Sensore di temperatura ( NTC / RST ) concetto, sviluppo e classificazione

IO. Concetti di base del sensore di temperatura
1. Temperatura
La temperatura è una quantità fisica che indica il grado di calore o freddezza di un oggetto. Microscopicamente, È l'intensità del movimento termico delle molecole di un oggetto. Maggiore è la temperatura, più intenso è il movimento termico delle molecole all'interno dell'oggetto.

La temperatura può essere misurata solo indirettamente attraverso alcune caratteristiche di un oggetto che cambia con la temperatura, e la scala utilizzata per misurare il valore di temperatura di un oggetto è chiamata scala di temperatura. Specifica il punto di partenza (punto zero) della lettura della temperatura e dell'unità base per misurare la temperatura. L'unità internazionale è la scala termodinamica (K). Altre scale di temperatura che sono attualmente utilizzate più a livello internazionale sono la scala Fahrenheit (°F), la scala Celsius (°C) e la scala di temperatura pratica internazionale.

Dal punto di vista della teoria del movimento molecolare, La temperatura è un segno dell'energia cinetica media del movimento molecolare di un oggetto. La temperatura è l'espressione collettiva del movimento termico di un gran numero di molecole e contiene significato statistico.

Diagramma di simulazione: In uno spazio chiuso, La velocità di movimento delle molecole di gas ad alte temperature è più veloce di quella a basse temperature!

Sensore di temperatura NTC con kit sonda tubo in acciaio inossidabile

Sensore di temperatura NTC con filo della sonda per alloggiamento ABS 105 °

Sensore di temperatura NTC con termistore semitec

2. Sensore di temperatura
Un sensore di temperatura si riferisce a un sensore in grado di percepire la temperatura e convertirlo in un segnale di uscita utilizzabile. È un dispositivo importante per realizzare il rilevamento e il controllo della temperatura. Tra l'ampia varietà di sensori, I sensori di temperatura sono uno dei sensori più utilizzati e in più rapida crescita. Nel processo di automazione della produzione industriale, I punti di misurazione della temperatura rappresentano circa la metà di tutti i punti di misurazione.

3. Composizione di sensori di temperatura

Ii. Sviluppo di sensori di temperatura
La percezione del calore e del freddo è la base dell'esperienza umana, Ma trovare un modo per misurare la temperatura ha sconcertato molti grandi uomini. Non è chiaro se gli antichi greci o i cinesi hanno trovato un modo per misurare la temperatura, Ma ci sono registri che la storia dei sensori di temperatura è iniziata nel Rinascimento.

Iniziamo con le sfide affrontate dalla misurazione della temperatura, e quindi introdurre la storia di sviluppo dei sensori di temperatura da diversi aspetti [Fonte: Documento bianco di misurazione industriale Omega]:

1. Sfide di misurazione
Il calore viene utilizzato per misurare l'energia contenuta in un intero o in un oggetto. Maggiore è l'energia, Maggiore è la temperatura. Tuttavia, A differenza delle proprietà fisiche come massa e lunghezza, Il calore è difficile da misurare direttamente, Quindi la maggior parte dei metodi di misurazione sono indiretti, e la temperatura viene dedotta osservando l'effetto del riscaldamento dell'oggetto. Perciò, Lo standard di misurazione del calore è sempre stato una sfida.

In 1664, Robert Hooke ha proposto di usare il punto di congelamento dell'acqua come punto di riferimento per la temperatura. Ole Reimer credeva che dovessero essere determinati due punti fissi, E ha scelto il punto di congelamento di Hooke e il punto di ebollizione dell'acqua. Tuttavia, Come misurare la temperatura degli oggetti caldi e freddi è sempre stato un problema. Nel XIX secolo, Scienziati come gay-lussac, Chi ha studiato la legge sul gas, scoperto che quando un gas viene riscaldato a pressione costante, La temperatura aumenta di 1 grado Celsius e il volume aumentano di 1/267 (successivamente rivisto a 1/273.15), e il concetto di 0 È stato derivato gradi -273,15 ℃.

