranderinge te monitor. Hulle kan gebruik word om vloeistowwe en gasse op te spoor wat stralingsenergie uitstraal soos hitte styg en koue in konveksiestrome na die bodem afsak., of om stralingsenergie op te spoor wat van voorwerpe in die vorm van infrarooi straling oorgedra word (son).
Kontak- en nie-kontak temperatuursensors word verder geklassifiseer in die volgende temperatuursensors.

Die beginsel van temperatuursensor:
1. Termostaat
'n Termostaat is 'n kontaktemperatuursensor wat bestaan ​​uit 'n bimetaalstrook wat van twee verskillende metale gemaak is, soos aluminium, koper, nikkel, of wolfram.

Die verskil in die lineêre uitsettingskoëffisiënte van die twee metale veroorsaak dat hulle meganiese buigbewegings ondergaan wanneer dit verhit word.

Werklike prentjie van termostaat

2. Bimetaal termostaat
’n Termostaat bestaan ​​uit twee metale met verskillende hittevlakke wat rug aan rug aanmekaar vasgegom is. Wanneer die weer koud is, die kontakte sluit en stroom vloei deur die termostaat. Soos dit warm word, een metaal brei meer uit as die ander, en die gebonde bimetaalstroke buig opwaarts (of afwaarts), die kontakte oopmaak en die vloei van elektrisiteit voorkom.

Bimetaal termostaat fisiese prentjie

Daar is twee hooftipes bimetaalstroke, hoofsaaklik gebaseer op hul beweging wanneer dit aan temperatuurveranderinge onderwerp word. Daar is "snap-action" tipes wat 'n oombliklike "aan/af" of "af/aan" tipe aksie op die elektriese kontakte by 'n vasgestelde temperatuurpunt produseer, en stadiger "kruip" tipes wat geleidelik hul posisie verander soos temperatuur verander .
Bimetaal termostaat werk beginsel diagram

Snap-werkende termostate word algemeen in ons huise gebruik om die temperatuurstelpunte van oonde te beheer, ysters, dompelwarmwatertenks, en hulle kan ook op mure gevind word om huisverhittingstelsels te beheer.

Kruiptipes bestaan ​​tipies uit bimetaalspoele of spirale wat stadig ontvou of kronkel soos die temperatuur verander. Oor die algemeen gesproke, kruipstyl bimetaalstroke is meer sensitief vir temperatuurveranderinge as standaard aan/af-tipes omdat die stroke langer en dunner is, maak hulle ideaal vir gebruik op termometers en wysers, ens.

3. Termistor
Termistors word gewoonlik van keramiekmateriaal gemaak, soos nikkel, mangaan- of kobaltoksiede wat in glas geplateer is, wat hulle maklik laat beskadig. Hul grootste voordeel bo snap-aksie tipes is hoe vinnig hulle reageer op enige veranderinge in temperatuur, akkuraatheid en herhaalbaarheid.

Die meeste termistors het 'n negatiewe temperatuurkoëffisiënt (NTC), wat beteken hul weerstand neem af soos temperatuur toeneem. Egter, daar is 'n paar termistors wat 'n positiewe temperatuurkoëffisiënt het (PTC) en hul weerstand neem toe met temperatuur.

Termistor fisiese prentjie

Termistors word gegradeer op grond van hul weerstand by kamertemperatuur (gewoonlik 25 o C), hul tydkonstante (die tyd wat dit neem om op 'n verandering in temperatuur te reageer), en hul kraggradering relatief tot die stroom wat deur hulle vloei. Soos weerstande, termistors het weerstandswaardes by kamertemperatuur wat wissel van 10 megohm tot 'n paar ohm, maar vir waarnemingsdoeleindes word daardie tipes gemeet in kiloohm tipies gebruik.

4. Temperatuursensor voorbeeld No1
Die weerstandswaarde van die volgende termistor by 25℃ is 10KΩ, en die weerstandswaarde by 100℃ is 100Ω. Bereken die spanningsval oor die termistor wanneer dit in serie geplaas word met 'n 1kΩ weerstand om die uitsetspanning te bereken (Vout) oor die 12v toevoer by beide temperature.
Temperatuursensor voorbeelddiagram

Deur die vaste weerstandwaarde van R2 te verander (1kΩ in ons voorbeeld) tot 'n potensiometer of voorafbepaalde waarde, 'n spanningsuitset kan verkry word by 'n voorafbepaalde temperatuurstelpunt, byvoorbeeld 'n 5v uitset by 60°C. En deur die potensiometer te verander om 'n spesifieke uitsetspanningsvlak te kry, kan dit oor 'n wyer temperatuurreeks verkry word.

Egter, Daar moet kennis geneem word dat termistors nie-lineêre toestelle is, en die standaard weerstandswaardes van verskillende termistors by kamertemperatuur verskil, hoofsaaklik omdat hulle van halfgeleiermateriale gemaak is. Termistors verander eksponensieel met temperatuur en het dus 'n Beta-temperatuurkonstante (b) wat gebruik kan word om weerstand by enige gegewe temperatuurpunt te bereken.

Egter, wanneer dit met serieweerstande gebruik word, soos in 'n spanningverdelernetwerk of 'n Wheatstone-brugtipe rangskikking. Die stroom wat verkry word in reaksie op die spanning wat op die spanningverdeler/brugnetwerk toegepas word, is lineêr met temperatuur. Die uitsetspanning oor die resistor skaal dan lineêr met temperatuur.