Mikä on lämpötila -anturi?

Lämpötila-anturi on laite, joka mittaa kuinka kuuma tai kylmä esine on, lämpötilan mittauksen tarjoaminen sähköisen signaalin kautta luettavassa muodossa. Yleisimpiä ovat lämpöparit ja lämpövastuksen lämpötila-anturit.

Veden lämpötila-anturit

Kiinan lämpötila -anturi

Lämpötila-anturien tyypit palvelinkeskuksiin

Nykypäivän elektroniikassa on nykyään neljä päälämpötilanturia: Negatiivinen lämpötilakerroin (NTC) termistorit, vastuslämpötilan ilmaisimet (TTK:t), termoelementit, ja puolijohdepohjainen integroitu (IC) anturit.
Lämpötila-anturi on laite, tyypillisesti, lämpöpari tai vastuslämpötila-anturi, joka tarjoaa lämpötilan mittauksen luettavassa muodossa sähköisen signaalin kautta.
Lämpömittari on lämpömittarin perusmuoto, jota käytetään kuumuuden ja kylmyyden mittaamiseen.

Lämpötilamittareita käytetään geotekniikan alalla betonin valvontaan, rakenteet, maaperää, vettä, siltoja, jne. kausivaihteluista johtuvia rakenteellisia muutoksia.
Termopari (T/C) on valmistettu kahdesta erilaisesta metallista, jotka tuottavat sähköjännitteen, joka on suoraan verrannollinen lämpötilan muutokseen. TTK (Resistanssilämpötilan ilmaisin) on säädettävä vastus, joka muuttaa sähkövastustaan ​​suoraan verrannollisesti lämpötilan muutokseen tarkasti, toistettavissa, ja lähes lineaarisella tavalla.

Meidän jokapäiväisessä elämässämme, meidän pitäisi usein nähdä lämpömittareita, vedenlämmittimet, mikroaaltouunit, jääkaapit, jne. Näitä käytetään tärkeässä laitteessa – lämpötila-anturissa. Tässä artikkelissa esitellään lämpötila-anturit, lämpötila-anturin periaatteet, ja lämpötila-anturien tyypit.

Lämpötila-anturin tyyppi:
Käytännöllisissä sovelluksissa, saatavilla on monia lämpötila-antureita, eri ominaisuuksilla todellisen sovelluksen mukaan. Lämpötila-anturit koostuvat kahdesta fyysisestä perustyypistä:
1. Kosketuslämpötila-anturin tyyppi
Tämän tyyppiset lämpötila-anturit vaativat fyysistä kosketusta tunnistettavaan kohteeseen ja käyttävät johtokykyä lämpötilan muutosten seuraamiseen. Niitä voidaan käyttää kiinteiden aineiden havaitsemiseen, nesteitä tai kaasuja laajalla lämpötila-alueella.

2. Kosketukseton lämpötila-anturin tyyppi
Tämän tyyppiset lämpötila-anturit käyttävät konvektiota ja säteilyä lämpötilan muutosten seuraamiseen. Niitä voidaan käyttää havaitsemaan nesteitä ja kaasuja, jotka lähettävät säteilyenergiaa lämmön noustessa ja kylmän laskeutuessa pohjalle konvektiovirroissa, tai havaita esineistä infrapunasäteilyn muodossa siirrettyä säteilyenergiaa (aurinko).
Kosketus- ja kosketuksettomat lämpötila-anturit luokitellaan edelleen seuraaviin lämpötila-antureihin.

Lämpötila-anturin periaate:
1. Termostaatti
Termostaatti on kosketuslämpötila-anturi, joka koostuu kahdesta eri metallista valmistetusta bimetallinauhasta, kuten alumiini, kupari, nikkeli, tai volframi.

Kahden metallin lineaaristen laajenemiskertoimien ero saa ne läpikäymään mekaanisia taivutusliikkeitä kuumennettaessa.

Todellinen kuva termostaatista

2. Bimetallitermostaatti
Termostaatti koostuu kahdesta metallista, joilla on eri lämpötasot, jotka on liimattu yhteen selkänojaan. Kun sää on kylmä, koskettimet sulkeutuvat ja virta kulkee termostaatin läpi. Kun se lämpenee, yksi metalli laajenee enemmän kuin toinen, ja kiinnitetyt bimetallinauhat taipuvat ylöspäin (tai alaspäin), avaamalla koskettimet ja estämällä sähkön virtauksen.

