سنسور دما چیست?

سنسور دما وسیله ای است که میزان گرم یا سرد بودن یک جسم را اندازه گیری می کند, ارائه اندازه گیری دما از طریق یک سیگنال الکتریکی به شکل قابل خواندن. رایج‌ترین آن‌ها ترموکوپل‌ها و آشکارسازهای دمای مقاومت حرارتی هستند.

سنسورهای دمای آب

سنسور دما چین

انواع سنسورهای دما برای مراکز داده

چهار سنسور اصلی دما وجود دارد که امروزه در الکترونیک امروزی استفاده می شود: ضریب دمای منفی (NTC) درمانگاه, آشکارسازهای دمای مقاومت (RTS), دما, و یکپارچه مبتنی بر نیمه هادی (کیهان) حسگر.
سنسور دما یک دستگاه است, به طور معمول, ترموکوپل یا آشکارساز دمای مقاومتی, که اندازه گیری دما را به شکل قابل خواندن از طریق یک سیگنال الکتریکی فراهم می کند.
دماسنج ابتدایی ترین شکل دماسنج است که برای اندازه گیری درجه گرمی و خنکی استفاده می شود..

دماسنج در زمینه ژئوتکنیک برای نظارت بر بتن استفاده می شود, سازه ها, خاک, آب, پل ها, OTC. برای تغییرات ساختاری ناشی از تغییرات فصلی.
یک ترموکوپل (T/C) از دو فلز غیر مشابه ساخته شده است که ولتاژ الکتریکی را به نسبت مستقیم با تغییر دما تولید می کنند. یک RTD (ردیاب دمای مقاومتی) یک مقاومت متغیر است که مقاومت الکتریکی خود را به نسبت مستقیم با تغییر دما در یک مقدار دقیق تغییر می دهد, قابل تکرار, و به صورت تقریبا خطی.

در زندگی روزمره ما, ما اغلب باید دماسنج را ببینیم, آبگرمکن, اجاق های مایکروویو, یخچال, OTC. اینها روی یک دستگاه مهم - سنسور دما - اعمال خواهند شد. این مقاله سنسورهای دما را به شما معرفی می کند, اصول سنسور دما, و انواع سنسورهای دما.

نوع سنسور دما:
در کاربردهای عملی, بسیاری از سنسورهای دما در دسترس هستند, با ویژگی های مختلف با توجه به کاربرد واقعی. سنسورهای دما از دو نوع فیزیکی اصلی تشکیل شده اند:
1. نوع سنسور دمای تماس
این نوع سنسورهای دما نیاز به تماس فیزیکی با جسم مورد سنجش دارند و از رسانایی برای نظارت بر تغییرات دما استفاده می کنند. می توان از آنها برای تشخیص جامدات استفاده کرد, مایعات یا گازها در محدوده دمایی وسیع.

2. نوع سنسور دما بدون تماس
این نوع سنسورهای دما از همرفت و تابش برای نظارت بر تغییرات دما استفاده می کنند. آنها را می توان برای تشخیص مایعات و گازهایی که با افزایش گرما و ته نشین شدن سرما به پایین در جریان های همرفتی، انرژی تابشی ساطع می کنند استفاده کرد., یا برای تشخیص انرژی تابشی منتقل شده از اجسام به شکل تابش مادون قرمز (خورشید).
سنسورهای دمای تماسی و غیر تماسی بیشتر به سنسورهای دمای زیر طبقه بندی می شوند.

اصل سنسور دما:
1. ترموستات
ترموستات یک سنسور دمای تماس است که از یک نوار دو فلزی ساخته شده از دو فلز مختلف تشکیل شده است., مانند آلومینیوم, مس, نیکل, یا تنگستن.

تفاوت در ضرایب انبساط خطی دو فلز باعث می شود که آنها در هنگام گرم شدن تحت حرکات خمشی مکانیکی قرار گیرند..

تصویر واقعی ترموستات

2. ترموستات دو فلزی
یک ترموستات از دو فلز با سطوح حرارتی مختلف تشکیل شده است که پشت به پشت به هم چسبیده اند. وقتی هوا سرد است, کنتاکت ها بسته می شوند و جریان از ترموستات عبور می کند. همانطور که گرم می شود, یک فلز بیشتر از دیگری منبسط می شود, و نوارهای دو فلزی متصل به سمت بالا خم می شوند (یا رو به پایین), باز کردن کنتاکت ها و جلوگیری از جریان الکتریسیته.