2. Osservare l'espansione: liquidi e bimetali
Secondo i rapporti, Si ritiene che Galileo abbia apportato un dispositivo che mostra le variazioni di temperatura 1592. Questo dispositivo influisce sulla colonna d'acqua controllando la contrazione dell'aria in un contenitore, e l'altezza della colonna d'acqua indica il grado di raffreddamento. Ma perché questo dispositivo è facilmente influenzato dalla pressione dell'aria, Può essere considerato solo un nuovo giocattolo.

Il termometro come sappiamo è stato inventato da Santorio Santorii in Italia in 1612. Ha sigillato il liquido in un tubo di vetro e ne ha osservato il movimento quando si è espanso.

Mettere alcune scale sul tubo ha reso più facile vedere le modifiche, Ma il sistema mancava ancora di unità precise. Lavorare con Reimer è stato Gabriel Fahrenheit. Ha iniziato a produrre termometri usando alcol e mercurio come liquidi. Il mercurio era perfetto perché aveva una risposta lineare alle variazioni di temperatura in una vasta gamma, Ma era altamente tossico, Quindi ora viene usato sempre meno. Vengono studiati altri liquidi alternativi, Ma è ancora ampiamente usato.

Il sensore di temperatura bimetallico fu inventato alla fine del 1800. Sfrutta l'espansione irregolare di due fogli di metallo quando sono uniti. Il cambiamento di temperatura fa piegare i fogli metallici, che può essere utilizzato per attivare un termostato o un misuratore simile a quelli utilizzati nelle griglie a gas. L'accuratezza di questo sensore non è alta, forse più o meno due gradi, ma è anche ampiamente usato a causa del suo prezzo basso.

3. Effetto termoelettrico
All'inizio del 1800, L'elettricità era un campo entusiasmante. Gli scienziati hanno scoperto che i metalli diversi hanno resistenza e conducibilità diverse. In 1821, Thomas Johann Seebeck ha scoperto l'effetto termoelettrico, che è che i metalli diversi possono essere collegati insieme e posizionati a temperature diverse per generare tensione. Davy ha dimostrato la correlazione tra resistività e temperatura dei metalli. Bequerel ha proposto l'uso di termocoppie platino-platino per la misurazione della temperatura, e il dispositivo reale è stato creato da Leopold in 1829. Il platino può anche essere utilizzato nei rilevatori di temperatura di resistenza, inventato da Myers in 1932. È uno dei sensori più accurati per misurare la temperatura.

I RTD Wirewound sono fragili e quindi inadatti alle applicazioni industriali. Gli ultimi anni hanno visto lo sviluppo di RTDS a film sottile, che non sono accurati come Wirewound RTDS, ma sono più robusti. Il 20 ° secolo ha visto anche l'invenzione dei dispositivi di misurazione della temperatura dei semiconduttori. I dispositivi di misurazione della temperatura dei semiconduttori rispondono alle variazioni di temperatura e hanno un'elevata precisione, Ma fino a poco tempo fa, Mancano la linearità.

4. Radiazione termica
I metalli molto caldi e i metalli fusi generano calore, emettendo calore e luce visibile. A temperature più basse, Irradiano anche l'energia termica, Ma con lunghezze d'onda più lunghe. L'astronomo britannico William Herschel ha scoperto 1800 che questo “fuzzy” La luce leggera o infrarossa genera calore.

Lavorare con il meloni connazionale, Robelli ha scoperto un modo per rilevare questa energia radiosa collegando le termocoppie in serie per creare un termopile. Questo è stato seguito 1878 dal bolometro. Inventato da American Samuel Langley, Questo ha usato due strisce di platino, uno annerito in una disposizione del ponte a braccio singolo. Il riscaldamento da parte delle radiazioni a infrarossi ha prodotto un cambiamento misurabile della resistenza. I bolometri sono sensibili a una vasta gamma di lunghezze d'onda a infrarossi.

Al contrario, Dispositivi del tipo di rilevatore quantico di radiazione, che era stato sviluppato dagli anni '40, ha risposto solo alla luce a infrarossi in una banda limitata. Oggi, I pirometri economici sono ampiamente utilizzati, e diventerà più tanto quando il prezzo delle telecamere di imaging termico cade.

