Mis on temperatuuriandur?

Temperatuuriandur on seade, mis mõõdab objekti kuumust või külma, temperatuuri mõõtmise pakkumine loetaval kujul elektrisignaali kaudu. Levinumad on termopaarid ja termotakisti temperatuuriandurid.

Vee temperatuuri andurid

Hiina temperatuuriandur

Andmekeskuste temperatuuriandurite tüübid

Tänapäeva elektroonikas kasutatakse nelja peamist temperatuuriandurit: Negatiivne temperatuuri koefitsient (NTC) termistorid, takistuse temperatuuriandurid (TTA-d), termopaarid, ja pooljuhtide baasil integreeritud (IC) andurid.
Temperatuuriandur on seade, tüüpiliselt, termopaar või takistuse temperatuuriandur, mis võimaldab temperatuuri mõõtmist loetaval kujul elektrilise signaali kaudu.
Termomeeter on temperatuurimõõturi kõige elementaarsem vorm, mida kasutatakse kuumuse ja jaheduse mõõtmiseks.

Temperatuurimõõtjaid kasutatakse geotehnilises valdkonnas betooni jälgimiseks, struktuurid, mulda, vesi, sillad, jne. hooajalistest erinevustest tingitud struktuurimuutuste eest.
Termopaar (T/C) on valmistatud kahest erinevast metallist, mis tekitavad temperatuurimuutusega otseselt proportsionaalse elektripinge. TTA (Vastupidavuse temperatuuri detektor) on muutuv takisti, mis muudab oma elektritakistust otseses proportsioonis temperatuuri muutusega täpselt, korratav, ja peaaegu lineaarselt.

Meie igapäevaelus, me peaksime sageli nägema termomeetreid, veesoojendid, mikrolaineahjud, külmikud, jne. Neid rakendatakse olulisele seadmele – temperatuuriandurile. See artikkel tutvustab teile temperatuuriandureid, temperatuurianduri põhimõtted, ja temperatuuriandurite tüübid.

Temperatuurianduri tüüp:
Praktilistes rakendustes, Saadaval on palju temperatuuriandureid, erinevate omadustega vastavalt tegelikule rakendusele. Temperatuuriandurid koosnevad kahest põhilisest füüsilisest tüübist:
1. Kontakti temperatuurianduri tüüp
Seda tüüpi temperatuuriandurid nõuavad füüsilist kontakti tajutava objektiga ja kasutavad temperatuurimuutuste jälgimiseks juhtivust. Neid saab kasutada tahkete ainete tuvastamiseks, vedelikud või gaasid laias temperatuurivahemikus.

2. Kontaktivaba temperatuurianduri tüüp
Seda tüüpi temperatuuriandurid kasutavad temperatuurimuutuste jälgimiseks konvektsiooni ja kiirgust. Neid saab kasutada vedelike ja gaaside tuvastamiseks, mis eraldavad kiirgusenergiat, kui soojus tõuseb ja külm konvektsioonivooludes põhja settib., või objektidelt infrapunakiirguse kujul edastatud kiirgusenergia tuvastamiseks (päike).
Kontakt- ja mittekontaktsed temperatuuriandurid liigitatakse täiendavalt järgmistesse temperatuurianduritesse.

Temperatuurianduri põhimõte:
1. Termostaat
Termostaat on kontakttemperatuuriandur, mis koosneb kahest erinevast metallist valmistatud bimetallribast, nagu alumiinium, vask, nikkel, või volfram.

Kahe metalli lineaarsete paisumistegurite erinevus põhjustab kuumutamisel mehaanilisi painutusliigutusi.

Termostaadi tegelik pilt

2. Bimetallist termostaat
Termostaat koosneb kahest erineva soojustasemega metallist, mis on üksteise külge liimitud. Kui ilm on külm, kontaktid sulguvad ja vool voolab läbi termostaadi. Kuna see kuumeneb, üks metall paisub rohkem kui teine, ja liimitud bimetallribad painduvad ülespoole (või allapoole), kontaktide avamine ja elektrivoolu takistamine.

