Sensor de temperatura ( CNT / IDT ) concepto, desarrollo y clasificación

I. Conceptos básicos del sensor de temperatura.
1. Temperatura
La temperatura es una cantidad física que indica el grado de calor o frío de un objeto.. Microscópicamente, es la intensidad del movimiento térmico de las moléculas de un objeto. Cuanto mayor sea la temperatura, cuanto más intenso es el movimiento térmico de las moléculas dentro del objeto.

La temperatura sólo se puede medir indirectamente a través de ciertas características de un objeto que cambian con la temperatura., y la escala utilizada para medir el valor de temperatura de un objeto se llama escala de temperatura. Especifica el punto de partida. (punto cero) de la lectura de temperatura y la unidad básica para medir la temperatura. La unidad internacional es la escala termodinámica. (k). Otras escalas de temperatura que actualmente se utilizan de forma más internacional son la escala Fahrenheit (°F), la escala centígrada (°C) y la escala práctica internacional de temperatura.

Desde la perspectiva de la teoría del movimiento molecular., La temperatura es un signo de la energía cinética promedio del movimiento molecular de un objeto.. La temperatura es la expresión colectiva del movimiento térmico de una gran cantidad de moléculas y contiene significancia estadística..

Diagrama de simulación: en un espacio cerrado, La velocidad de movimiento de las moléculas de gas a altas temperaturas es más rápida que a bajas temperaturas.!

Sensor de temperatura NTC con kit sonda de tubo de acero inoxidable

Sensor de temperatura NTC con carcasa ABS cable sonda 105°

Sensor de temperatura NTC con termistor SEMITEC

2. Sensor de temperatura
Un sensor de temperatura se refiere a un sensor que puede detectar la temperatura y convertirla en una señal de salida utilizable.. Es un dispositivo importante para realizar la detección y el control de la temperatura.. Entre la gran variedad de sensores, Los sensores de temperatura son uno de los sensores más utilizados y de más rápido crecimiento.. En el proceso de automatización de la producción industrial., Los puntos de medición de temperatura representan aproximadamente la mitad de todos los puntos de medición..

3. Composición de sensores de temperatura.

II. Desarrollo de sensores de temperatura.
La percepción del calor y el frío es la base de la experiencia humana., Pero encontrar una manera de medir la temperatura ha dejado perplejos a muchos grandes hombres.. No está claro si los antiguos griegos o los chinos fueron los primeros en encontrar una forma de medir la temperatura., pero hay registros de que la historia de los sensores de temperatura comenzó en el Renacimiento.

Empezamos con los retos que enfrenta la medición de temperatura, y luego presentar la historia del desarrollo de los sensores de temperatura desde diferentes aspectos [Fuente: Documento técnico de medición industrial de OMEGA]:

1. Desafíos de la medición
El calor se utiliza para medir la energía contenida en un todo u objeto.. Cuanto mayor sea la energía, cuanto mayor sea la temperatura. Sin embargo, a diferencia de propiedades físicas como masa y longitud, El calor es difícil de medir directamente., por lo que la mayoría de los métodos de medición son indirectos, y la temperatura se infiere observando el efecto de calentar el objeto. Por lo tanto, El estándar de medición del calor siempre ha sido un desafío..

En 1664, Robert Hooke propuso utilizar el punto de congelación del agua como punto de referencia para la temperatura.. Ole Reimer creía que se debían determinar dos puntos fijos, y eligió el punto de congelación de Hooke y el punto de ebullición del agua.. Sin embargo, cómo medir la temperatura de objetos fríos y calientes siempre ha sido un problema. En el siglo XIX, científicos como Gay-Lussac, quien estudió la ley de los gases, Se encontró que cuando un gas se calienta a presión constante., la temperatura aumenta en 1 grados Celsius y el volumen aumenta en 1/267 (posteriormente revisado a 1/273.15), y el concepto de 0 Se derivaron grados -273,15 ℃.

