Senzor de temperatura ( NTC / RTD ) concept, dezvoltare si clasificare

eu. Conceptele de bază ale senzorului de temperatură
1. Temperatură
Temperatura este o cantitate fizică care indică gradul de căldură sau răceală a unui obiect. Microscopic, este intensitatea mișcării termice a moleculelor unui obiect. Cu atât temperatura este mai mare, Cu cât este mai intensă mișcarea termică a moleculelor din interiorul obiectului.

Temperatura poate fi măsurată indirect doar prin anumite caracteristici ale unui obiect care se schimbă cu temperatura, iar scala folosită pentru măsurarea valorii de temperatură a unui obiect se numește scară de temperatură. Specifică punctul de plecare (punct zero) a citirii temperaturii și a unității de bază pentru măsurarea temperaturii. Unitatea internațională este scara termodinamică (K). Alte scale de temperatură care sunt utilizate în prezent mai mult pe plan internațional sunt scala Fahrenheit (°F), Scara Celsius (°C) și scala internațională de temperatură practică.

Din perspectiva teoriei mișcării moleculare, Temperatura este un semn al energiei cinetice medii a mișcării moleculare a unui obiect. Temperatura este expresia colectivă a mișcării termice a unui număr mare de molecule și conține semnificație statistică.

Diagrama de simulare: Într -un spațiu închis, Viteza de mișcare a moleculelor de gaz la temperaturi ridicate este mai rapidă decât cea la temperaturi scăzute!

Senzor de temperatură NTC cu kit de sondă cu tub din oțel inoxidabil

Senzor de temperatură NTC cu sârmă de sondă pentru carcasă ABS 105 °

Senzor de temperatură NTC cu termistor SEMITEC

2. Senzor de temperatura
Un senzor de temperatură se referă la un senzor care poate simți temperatura și îl poate transforma într -un semnal de ieșire utilizabil. Este un dispozitiv important pentru realizarea detectării și controlului temperaturii. Printre marea varietate de senzori, Senzorii de temperatură sunt unul dintre cei mai utilizați și cu cea mai rapidă creștere a senzorilor. În procesul de automatizare a producției industriale, Punctele de măsurare a temperaturii reprezintă aproximativ jumătate din toate punctele de măsurare.

3. Compoziția senzorilor de temperatură

II. Dezvoltarea senzorilor de temperatură
Percepția căldurii și a frigului este baza experienței umane, Dar găsirea unei modalități de a măsura temperatura a împiedicat mulți oameni mari. Nu este clar dacă grecii antici sau chinezii au găsit mai întâi o modalitate de a măsura temperatura, Există însă înregistrări conform cărora istoricul senzorilor de temperatură a început în Renaștere.

Începem cu provocările cu care se confruntă măsurarea temperaturii, și apoi introduceți istoricul dezvoltării senzorilor de temperatură din diferite aspecte [Sursă: Document de hârtie albă de măsurare industrială Omega]:

1. Provocări de măsurare
Căldura este utilizată pentru a măsura energia conținută într -un întreg sau obiect. Cu atât energia este mai mare, cu atât temperatura este mai mare. Cu toate acestea, Spre deosebire de proprietățile fizice, cum ar fi masa și lungimea, Căldura este dificil de măsurat direct, Deci, majoritatea metodelor de măsurare sunt indirecte, iar temperatura este dedusă prin observarea efectului încălzirii obiectului. Prin urmare, Standardul de măsurare a căldurii a fost întotdeauna o provocare.

În 1664, Robert Hooke a propus să folosească punctul de îngheț al apei ca punct de referință pentru temperatură. Ole Reimer credea că ar trebui determinate două puncte fixe, Și a ales punctul de îngheț al lui Hooke și punctul de fierbere al apei. Cu toate acestea, Cum să măsoară temperatura obiectelor calde și reci a fost întotdeauna o problemă. În secolul al XIX -lea, oameni de știință precum Gay-Lussac, Cine a studiat legea gazelor, a constatat că atunci când un gaz este încălzit sub presiune constantă, temperatura crește prin 1 gradul Celsius și volumul crește cu 1/267 (ulterior revizuit la 1/273.15), și conceptul de 0 a fost derivat grade -273.15 ℃.

