Sensor suhu ( NTC / Rtd ) konsep, pengembangan dan klasifikasi

SAYA. Konsep dasar sensor suhu
1. Suhu
Suhu adalah besaran fisis yang menunjukkan derajat panas atau dinginnya suatu benda. Secara mikroskopis, itu adalah intensitas gerakan termal molekul suatu benda. Semakin tinggi suhunya, semakin kuat gerakan termal molekul-molekul di dalam benda.

Suhu hanya dapat diukur secara tidak langsung melalui ciri-ciri tertentu suatu benda yang berubah seiring suhu, dan skala yang digunakan untuk mengukur nilai suhu suatu benda disebut skala suhu. Ini menentukan titik awal (titik nol) pembacaan suhu dan satuan dasar untuk mengukur suhu. Satuan internasionalnya adalah skala termodinamika (K). Skala suhu lain yang saat ini lebih banyak digunakan secara internasional adalah skala Fahrenheit (° f), skala Celsius (° C.) dan skala suhu praktis internasional.

Dari perspektif teori gerak molekul, suhu merupakan tanda energi kinetik rata-rata gerak molekul suatu benda. Suhu adalah ekspresi kolektif dari gerakan termal sejumlah besar molekul dan mengandung signifikansi statistik.

Diagram simulasi: Di ruang tertutup, kecepatan pergerakan molekul gas pada suhu tinggi lebih cepat dibandingkan pada suhu rendah!

Sensor suhu NTC dengan kit probe tabung baja tahan karat

Sensor suhu NTC dengan kawat probe housing ABS 105°

Sensor suhu NTC dengan termistor SEMITEC

2. Sensor suhu
Sensor suhu mengacu pada sensor yang dapat merasakan suhu dan mengubahnya menjadi sinyal keluaran yang dapat digunakan. Ini adalah perangkat penting untuk mewujudkan deteksi dan kontrol suhu. Di antara berbagai macam sensor, sensor suhu adalah salah satu sensor yang paling banyak digunakan dan tumbuh paling cepat. Dalam proses otomasi produksi industri, titik pengukuran suhu menyumbang sekitar setengah dari semua titik pengukuran.

3. Komposisi sensor suhu

II. Pengembangan sensor suhu
Persepsi panas dan dingin adalah dasar dari pengalaman manusia, namun menemukan cara untuk mengukur suhu telah membuat banyak orang hebat bingung. Tidak jelas apakah orang Yunani kuno atau orang Cina yang pertama kali menemukan cara mengukur suhu, Namun ada catatan bahwa sejarah sensor suhu dimulai pada zaman Renaisans.

Kami mulai dengan tantangan yang dihadapi dalam pengukuran suhu, dan kemudian memperkenalkan sejarah perkembangan sensor suhu dari berbagai aspek [Sumber: Dokumen Buku Putih Pengukuran Industri OMEGA]:

1. Tantangan pengukuran
Panas digunakan untuk mengukur energi yang terkandung dalam keseluruhan atau benda. Semakin besar energinya, semakin tinggi suhunya. Namun, berbeda dengan sifat fisik seperti massa dan panjang, panas sulit diukur secara langsung, jadi sebagian besar metode pengukuran bersifat tidak langsung, dan suhu disimpulkan dengan mengamati efek pemanasan benda. Karena itu, standar pengukuran panas selalu menjadi tantangan.

Di dalam 1664, Robert Hooke mengusulkan penggunaan titik beku air sebagai titik acuan suhu. Ole Reimer percaya bahwa dua titik tetap harus ditentukan, dan dia memilih titik beku Hooke dan titik didih air. Namun, cara mengukur suhu benda panas dan dingin selalu menjadi permasalahan. Pada abad ke-19, ilmuwan seperti Gay-Lussac, yang mempelajari hukum gas, menemukan bahwa ketika gas dipanaskan pada tekanan konstan, suhu naik sebesar 1 derajat Celcius dan volumenya bertambah 1/267 (kemudian direvisi menjadi 1/273.15), dan konsep 0 derajat -273,15℃ diturunkan.

2. Amati ekspansi: cairan dan bimetal
Menurut laporan, Galileo diyakini telah membuat alat yang menunjukkan perubahan suhu di sekitar 1592. Alat ini mempengaruhi kolom air dengan mengendalikan kontraksi udara dalam suatu wadah, dan ketinggian kolom air menunjukkan derajat pendinginan. Namun karena alat ini mudah terpengaruh oleh tekanan udara, itu hanya bisa dianggap sebagai mainan baru.