تصویر فیزیکی ترموستات دو فلزی

دو نوع اصلی از نوارهای دو فلزی وجود دارد, اساساً بر اساس حرکت آنها هنگام قرار گرفتن در معرض تغییرات دما است. انواع «عمل سریع» وجود دارد که یک عمل فوری «روشن/خاموش» یا «خاموش/روشن» روی کنتاکت های الکتریکی در یک نقطه دمایی تنظیم شده ایجاد می کند., و انواع "خزش" کندتر که به تدریج با تغییر دما موقعیت خود را تغییر می دهند .
نمودار اصل کار ترموستات دو فلزی

ترموستات های اسنپ معمولاً در خانه های ما برای کنترل نقاط تنظیم دمای اجاق ها استفاده می شوند., آهن ها, مخازن آب گرم غوطه وری, و همچنین می توان آنها را روی دیوارها برای کنترل سیستم های گرمایش خانه پیدا کرد.

انواع خزنده معمولاً از سیم پیچ ها یا مارپیچ های دو فلزی تشکیل شده اند که با تغییر دما به آرامی باز می شوند یا سیم پیچ می شوند.. به طور کلی صحبت کردن, نوارهای دو فلزی سبک خزنده نسبت به انواع استاندارد روشن/خاموش ضربه ای حساس تر به تغییرات دما هستند زیرا نوارها بلندتر و نازک تر هستند., آنها را برای استفاده در دماسنج ها و صفحه ها ایده آل می کند, OTC.

3. ترمیستور
ترمیستورها معمولاً از مواد سرامیکی ساخته می شوند, مانند نیکل, اکسیدهای منگنز یا کبالت که در شیشه آبکاری شده اند, که باعث می شود به راحتی آسیب ببینند. مزیت اصلی آنها نسبت به انواع snap-action سرعت واکنش آنها به هرگونه تغییر دما است, دقت و تکرارپذیری.

اکثر ترمیستورها دارای ضریب دمایی منفی هستند (NTC), یعنی مقاومت آنها با افزایش دما کاهش می یابد. هر چند, برخی از ترمیستورها هستند که دارای ضریب دمایی مثبت هستند (PTC) و مقاومت آنها با دما افزایش می یابد.

تصویر فیزیکی ترمیستور

ترمیستورها بر اساس مقاومت آنها در دمای اتاق درجه بندی می شوند (معمولا 25 o C), ثابت زمان آنها (زمان لازم برای واکنش به تغییر دما), و توان آنها نسبت به جریانی که از آنها می گذرد. مثل مقاومت ها, ترمیستورها دارای مقادیر مقاومت در دمای اتاق هستند 10 مگا اهم تا چند اهم, اما برای اهداف سنجش معمولاً از انواع اندازه گیری شده در کیلو اهم استفاده می شود.

4. نمونه سنسور دما شماره 1
مقدار مقاومت ترمیستور زیر در دمای 25 درجه سانتیگراد 10KΩ است, و مقدار مقاومت در 100 ℃ 100Ω است. برای محاسبه ولتاژ خروجی، افت ولتاژ در ترمیستور را هنگامی که به صورت سری با یک مقاومت 1 کیلو اهم قرار می گیرد، محاسبه کنید. (وات) در سراسر منبع 12 ولت در هر دو دما.
نمودار نمونه سنسور دما

با تغییر مقدار مقاومت ثابت R2 (1kΩ در مثال ما) به یک پتانسیومتر یا مقدار از پیش تعیین شده, یک خروجی ولتاژ را می توان در یک نقطه تنظیم دمای از پیش تعیین شده به دست آورد, به عنوان مثال یک خروجی 5 ولت در 60 درجه سانتیگراد. و با تغییر پتانسیومتر برای به دست آوردن یک سطح ولتاژ خروجی خاص می توان آن را در محدوده دمایی وسیع تری به دست آورد..

هر چند, لازم به ذکر است که ترمیستورها دستگاه های غیر خطی هستند, و مقادیر استاندارد مقاومت ترمیستورهای مختلف در دمای اتاق متفاوت است, عمدتاً به این دلیل که از مواد نیمه هادی ساخته شده اند. ترمیستورها به صورت تصاعدی با دما تغییر می کنند و بنابراین دمای ثابت بتا دارند (ب) که می تواند برای محاسبه مقاومت در هر نقطه دمایی معین استفاده شود.

هر چند, هنگامی که با مقاومت های سری استفاده می شود, مانند یک شبکه تقسیم ولتاژ یا آرایش نوع پل وتستون. جریان به دست آمده در پاسخ به ولتاژ اعمال شده به شبکه تقسیم کننده ولتاژ/پل با دما خطی است.. سپس ولتاژ خروجی در مقاومت به صورت خطی با دما تغییر می کند.