Bimetalltermostaadi füüsiline pilt

Bimetallribasid on kahte peamist tüüpi, põhineb peamiselt nende liikumisel temperatuurimuutuste ajal. On olemas "snap-action" tüüpi, mis tekitavad hetkelise "sisse/välja" või "väljas/sisse" tüüpi toimingu elektrikontaktidele määratud temperatuuripunktis, ja aeglasemad “roomavad” tüübid, mis temperatuuri muutudes järk-järgult oma asendit muudavad .
Bimetalltermostaadi tööpõhimõtte skeem

Kiiresti toimivaid termostaate kasutatakse meie kodudes tavaliselt ahjude temperatuuri seadistuspunktide reguleerimiseks, triikrauad, kuumavee sukelpaagid, ja neid võib leida ka seintelt koduküttesüsteemide juhtimiseks.

Roomiktüübid koosnevad tavaliselt bimetallist mähistest või spiraalidest, mis temperatuuri muutudes aeglaselt lahti või keerduvad.. Üldiselt öeldes, roomiktüüpi bimetallribad on temperatuurimuutuste suhtes tundlikumad kui tavalised sisse-/väljalülitatavad tüübid, kuna ribad on pikemad ja õhemad, muutes need ideaalseks kasutamiseks termomeetritel ja sihverplaadil, jne.

3. Termistor
Termistorid on tavaliselt valmistatud keraamilistest materjalidest, nagu nikkel, klaasiga kaetud mangaan- või koobaltoksiidid, mis muudab need kergesti kahjustatavaks. Nende peamine eelis snap-action tüüpide ees on see, kui kiiresti nad reageerivad temperatuurimuutustele, täpsus ja korratavus.

Enamikul termistoritel on negatiivne temperatuuritegur (NTC), mis tähendab, et nende takistus väheneb temperatuuri tõustes. Siiski, mõned termistorid on positiivse temperatuurikoefitsiendiga (PTC) ja nende takistus suureneb temperatuuri tõustes.

Termistori füüsiline pilt

Termistorid on hinnatud nende takistuse alusel toatemperatuuril (tavaliselt 25 o C), nende ajakonstant (aeg, mis kulub temperatuurimuutusele reageerimiseks), ja nende nimivõimsus võrreldes neid läbiva vooluga. Nagu takistid, termistoride takistusväärtused toatemperatuuril on vahemikus 10 megaoomist mõne oomini, kuid tuvastamise eesmärgil kasutatakse tavaliselt neid kilooomides mõõdetavaid tüüpe.

4. Temperatuurianduri näide nr1
Järgmise termistori takistuse väärtus temperatuuril 25 ℃ on 10 KΩ, ja takistuse väärtus 100 ℃ juures on 100 Ω. Väljundpinge arvutamiseks arvutage pingelang termistoril, kui see asetatakse seeriasse 1kΩ takistiga (Vout) üle 12 V toite mõlemal temperatuuril.
Temperatuurianduri näidisskeem

Muutes fikseeritud takisti väärtust R2 (1kΩ meie näites) potentsiomeetrile või eelseadistatud väärtusele, väljundpinge on võimalik saada etteantud temperatuuri seadepunktis, näiteks 5v väljund 60°C juures. Ja muutes potentsiomeetrit konkreetse väljundpinge taseme saamiseks, saab selle saada laiemas temperatuurivahemikus.

Siiski, tuleb märkida, et termistorid on mittelineaarsed seadmed, ja erinevate termistoride standardtakistuse väärtused toatemperatuuril on erinevad, peamiselt seetõttu, et need on valmistatud pooljuhtmaterjalidest. Termistorid muutuvad eksponentsiaalselt temperatuuriga ja seetõttu on neil beeta temperatuurikonstant (b) mida saab kasutada takistuse arvutamiseks mis tahes temperatuuripunktis.

Siiski, kui seda kasutatakse koos jadatakistitega, näiteks pingejaoturi võrgus või Wheatstone'i silla tüüpi paigutuses. Vool, mis saadakse vastusena pingejaguri/sildvõrgule rakendatud pingele, on lineaarne temperatuuriga. Takisti väljundpinge skaleerub seejärel lineaarselt temperatuuriga.