Čo je snímač teploty?

Teplotný senzor je zariadenie, ktoré meria, ako horúci alebo studený je objekt, poskytovanie merania teploty prostredníctvom elektrického signálu v čitateľnej forme. Najbežnejšie sú termočlánky a teplotné detektory s tepelným odporom.

Senzory teploty vody

Čínsky teplotný senzor

Typy snímačov teploty pre dátové centrá

V modernej elektronike sa dnes používajú štyri hlavné teplotné senzory: Negatívny teplotný koeficient (NTC) termistory, detektory teploty odporu (Rts), termočiny, a polovodičové integrované (IC) senzory.
Snímač teploty je zariadenie, zvyčajne, termočlánkom alebo odporovým teplotným detektorom, ktorý poskytuje meranie teploty v čitateľnej forme prostredníctvom elektrického signálu.
Teplomer je najzákladnejšou formou merača teploty, ktorý sa používa na meranie stupňa tepla a chladu.

Teplomery sa používajú v geotechnickej oblasti na sledovanie betónu, štruktúry, pôdy, voda, mosty, tam. pre štrukturálne zmeny v dôsledku sezónnych výkyvov.
Termočlánok (T/C) is made from two dissimilar metals that generate an electrical voltage in direct proportion to the change in temperature. RTD (Odporový teplotný detektor) is a variable resistor that changes its electrical resistance in direct proportion to the change in the temperature in a precise, repeatable, and nearly linear manner.

In our daily lives, we should often see thermometers, ohrievače vody, mikrovlnné rúry, chladničky, tam. These will be applied to an important device – the temperature sensor. This article will introduce to you temperature sensors, temperature sensor principles, and types of temperature sensors.

Temperature sensor type:
V praktických aplikáciách, there are many temperature sensors available, with different characteristics according to the actual application. Temperature sensors consist of two basic physical types:
1. Contact temperature sensor type
Tieto typy snímačov teploty vyžadujú fyzický kontakt so snímaným objektom a využívajú vedenie na monitorovanie zmien teploty. Môžu byť použité na detekciu pevných látok, kvapaliny alebo plyny v širokom rozsahu teplôt.

2. Typ bezkontaktného snímača teploty
Tieto typy snímačov teploty využívajú konvekciu a žiarenie na monitorovanie zmien teploty. Môžu byť použité na detekciu kvapalín a plynov, ktoré vyžarujú žiarivú energiu, keď teplo stúpa a chlad sa usadzuje na dne v konvekčných prúdoch, alebo na detekciu žiarivej energie prenášanej z predmetov vo forme infračerveného žiarenia (slnko).
Kontaktné a bezkontaktné snímače teploty sa ďalej delia na nasledujúce snímače teploty.

Princíp snímača teploty:
1. Termostat
Termostat je kontaktný snímač teploty, ktorý pozostáva z bimetalového pásika vyrobeného z dvoch rôznych kovov, ako je hliník, meď, nikel, alebo volfrám.

Rozdiel v koeficientoch lineárnej rozťažnosti týchto dvoch kovov spôsobuje, že pri zahrievaní podliehajú mechanickým ohybovým pohybom.

Skutočný obrázok termostatu

2. Bimetalový termostat
Termostat pozostáva z dvoch kovov s rôznymi úrovňami tepla zlepených chrbtom k sebe. Keď je chladné počasie, kontakty sa zatvoria a cez termostat preteká prúd. Ako sa ohrieva, jeden kov expanduje viac ako druhý, a spojené bimetalové pásy sa ohýbajú nahor (alebo smerom nadol), otvorenie kontaktov a zabránenie toku elektriny.

Fyzický obrázok bimetalového termostatu

Existujú dva hlavné typy bimetalových pásov, založené predovšetkým na ich pohybe, keď sú vystavené zmenám teploty. Existujú typy „zapadnutia“, ktoré vytvárajú okamžitú akciu typu „zapnutie/vypnutie“ alebo „vypnutie/zapnutie“ na elektrických kontaktoch pri nastavenej teplote., a pomalšie „plazivé“ typy, ktoré postupne menia svoju polohu podľa zmeny teploty .
Schéma fungovania bimetalového termostatu

Spínacie termostaty sa bežne používajú v našich domácnostiach na ovládanie nastavených hodnôt teploty rúr, žehličky, ponorné zásobníky teplej vody, a možno ich nájsť aj na stenách na ovládanie domácich vykurovacích systémov.

Pásové typy sa zvyčajne skladajú z bimetalových zvitkov alebo špirál, ktoré sa pomaly rozvinú alebo zvinú pri zmene teploty. Všeobecne, Bimetalové pásy typu crawler sú citlivejšie na zmeny teploty ako štandardné typy zapínania a vypínania, pretože pásy sú dlhšie a tenšie, vďaka tomu sú ideálne na použitie na teplomeroch a číselníkoch, tam.

3. Termistor
Termistory sú zvyčajne vyrobené z keramických materiálov, ako je nikel, oxidy mangánu alebo kobaltu plátované v skle, čím sa ľahko poškodia. Ich hlavnou výhodou oproti typom s rýchloupínaním je, ako rýchlo reagujú na akékoľvek zmeny teploty, presnosť a opakovateľnosť.

Väčšina termistorov má záporný teplotný koeficient (NTC), čo znamená, že ich odpor klesá so zvyšujúcou sa teplotou. Však, existuje niekoľko termistorov, ktoré majú kladný teplotný koeficient (Ptc) a ich odpor sa zvyšuje s teplotou.

Fyzický obraz termistora

Termistory sú hodnotené na základe ich odporu pri izbovej teplote (zvyčajne 25 o C), ich časová konštanta (čas potrebný na reakciu na zmenu teploty), a ich menovitý výkon vzhľadom na prúd, ktorý nimi preteká. Ako odpory, thermistors have resistance values at room temperature ranging from 10 megohms to a few ohms, but for sensing purposes those types measured in kiloohms are typically used.

4. Temperature sensor example No1
The resistance value of the following thermistor at 25℃ is 10KΩ, and the resistance value at 100℃ is 100Ω. Calculate the voltage drop across the thermistor when placed in series with a 1kΩ resistor to calculate the output voltage (Vout) across the 12v supply at both temperatures.
Temperature sensor example diagram

By changing the fixed resistor value of R2 (1kΩ in our example) to a potentiometer or preset value, a voltage output can be obtained at a predetermined temperature set point, for example a 5v output at 60°C. A zmenou potenciometra na získanie špecifickej úrovne výstupného napätia ho možno získať v širšom teplotnom rozsahu.

Však, treba poznamenať, že termistory sú nelineárne zariadenia, a štandardné hodnoty odporu rôznych termistorov pri izbovej teplote sú rôzne, hlavne preto, že sú vyrobené z polovodičových materiálov. Termistory sa menia exponenciálne s teplotou, a preto majú teplotnú konštantu Beta (b) ktoré možno použiť na výpočet odporu v akomkoľvek danom teplotnom bode.

Však, pri použití so sériovými odpormi, ako v sieti deliča napätia alebo usporiadaní typu Wheatstoneovho mostíka. Prúd získaný ako odozva na napätie aplikované na sieť delič/mostík napätia je lineárny s teplotou. Výstupné napätie na rezistore sa potom lineárne mení s teplotou.