2. Observați expansiunea: lichide și bimetale
Conform rapoartelor, Se crede că Galileo a făcut un dispozitiv care arată schimbările de temperatură în jur 1592. Acest dispozitiv afectează coloana de apă prin controlul contracției aerului într -un recipient, iar înălțimea coloanei de apă indică gradul de răcire. Dar pentru că acest dispozitiv este ușor afectat de presiunea aerului, Poate fi privită doar ca o jucărie nouă.

Termometrul așa cum știm că a fost inventat de Santorio Santorii în Italia în 1612. El a sigilat lichidul într -un tub de sticlă și și -a observat mișcarea atunci când s -a extins.

Punerea unor cântare pe tub a făcut mai ușor să vezi schimbările, Dar sistemul încă nu avea unități precise. Lucrul cu Reimer a fost Gabriel Fahrenheit. A început să producă termometre folosind alcool și mercur ca lichide. Mercur a fost perfect pentru că a avut un răspuns liniar la schimbările de temperatură pe o gamă largă, Dar a fost foarte toxic, Deci, acum este folosit din ce în ce mai puțin. Sunt studiate și alte lichide alternative, Dar este încă utilizat pe scară largă.

Senzorul de temperatură bimetalică a fost inventat la sfârșitul anilor 1800. Profită de extinderea inegală a două foi metalice atunci când sunt alăturate. Schimbarea de temperatură face ca foile metalice să se îndoaie, care poate fi utilizat pentru a activa un termostat sau un contor similar cu cele utilizate în grilele cu gaz. Precizia acestui senzor nu este ridicată, Poate plus sau minus două grade, Dar este utilizat și pe scară largă datorită prețului său scăzut.

3. Efect termoelectric
La începutul anilor 1800, Electricitatea a fost un câmp interesant. Oamenii de știință au descoperit că diferite metale au rezistență și conductivitate diferită. În 1821, Thomas Johann Seebeck a descoperit efectul termoelectric, care este că diferite metale pot fi conectate între ele și plasate la temperaturi diferite pentru a genera tensiune. Davy a demonstrat corelația dintre rezistivitatea metalelor și temperatura. Becquerel a propus utilizarea termocuplurilor de platină-platină pentru măsurarea temperaturii, iar dispozitivul propriu -zis a fost creat de Leopold în 1829. Platina poate fi utilizată și în detectoarele de temperatură de rezistență, Inventat de Myers în 1932. Este unul dintre cei mai precisi senzori pentru măsurarea temperaturii.

RTD -urile Wirewound sunt fragile și, prin urmare, improprii pentru aplicațiile industriale. În ultimii ani au văzut dezvoltarea RTD -urilor de film subțire, care nu sunt la fel de exacte ca RTD -urile Wirewound, dar sunt mai robuste. Secolul XX a înregistrat și invenția dispozitivelor de măsurare a temperaturii semiconductorului. Dispozitivele de măsurare a temperaturii semiconductorului răspund la schimbările de temperatură și au o precizie ridicată, Dar până de curând, Le lipsesc liniaritatea.

4. Radiație termică
Metalele foarte calde și metalele topite generează căldură, emiterea de căldură și lumină vizibilă. La temperaturi mai scăzute, De asemenea, radiază energie termică, Dar cu lungimi de undă mai lungi. Astronomul britanic William Herschel a descoperit în 1800 Că asta “Fuzzy” Lumina ușoară sau infraroșu generează căldură.

Lucrul cu compatriotul Meloni, Robelli a descoperit o modalitate de a detecta această energie radiantă conectând termocuple în serie pentru a crea un termopil. Aceasta a fost urmată în 1878 de bolometru. Inventat de americanul Samuel Langley, Aceasta a folosit două benzi de platină, unul înnegrit într-un aranjament cu un singur braț. Încălzirea prin radiații infraroșii a produs o modificare măsurabilă a rezistenței. Bolometrele sunt sensibile la o gamă largă de lungimi de undă cu infraroșu.

În contrast, Dispozitive de tip de detector cuantic cu radiații, care fusese dezvoltat din anii ’40, a răspuns doar la lumina infraroșu într -o bandă limitată. Astăzi, Pirometrele ieftine sunt utilizate pe scară largă, și va deveni mai mult cu atât prețul camerelor de imagistică termică va scădea.