2. Observar la expansión: líquidos y bimetales
Según informes, Se cree que Galileo fabricó un dispositivo que muestra los cambios de temperatura alrededor 1592. Este dispositivo afecta la columna de agua controlando la contracción del aire en un recipiente, y la altura de la columna de agua indica el grado de enfriamiento. Pero debido a que este dispositivo se ve fácilmente afectado por la presión del aire, sólo puede considerarse como un juguete novedoso.

El termómetro tal como lo conocemos fue inventado por Santorio Santorii en Italia en 1612. Selló el líquido en un tubo de vidrio y observó su movimiento cuando se expandía..

Poner unas escalas en el tubo facilitó ver los cambios., pero el sistema aún carecía de unidades precisas. Gabriel Fahrenheit trabajó con Reimer.. Comenzó a producir termómetros utilizando alcohol y mercurio como líquidos.. Mercurio era perfecto porque tenía una respuesta lineal a los cambios de temperatura en un amplio rango., pero era muy toxico, por eso ahora se usa cada vez menos. Se están estudiando otros líquidos alternativos, pero todavía se usa mucho.

El sensor de temperatura bimetálico se inventó a finales del siglo XIX.. Aprovecha la expansión desigual de dos láminas de metal cuando se unen.. El cambio de temperatura hace que las láminas de metal se doblen., que se puede utilizar para activar un termostato o medidor similar a los utilizados en las parrillas de gas. La precisión de este sensor no es alta., tal vez más o menos dos grados, pero también es muy utilizado por su bajo precio..

3. Efecto termoeléctrico
A principios del siglo XIX, La electricidad era un campo apasionante.. Los científicos descubrieron que diferentes metales tienen diferente resistencia y conductividad. En 1821, Thomas Johann Seebeck descubrió el efecto termoeléctrico, que es que se pueden conectar diferentes metales y colocarlos a diferentes temperaturas para generar voltaje. Davy demostró la correlación entre la resistividad del metal y la temperatura.. Becquerel propuso el uso de termopares platino-platino para medir la temperatura., y el dispositivo real fue creado por Leopold en 1829. El platino también se puede utilizar en detectores de temperatura de resistencia., inventado por Myers en 1932. Es uno de los sensores más precisos para medir la temperatura..

Los RTD bobinados son frágiles y, por tanto, inadecuados para aplicaciones industriales.. En los últimos años se ha visto el desarrollo de RTD de película delgada., que no son tan precisos como los RTD bobinados, pero son más robustos. El siglo XX también vio la invención de dispositivos semiconductores de medición de temperatura.. Los dispositivos semiconductores de medición de temperatura responden a los cambios de temperatura y tienen alta precisión, pero hasta hace poco, les falta linealidad.

4. Radiación térmica
Los metales muy calientes y los metales fundidos generan calor., Emitiendo calor y luz visible.. A temperaturas más bajas, También irradian energía térmica., pero con longitudes de onda más largas. El astrónomo británico William Herschel descubrió en 1800 que esto “difuso” La luz o la luz infrarroja generan calor..

Trabajando con su compatriota Meloni, Robelli descubrió una forma de detectar esta energía radiante conectando termopares en serie para crear una termopila. Esto fue seguido en 1878 por el bolómetro. Inventado por el estadounidense Samuel Langley, Esto usó dos tiras de platino., uno ennegrecido en una disposición de puente de un solo brazo. El calentamiento por radiación infrarroja produjo un cambio mensurable en la resistencia.. Los bolómetros son sensibles a una amplia gama de longitudes de onda infrarrojas..

En contraste, dispositivos del tipo detector cuántico de radiación, que se había desarrollado desde la década de 1940, respondió sólo a la luz infrarroja en una banda limitada. Hoy, Los pirómetros económicos se utilizan ampliamente., y lo será aún más a medida que baje el precio de las cámaras termográficas.

5. Escala de temperatura
Cuando Fahrenheit hizo el termómetro, se dio cuenta de que necesitaba una escala de temperatura. el puso 30 grados de agua salada como punto de congelación y más 180 grados de agua salada como punto de ebullición. 25 años después, Anders Celsius propuso utilizar una escala de 0-100, y el de hoy “Celsius” también lleva su nombre.