Termometer seperti yang kita kenal ditemukan oleh Santorio Santorii di Italia pada tahun 1612. Dia menyegel cairan itu ke dalam tabung kaca dan mengamati pergerakannya saat mengembang.

Menempatkan beberapa skala pada tabung membuatnya lebih mudah untuk melihat perubahannya, tetapi sistemnya masih kekurangan unit yang tepat. Bekerja dengan Reimer adalah Gabriel Fahrenheit. Dia mulai memproduksi termometer menggunakan alkohol dan merkuri sebagai cairan. Merkurius sempurna karena memiliki respons linier terhadap perubahan suhu dalam rentang yang luas, tapi itu sangat beracun, jadi sekarang penggunaannya semakin sedikit. Cairan alternatif lain sedang dipelajari, namun masih banyak digunakan.

Sensor suhu bimetalik ditemukan pada akhir tahun 1800-an. Ini memanfaatkan pemuaian dua lembaran logam yang tidak merata saat disambung. Perubahan suhu menyebabkan lembaran logam membengkok, yang dapat digunakan untuk mengaktifkan termostat atau meteran serupa dengan yang digunakan pada kisi-kisi gas. Keakuratan sensor ini tidak tinggi, mungkin plus atau minus dua derajat, tetapi juga banyak digunakan karena harganya yang murah.

3. Efek termoelektrik
Pada awal tahun 1800-an, listrik adalah bidang yang menarik. Para ilmuwan menemukan bahwa logam yang berbeda memiliki ketahanan dan konduktivitas yang berbeda. Di dalam 1821, Thomas Johann Seebeck menemukan efek termoelektrik, yaitu logam yang berbeda dapat dihubungkan bersama dan ditempatkan pada suhu yang berbeda untuk menghasilkan tegangan. Davy mendemonstrasikan korelasi antara resistivitas logam dan suhu. Becquerel mengusulkan penggunaan termokopel platinum-platinum untuk pengukuran suhu, dan perangkat sebenarnya dibuat oleh Leopold di 1829. Platinum juga dapat digunakan dalam detektor suhu resistansi, ditemukan oleh Myers di 1932. Ini adalah salah satu sensor paling akurat untuk mengukur suhu.

RTD Wirewound bersifat rapuh dan oleh karena itu tidak cocok untuk aplikasi industri. Beberapa tahun terakhir telah terlihat perkembangan RTD film tipis, yang tidak seakurat RTD wirewound, namun lebih kuat. Abad ke-20 juga menyaksikan penemuan alat pengukur suhu semikonduktor. Alat ukur suhu semikonduktor merespon perubahan suhu dan memiliki akurasi yang tinggi, tapi sampai saat ini, mereka tidak memiliki linearitas.

4. Radiasi termal
Logam yang sangat panas dan logam cair menghasilkan panas, memancarkan panas dan cahaya tampak. Pada suhu yang lebih rendah, mereka juga memancarkan energi panas, tetapi dengan panjang gelombang yang lebih panjang. Astronom Inggris William Herschel menemukan di 1800 itu ini “kusut” cahaya atau cahaya inframerah menghasilkan panas.

Bekerja dengan rekan senegaranya Meloni, Robelli menemukan cara untuk mendeteksi energi radiasi ini dengan menghubungkan termokopel secara seri untuk membuat termopile. Ini diikuti 1878 dengan bolometer. Diciptakan oleh Samuel Langley dari Amerika, ini menggunakan dua strip platinum, satu dihitamkan dalam susunan jembatan satu lengan. Pemanasan dengan radiasi infra merah menghasilkan perubahan resistensi yang terukur. Bolometer sensitif terhadap berbagai panjang gelombang inframerah.

Sebaliknya, perangkat jenis detektor kuantum radiasi, yang telah dikembangkan sejak tahun 1940an, hanya merespons cahaya inframerah dalam pita terbatas. Hari ini, pirometer murah banyak digunakan, dan akan menjadi lebih buruk seiring turunnya harga kamera pencitraan termal.