5. Scară de temperatură
Când Fahrenheit a făcut termometrul, Și -a dat seama că are nevoie de o scară de temperatură. A stabilit 30 grade apa sărată ca punct de îngheț și peste 180 grade Apa sărată ca punct de fierbere. 25 ani mai târziu, Anders Celsius a propus să folosească o scară de 0-100, Și astăzi “Celsius” este numit și după el.

Mai târziu, William Thomson a descoperit beneficiile stabilirii unui punct fix la un capăt al scării, Și apoi Kelvin a propus să se stabilească 0 grade ca punct de plecare al sistemului Celsius. Aceasta a format scala de temperatură Kelvin folosită astăzi în știință.

III. Clasificarea senzorilor de temperatură
Există multe tipuri de senzori de temperatură, și au nume diferite în conformitate cu diferite standarde de clasificare.

1. Clasificare prin metodă de măsurare
Conform metodei de măsurare, pot fi împărțite în două categorii: contact și non-contact.

(1) Senzor de temperatură de contact:

Senzorul contactează direct obiectul care trebuie măsurat pentru a măsura temperatura. Deoarece căldura obiectului care trebuie măsurat este transferată senzorului, Temperatura obiectului de măsurat este redusă. În special, Când capacitatea de căldură a obiectului de măsurat este mică, Precizia măsurării este scăzută. Prin urmare, Condiția prealabilă pentru măsurarea temperaturii adevărate a unui obiect în acest fel este că capacitatea de căldură a obiectului măsurat este suficient de mare.

(2) Senzor de temperatură fără contact:
Utilizează în principal radiația infraroșu emisă de radiația termică a obiectului măsurat pentru a măsura temperatura obiectului, și poate fi măsurat de la distanță. Costul său de fabricație este mare, Dar precizia măsurării este scăzută. Avantajele sunt că nu absorb căldura din obiectul măsurat; nu interferează cu câmpul de temperatură al obiectului măsurat; Măsurarea continuă nu generează consum; are un răspuns rapid, etc.

2. Clasificare în funcție de diferite fenomene fizice
în plus, Există senzori de temperatură cu microunde, senzori de temperatură a zgomotului, Senzori de temperatură a hărții de temperatură, debit de căldură, Termometre cu jet, termometre de rezonanță magnetică nucleară, Termometre cu efect Mossbauer, Termometre cu efect Josephson, Termometre de conversie superconductoare la temperaturi joase, senzori de temperatură a fibrei optice, etc. Unii dintre acești senzori de temperatură au fost aplicate, iar unii sunt încă în curs.

Impermeabil, senzor de temperatură anti-coroziune RTD PT100

RTD PT100 Senzor de temperatură cu 1-2 NPT conexiune filetată externă

PT100 Senzor de temperatură RTD 6 lungimea sondei de inch

100 OHM CLASA A ELEMENT PLATINUM (PT100)
Coeficient de temperatură, a = 0.00385.
304 Teacă din oțel inoxidabil
Joncțiune de tranziție accidentată cu relieful tulpinii
Lungimea sondei – 6 Centimetri (152 mm) sau 12 Centimetri (305mm)
Diametrul sondei 1/8 inch (3 mm)
Trei sârmă 72 Inch (1.8m) Firul de plumb care se termină în pâine de pică
Evaluarea temperaturii : 660°F (350°C)

Seria PT100 sunt sonde RTD cu teacă din oțel inoxidabil și 100 OHM Platinum RTD Element. PT100-11 sunt disponibile cu 6 sau 12 lungimea sondei de inch. Aceste sonde prezintă o teacă de 3 mm construită din 304 oţel inoxidabil, o îmbinare de tranziție grea care conectează sonda la firele de plumb și 72 centimetri de sârmă de plumb care se termină în baghete de pică codificate în culori. Un element senzor de clasă A este utilizat pentru a oferi măsurători de înaltă precizie.

Sonda PT100 este potrivită pentru mediile industriale. RTD -urile sunt senzori pe bază de rezistență, astfel încât zgomotul electric are un efect minim asupra calității semnalului. Proiectarea cu trei sârmă a plumbului compensează rezistența la sârmă de plumb, permițând rularea mai lungă a sârmei, fără un impact semnificativ asupra preciziei. Îmbinarea de tranziție accidentată cu relieful tulpinii de sârmă de arc face o conexiune extrem de mecanică între sârmă și sondă.