Más tarde, William Thomson descubrió los beneficios de fijar un punto fijo en un extremo de la escala, y luego Kelvin propuso establecer 0 grados como punto de partida del sistema Celsius. Esto formó la escala de temperatura Kelvin utilizada en la ciencia hoy..

III. Clasificación de sensores de temperatura.
Hay muchos tipos de sensores de temperatura., y tienen diferentes nombres según diferentes estándares de clasificación.

1. Clasificación por método de medición.
Según el método de medición, se pueden dividir en dos categorías: contacto y no contacto.

(1) Sensor de temperatura de contacto:

El sensor contacta directamente con el objeto a medir para medir la temperatura.. A medida que el calor del objeto a medir se transfiere al sensor, la temperatura del objeto a medir se reduce. En particular, cuando la capacidad calorífica del objeto a medir es pequeña, la precisión de la medición es baja. Por lo tanto, El requisito previo para medir la temperatura real de un objeto de esta manera es que la capacidad calorífica del objeto que se está midiendo sea lo suficientemente grande..

(2) Sensor de temperatura sin contacto:
Utiliza principalmente la radiación infrarroja emitida por la radiación térmica del objeto que se está midiendo para medir la temperatura del objeto., y se puede medir remotamente. Su coste de fabricación es elevado., pero la precisión de la medición es baja. Las ventajas son que no absorbe calor del objeto que se mide.; no interfiere con el campo de temperatura del objeto que se está midiendo; la medición continua no genera consumo; tiene una respuesta rápida, etc..

2. Clasificación según diferentes fenómenos físicos
Además, hay sensores de temperatura de microondas, sensores de temperatura de ruido, sensores de temperatura del mapa de temperatura, medidores de flujo de calor, termómetros de chorro, termómetros de resonancia magnética nuclear, Termómetros de efecto Mossbauer, Termómetros de efecto Josephson, termómetros de conversión superconductores de baja temperatura, sensores de temperatura de fibra óptica, etc.. Algunos de estos sensores de temperatura se han aplicado, y algunos todavía están en desarrollo.

Impermeable, sensor de temperatura anticorrosión RTD PT100

RTD PT100 Sensor de temperatura con 1-2 Conexión roscada externa NPT

Sonda RTD del sensor de temperatura PT100 con 6 longitud de la sonda en pulgadas

100 Elemento de platino clase A de ohmios (PT100)
Coeficiente de temperatura, un = 0.00385.
304 Funda de acero inoxidable
Unión de transición robusta con alivio de tensión
Longitud de la sonda – 6 Pulgadas (152 milímetros) o 12 Pulgadas (305milímetros)
Diámetro de la sonda 1/8 pulgada (3 milímetros)
Tres cables 72 Pulgada (1.8metro) Cable conductor que termina en terminales de pala
Clasificación de temperatura : 660°F (350°C)

La serie PT100 son sondas RTD con funda de acero inoxidable y 100 elemento RTD de platino ohmios. Los PT100-11 están disponibles con 6 o 12 longitud de la sonda en pulgadas. Estas sondas cuentan con una funda de 3 mm de diámetro construida con 304 acero inoxidable, una junta de transición de alta resistencia que conecta la sonda a los cables conductores y 72 pulgadas de cable que termina en terminales de pala codificados por colores. Se utiliza un elemento sensor de Clase A para proporcionar mediciones de alta precisión..

La sonda PT100 es muy adecuada para entornos industriales.. Los RTD son sensores basados ​​en resistencia, por lo que el ruido eléctrico tiene un efecto mínimo en la calidad de la señal.. El diseño de tres hilos compensa la resistencia del cable permitiendo recorridos más largos sin un impacto significativo en la precisión.. La robusta junta de transición con protección contra tirones del cable elástico permite una conexión mecánicamente sólida entre el cable y la sonda..