5. Skala suhu
Saat Fahrenheit membuat termometer, dia menyadari bahwa dia membutuhkan skala suhu. Dia mengatur 30 derajat air garam sebagai titik beku dan seterusnya 180 derajat air garam sebagai titik didih. 25 bertahun-tahun kemudian, Anders Celsius mengusulkan untuk menggunakan skala 0-100, dan hari ini “Celsius” juga dinamai menurut namanya.

Nanti, William Thomson menemukan manfaat menetapkan titik tetap pada salah satu ujung skala, dan kemudian Kelvin mengusulkan untuk mengatur 0 derajat sebagai titik awal sistem Celcius. Ini membentuk skala suhu Kelvin yang digunakan dalam sains saat ini.

AKU AKU AKU. Klasifikasi sensor suhu
Ada banyak jenis sensor suhu, dan mereka memiliki nama yang berbeda menurut standar klasifikasi yang berbeda.

1. Klasifikasi berdasarkan metode pengukuran
Menurut metode pengukuran, mereka dapat dibagi menjadi dua kategori: kontak dan non-kontak.

(1) Hubungi sensor suhu:

Sensor langsung menghubungi objek yang akan diukur untuk mengukur suhu. Saat panas benda yang akan diukur ditransfer ke sensor, suhu benda yang akan diukur berkurang. Secara khusus, bila kapasitas kalor benda yang diukur kecil, keakuratan pengukurannya rendah. Karena itu, syarat untuk mengukur suhu sebenarnya suatu benda dengan cara ini adalah kapasitas kalor benda yang diukur cukup besar.

(2) Sensor suhu non-kontak:
Ini terutama menggunakan radiasi infra merah yang dipancarkan oleh radiasi termal dari objek yang diukur untuk mengukur suhu objek, dan dapat diukur dari jarak jauh. Biaya produksinya tinggi, tetapi keakuratan pengukurannya rendah. Kelebihannya adalah tidak menyerap panas dari benda yang diukur; itu tidak mengganggu bidang suhu benda yang diukur; pengukuran terus menerus tidak menghasilkan konsumsi; ini mempunyai respon yang cepat, dll..

2. Klasifikasi menurut fenomena fisik yang berbeda
Selain itu, ada sensor suhu gelombang mikro, sensor suhu kebisingan, sensor suhu peta suhu, meter aliran panas, termometer jet, termometer resonansi magnetik nuklir, Termometer efek Mossbauer, Termometer efek Josephson, termometer konversi superkonduktor suhu rendah, sensor suhu serat optik, dll.. Beberapa sensor suhu ini telah diterapkan, dan beberapa masih dalam pengembangan.

Tahan air, sensor suhu RTD PT100 anti korosi

Sensor Suhu RTD PT100 dengan 1-2 Koneksi berulir eksternal NPT

PT100 Sensor suhu Probe RTD dengan 6 panjang probe inci

100 Elemen Platinum Kelas A Ohm (PT100)
Koefisien Suhu, sebuah = 0.00385.
304 Selubung Baja Tahan Karat
Persimpangan Transisi yang Tangguh dengan Strain Relief
Panjang Pemeriksaan – 6 inci (152 mm) atau 12 inci (305mm)
Diameter Pemeriksaan 1/8 inci (3 mm)
Tiga Kawat 72 Inci (1.8M) Pengakhiran Kawat Timbal di Spade Lugs
Peringkat Suhu : 660° f (350° C.)

Seri PT100 adalah probe RTD dengan selubung baja tahan karat dan 100 ohm elemen RTD platina. PT100-11 tersedia dengan 6 atau 12 panjang probe inci. Probe ini dilengkapi dengan selubung berdiameter 3 mm yang dibuat dari 304 baja tahan karat, sambungan transisi tugas berat yang menghubungkan probe ke kabel utama dan 72 inci kawat timah yang diakhiri dengan lug sekop berkode warna. Elemen sensor Kelas A digunakan untuk memberikan pengukuran akurasi tinggi.

Probe PT100 sangat cocok untuk lingkungan industri. RTD adalah sensor berbasis resistansi sehingga gangguan listrik memiliki efek minimal terhadap kualitas sinyal. Desain kabel tiga kawat mengkompensasi resistansi kabel timah sehingga memungkinkan kabel berjalan lebih lama tanpa berdampak signifikan pada akurasi. Sambungan transisi yang kokoh dengan pelepas regangan kawat pegas menghasilkan sambungan yang sangat mekanis antara kawat dan probe.