Apakah sensor suhu?

Penderia suhu ialah peranti yang mengukur suhu panas atau sejuk sesuatu objek, menyediakan pengukuran suhu melalui isyarat elektrik dalam bentuk yang boleh dibaca. Yang lebih biasa ialah termokopel dan pengesan suhu perintang haba.

Penderia Suhu Air

Sensor suhu China

Jenis Penderia Suhu Untuk Pusat Data

Terdapat empat sensor suhu utama yang digunakan hari ini dalam elektronik moden: Pekali suhu negatif (NTC) Thermistors, Pengesan suhu rintangan (RTS), Thermocouples, dan bersepadu berasaskan semikonduktor (IC) sensor.
Penderia suhu ialah peranti, biasanya, termokopel atau pengesan suhu rintangan, yang menyediakan pengukuran suhu dalam bentuk yang boleh dibaca melalui isyarat elektrik.
Termometer ialah bentuk paling asas bagi meter suhu yang digunakan untuk mengukur tahap kepanasan dan kesejukan.

Meter suhu digunakan dalam bidang geoteknik untuk memantau konkrit, struktur, tanah, air, jambatan, dll. untuk perubahan struktur disebabkan oleh variasi bermusim.
Termokopel (T/C) diperbuat daripada dua logam yang tidak serupa yang menghasilkan voltan elektrik berkadar terus dengan perubahan suhu. RTD (Pengesan suhu rintangan) ialah perintang boleh ubah yang mengubah rintangan elektriknya secara berkadar terus dengan perubahan suhu secara tepat, boleh berulang, dan cara hampir linear.

Dalam kehidupan seharian kita, kita harus sering melihat termometer, pemanas air, ketuhar gelombang mikro, peti sejuk, dll. Ini akan digunakan pada peranti penting - penderia suhu. Artikel ini akan memperkenalkan kepada anda penderia suhu, prinsip sensor suhu, dan jenis penderia suhu.

Jenis sensor suhu:
Dalam aplikasi praktikal, terdapat banyak sensor suhu yang tersedia, dengan ciri-ciri yang berbeza mengikut aplikasi sebenar. Penderia suhu terdiri daripada dua jenis fizikal asas:
1. Jenis penderia suhu kenalan
Jenis penderia suhu ini memerlukan sentuhan fizikal dengan objek yang dideria dan menggunakan pengaliran untuk memantau perubahan suhu. Mereka boleh digunakan untuk mengesan pepejal, cecair atau gas pada julat suhu yang luas.

2. Jenis sensor suhu bukan sentuhan
Jenis sensor suhu ini menggunakan perolakan dan sinaran untuk memantau perubahan suhu. Ia boleh digunakan untuk mengesan cecair dan gas yang memancarkan tenaga pancaran apabila haba meningkat dan sejuk mendap ke bawah dalam arus perolakan, atau untuk mengesan tenaga pancaran yang dihantar daripada objek dalam bentuk sinaran inframerah (matahari).
Penderia suhu sentuhan dan bukan sentuhan diklasifikasikan lagi ke dalam penderia suhu berikut.

Prinsip penderia suhu:
1. Termostat
Termostat ialah penderia suhu sentuhan yang terdiri daripada jalur dwilogam yang diperbuat daripada dua logam berbeza, seperti aluminium, Tembaga, Nikel, atau tungsten.

Perbezaan dalam pekali pengembangan linear kedua-dua logam menyebabkan mereka mengalami pergerakan lentur mekanikal apabila dipanaskan..

Gambar sebenar termostat

2. Termostat dwilogam
Termostat terdiri daripada dua logam dengan tahap haba yang berbeza dilekatkan bersama-sama kembali ke belakang. Apabila cuaca sejuk, sesentuh rapat dan arus mengalir melalui termostat. Semasa ia menjadi panas, satu logam mengembang lebih daripada yang lain, dan jalur dwilogam yang terikat membengkok ke atas (atau ke bawah), membuka sesentuh dan menghalang aliran elektrik.