Bimetallitermostaatti fyysinen kuva

Bimetallinauhoja on kahta päätyyppiä, perustuu ensisijaisesti niiden liikkumiseen lämpötilan muutoksissa. On olemassa "snap-action"-tyyppejä, jotka tuottavat välittömän "on/off"- tai "off/on"-tyyppisen toiminnan sähkökoskettimille asetetussa lämpötilapisteessä, ja hitaammat "ryömintä"-tyypit, jotka muuttavat asteittain sijaintiaan lämpötilan muuttuessa .
Bimetallitermostaatin toimintaperiaatekaavio

Snap-toimivia termostaatteja käytetään yleisesti kodeissamme säätämään uunien lämpötilan asetuspisteitä, silitysraudat, upotettavat kuumavesisäiliöt, ja ne löytyvät myös seinistä ohjaamaan kodin lämmitysjärjestelmiä.

Telatyypit koostuvat tyypillisesti bimetallikäämeistä tai spiraaleista, jotka hitaasti avautuvat tai kiertyvät lämpötilan muuttuessa. Yleisesti ottaen, telaketjutyyliset bimetallinauhat ovat herkempiä lämpötilan muutoksille kuin tavalliset napsautettavat nauhat, koska nauhat ovat pidempiä ja ohuempia, joten ne sopivat ihanteellisesti käytettäväksi lämpömittareissa ja kellotauluissa, jne.

3. Termistori
Termistorit on yleensä valmistettu keraamisista materiaaleista, kuten nikkeliä, lasiin pinnoitetut mangaani- tai kobolttioksidit, mikä tekee niistä helposti vaurioituneet. Niiden tärkein etu snap-toimintatyyppeihin verrattuna on se, kuinka nopeasti ne reagoivat kaikkiin lämpötilan muutoksiin, tarkkuus ja toistettavuus.

Useimmilla termistoreilla on negatiivinen lämpötilakerroin (NTC), mikä tarkoittaa, että niiden vastus pienenee lämpötilan noustessa. kuitenkin, Joillakin termistoreilla on positiivinen lämpötilakerroin (PTC) ja niiden vastus kasvaa lämpötilan myötä.

Termistorin fyysinen kuva

Termistorit luokitellaan niiden resistanssin perusteella huoneenlämpötilassa (yleensä 25 o C), niiden aikavakio (aika, joka kuluu reagoida lämpötilan muutokseen), ja niiden teho suhteessa niiden läpi kulkevaan virtaan. Kuten vastukset, termistoreilla on resistanssiarvot huoneenlämpötilassa välillä 10 megaohmista muutamaan ohmiin, mutta tunnistustarkoituksiin käytetään tyypillisesti sellaisia ​​kiloohmeina mitattuja tyyppejä.

4. Lämpötila-anturin esimerkki nro1
Seuraavan termistorin resistanssiarvo 25℃:ssa on 10KΩ, ja resistanssiarvo 100 ℃:ssa on 100 Ω. Laske jännitehäviö termistorin yli, kun se asetetaan sarjaan 1kΩ vastuksen kanssa laskeaksesi lähtöjännitteen (Vout) 12 V syöttöjännitteen yli molemmissa lämpötiloissa.
Lämpötila-anturin esimerkkikaavio

Muuttamalla R2:n kiinteää vastuksen arvoa (1kΩ esimerkissämme) potentiometriin tai esiasetettuun arvoon, jännitelähtö voidaan saada ennalta määrätyssä lämpötilan asetuspisteessä, esimerkiksi 5v lähtö 60°C:ssa. Ja muuttamalla potentiometriä tietyn lähtöjännitetason saamiseksi se voidaan saavuttaa laajemmalla lämpötila-alueella.

kuitenkin, On huomattava, että termistorit ovat epälineaarisia laitteita, ja eri termistoreiden standardiresistanssiarvot huoneenlämpötilassa ovat erilaisia, pääasiassa siksi, että ne on valmistettu puolijohdemateriaaleista. Termistorit muuttuvat eksponentiaalisesti lämpötilan mukaan ja siksi niillä on beetalämpötilavakio (b) jota voidaan käyttää resistanssin laskemiseen missä tahansa lämpötilapisteessä.

kuitenkin, käytettäessä sarjavastuksia, kuten jännitteenjakajaverkossa tai Wheatstonen siltatyyppisessä järjestelyssä. Virta, joka saadaan vasteena jännitteenjakaja-/siltaverkkoon syötetylle jännitteelle, on lineaarinen lämpötilan kanssa. Lähtöjännite vastuksen yli skaalautuu sitten lineaarisesti lämpötilan mukaan.