5. Scala di temperatura
Quando Fahrenheit ha fatto il termometro, Si rese conto che aveva bisogno di una scala di temperatura. Si è messo 30 gradi sale acqua come punto di congelamento e oltre 180 gradi acqua salata come punto di ebollizione. 25 anni dopo, Anders Celsius ha proposto di utilizzare una scala di 0-100, E oggi “Centigrado” prende anche il nome da lui.

Dopo, William Thomson ha scoperto i vantaggi di stabilire un punto fisso a un'estremità della scala, E poi Kelvin ha proposto di impostare 0 gradi come punto di partenza del sistema Celsius. Ciò ha costituito la scala di temperatura Kelvin utilizzata oggi nella scienza.

III. Classificazione dei sensori di temperatura
Esistono molti tipi di sensori di temperatura, E hanno nomi diversi in base a diversi standard di classificazione.

1. Classificazione per metodo di misurazione
Secondo il metodo di misurazione, Possono essere divisi in due categorie: contatto e non contatto.

(1) Sensore di temperatura di contatto:

Il sensore contatta direttamente l'oggetto da misurare per misurare la temperatura. Poiché il calore dell'oggetto da misurare viene trasferito al sensore, La temperatura dell'oggetto da misurare è ridotta. In particolare, Quando la capacità termica dell'oggetto da misurare è piccola, La precisione di misurazione è bassa. Perciò, Il prerequisito per misurare la vera temperatura di un oggetto in questo modo è che la capacità di misurazione dell'oggetto è abbastanza grande.

(2) Sensore di temperatura senza contatto:
Utilizza principalmente la radiazione a infrarossi emessa dalla radiazione termica dell'oggetto misurato per misurare la temperatura dell'oggetto, e può essere misurato a distanza. Il suo costo di produzione è elevato, Ma l'accuratezza della misurazione è bassa. I vantaggi sono che non assorbono il calore dall'oggetto da misurazione; Non interferisce con il campo di temperatura dell'oggetto da misura; La misurazione continua non genera consumo; Ha una risposta rapida, ecc.

2. Classificazione in base a diversi fenomeni fisici
Inoltre, Ci sono sensori di temperatura a microonde, sensori di temperatura del rumore, Sensori di temperatura della mappa della temperatura, Contatori di flusso di calore, termometri a getto, termometri di risonanza magnetica nucleare, Termometri dell'effetto Mossbauer, Termometri Josephson Effect, termometri di conversione superconduttore a bassa temperatura, sensori di temperatura in fibra ottica, ecc. Alcuni di questi sensori di temperatura sono stati applicati, E alcuni sono ancora in fase di sviluppo.

Impermeabile, Sensore di temperatura RTD PT100 anticorrosione

Sensore di temperatura RTD PT100 con 1-2 Connessione filettata esterna NPT

Sonda RTD del sensore di temperatura PT100 con 6 lunghezza della sonda pollici

100 Ohm classe un elemento platino (PT100)
Coefficiente di temperatura, a = 0.00385.
304 Guaina in acciaio inossidabile
Giunzione di transizione robusta con sollievo dalla deformazione
Lunghezza della sonda – 6 Pollici (152 mm) O 12 Pollici (305mm)
Diametro della sonda 1/8 pollice (3 mm)
Tre filo 72 Pollice (1.8M) Filo di piombo che termina in alette per vanga
Valutazione della temperatura : 660°F (350°C)

Le serie PT100 sono sonde RTD con guaina in acciaio inossidabile e 100 ohm platinum rtd element. I PT100-11 sono disponibili con 6 O 12 lunghezza della sonda pollici. Queste sonde presentano una guaina di diametro da 3 mm costruita da 304 acciaio inossidabile, Un giunto di transizione pesante che collega la sonda ai fili di piombo e 72 pollici di filo di piombo che terminano con alette per vanga codificate a colori. Un elemento del sensore di classe A viene utilizzato per fornire misurazioni ad alta precisione.

La sonda PT100 è adatta per gli ambienti industriali. Gli RTD sono sensori a base di resistenza, quindi il rumore elettrico ha un effetto minimo sulla qualità del segnale. La progettazione del cavo a tre fili compensa la resistenza al filo del piombo che consente corsi di filo più lunghi senza un impatto significativo sull'accuratezza. Il robusto giunto di transizione con deformazione del filo a molla è una connessione solida altamente meccanicamente tra il filo e la sonda.