Gambar fizikal termostat dwilogam

Terdapat dua jenis utama jalur bimetal, berdasarkan terutamanya pergerakan mereka apabila tertakluk kepada perubahan suhu. Terdapat jenis "snap-action" yang menghasilkan tindakan jenis "on/off" atau "off/on" serta-merta pada sesentuh elektrik pada titik suhu yang ditetapkan, dan jenis "rayap" yang lebih perlahan yang menukar kedudukannya secara beransur-ansur apabila suhu berubah .
Gambarajah prinsip kerja termostat dwilogam

Termostat bertindak pantas biasanya digunakan di rumah kita untuk mengawal titik set suhu ketuhar, seterika, tangki air panas rendaman, dan ia juga boleh didapati di dinding untuk mengawal sistem pemanasan rumah.

Jenis crawler biasanya terdiri daripada gegelung dwilogam atau lingkaran yang perlahan-lahan terbentang atau gegelung apabila suhu berubah. Secara umum, jalur dwilogam gaya crawler lebih sensitif kepada perubahan suhu berbanding jenis snap on/off standard kerana jalurnya lebih panjang dan nipis, menjadikannya sesuai untuk digunakan pada termometer dan dail, dll.

3. Thermistor
Termistor biasanya diperbuat daripada bahan seramik, seperti nikel, mangan atau kobalt oksida disalut dalam kaca, yang menjadikan mereka mudah rosak. Kelebihan utama mereka berbanding jenis snap-action ialah seberapa cepat mereka bertindak balas terhadap sebarang perubahan suhu, ketepatan dan kebolehulangan.

Kebanyakan termistor mempunyai pekali suhu negatif (NTC), yang bermaksud rintangan mereka berkurangan apabila suhu meningkat. Walau bagaimanapun, terdapat beberapa termistor yang mempunyai pekali suhu positif (PTC) dan rintangan mereka meningkat dengan suhu.

Gambar fizikal termistor

Thermistor dinilai berdasarkan rintangannya pada suhu bilik (selalunya 25 o C), masa mereka tetap (masa yang diambil untuk bertindak balas terhadap perubahan suhu), dan penarafan kuasa mereka berbanding arus yang mengalir melaluinya. Seperti perintang, termistor mempunyai nilai rintangan pada suhu bilik bermula dari 10 megohm kepada beberapa ohm, tetapi untuk tujuan penderiaan jenis yang diukur dalam kiloohms biasanya digunakan.

4. Contoh sensor suhu No1
Nilai rintangan termistor berikut pada 25 ℃ ialah 10KΩ, dan nilai rintangan pada 100℃ ialah 100Ω. Kira penurunan voltan merentasi termistor apabila diletakkan secara bersiri dengan perintang 1kΩ untuk mengira voltan keluaran (Vout) merentasi bekalan 12v pada kedua-dua suhu.
Contoh rajah penderia suhu

Dengan menukar nilai perintang tetap R2 (1kΩ dalam contoh kami) kepada potensiometer atau nilai pratetap, output voltan boleh diperolehi pada titik set suhu yang telah ditetapkan, contohnya output 5v pada 60°C. Dan dengan menukar potensiometer untuk mendapatkan tahap voltan keluaran tertentu ia boleh diperolehi dalam julat suhu yang lebih luas.

Walau bagaimanapun, perlu diingatkan bahawa termistor adalah peranti tak linear, dan nilai rintangan piawai bagi termistor yang berbeza pada suhu bilik adalah berbeza, terutamanya kerana ia diperbuat daripada bahan semikonduktor. Termistor berubah secara eksponen dengan suhu dan oleh itu mempunyai pemalar suhu Beta (b) yang boleh digunakan untuk mengira rintangan pada mana-mana titik suhu tertentu.

Walau bagaimanapun, apabila digunakan dengan perintang siri, seperti dalam rangkaian pembahagi voltan atau susunan jenis jambatan Wheatstone. Arus yang diperoleh sebagai tindak balas kepada voltan yang digunakan pada rangkaian pembahagi voltan/jambatan adalah linear dengan suhu. Voltan keluaran merentasi perintang kemudian berskala secara linear dengan suhu.