Sıcaklık sensörü ( NTC / RTD ) kavram, geliştirme ve sınıflandırma

BEN. Sıcaklık sensörünün temel kavramları
1. Sıcaklık
Sıcaklık bir cismin sıcaklığının ya da soğukluğunun derecesini gösteren fiziksel bir niceliktir. Mikroskobik olarak, bir nesnenin moleküllerinin termal hareketinin yoğunluğudur. Sıcaklık ne kadar yüksek olursa, Nesnenin içindeki moleküllerin termal hareketi ne kadar yoğun olursa.

Sıcaklık yalnızca bir nesnenin sıcaklıkla değişen belirli özellikleri aracılığıyla dolaylı olarak ölçülebilir, Bir cismin sıcaklık değerini ölçmek için kullanılan ölçeğe sıcaklık ölçeği denir.. Başlangıç ​​noktasını belirtir (sıfır noktası) Sıcaklık okumasının ve sıcaklık ölçümü için temel birimin. Uluslararası birim termodinamik ölçektir (k). Şu anda uluslararası alanda daha fazla kullanılan diğer sıcaklık ölçekleri Fahrenheit ölçeğidir. (°F), Santigrat ölçeği (°C) ve uluslararası pratik sıcaklık ölçeği.

Moleküler hareket teorisi perspektifinden, sıcaklık bir nesnenin moleküler hareketinin ortalama kinetik enerjisinin bir işaretidir. Sıcaklık, çok sayıda molekülün termal hareketinin kolektif ifadesidir ve istatistiksel önem içerir..

Simülasyon diyagramı: Kapalı bir alanda, Yüksek sıcaklıklarda gaz moleküllerinin hareket hızı düşük sıcaklıklardakinden daha hızlıdır!

Paslanmaz çelik boru prob kitli NTC sıcaklık sensörü

ABS muhafazalı prob kablolu NTC sıcaklık sensörü 105°

SEMITEC termistörlü NTC sıcaklık sensörü

2. Sıcaklık sensörü
Sıcaklık sensörü, sıcaklığı algılayabilen ve onu kullanılabilir bir çıkış sinyaline dönüştürebilen bir sensörü ifade eder.. Sıcaklık algılama ve kontrolünü gerçekleştirmek için önemli bir cihazdır. Çok çeşitli sensörler arasında, Sıcaklık sensörleri en yaygın kullanılan ve en hızlı büyüyen sensörlerden biridir.. Endüstriyel üretimin otomasyon sürecinde, sıcaklık ölçüm noktaları tüm ölçüm noktalarının yaklaşık yarısını oluşturur.

3. Sıcaklık sensörlerinin bileşimi

II. Sıcaklık sensörlerinin geliştirilmesi
Sıcak ve soğuk algısı insan deneyiminin temelidir, ancak sıcaklığı ölçmenin bir yolunu bulmak birçok büyük adamı şaşkına çevirdi. Sıcaklığı ölçmenin bir yolunu ilk olarak Yunanlıların mı yoksa Çinlilerin mi bulduğu belli değil., ancak sıcaklık sensörlerinin tarihinin Rönesans'ta başladığına dair kayıtlar var.

Sıcaklık ölçümünün karşılaştığı zorluklarla başlıyoruz, ve ardından sıcaklık sensörlerinin gelişim geçmişini farklı yönlerden tanıtın [Kaynak: OMEGA Endüstriyel Ölçüm Teknik İnceleme Belgesi]:

1. Ölçümün zorlukları
Isı, bir bütünün veya nesnenin içerdiği enerjiyi ölçmek için kullanılır.. Enerji ne kadar büyük olursa, sıcaklık ne kadar yüksek olursa. Fakat, kütle ve uzunluk gibi fiziksel özelliklerden farklı olarak, ısının doğrudan ölçülmesi zordur, dolayısıyla çoğu ölçüm yöntemi dolaylıdır, ve nesnenin ısıtılmasının etkisi gözlemlenerek sıcaklık çıkarımı yapılır.. Öyleyse, ısının ölçüm standardı her zaman zorlu olmuştur.

İçinde 1664, Robert Hooke, sıcaklık için referans noktası olarak suyun donma noktasının kullanılmasını önerdi. Ole Reimer iki sabit noktanın belirlenmesi gerektiğine inanıyordu, ve Hooke'un donma noktasını ve suyun kaynama noktasını seçti. Fakat, Sıcak ve soğuk nesnelerin sıcaklığının nasıl ölçüleceği her zaman bir sorun olmuştur. 19. yüzyılda, Gay-Lussac gibi bilim adamları, gaz yasasını kim okudu, Bir gazın sabit basınç altında ısıtıldığında olduğunu buldu, sıcaklık artar 1 santigrat derece ve hacim artar 1/267 (daha sonra revize edildi 1/273.15), ve kavramı 0 -273.15°C derece türetildi.

2. Genişlemeyi gözlemleyin: sıvılar ve bimetaller
Raporlara göre, Galileo'nun çevredeki sıcaklık değişimlerini gösteren bir cihaz yaptığına inanılıyor. 1592. Bu cihaz, bir kaptaki havanın büzülmesini kontrol ederek su sütununu etkiler., ve su sütununun yüksekliği soğutma derecesini gösterir. Ancak bu cihaz hava basıncından kolaylıkla etkilendiği için, sadece yeni bir oyuncak olarak kabul edilebilir.

Bildiğimiz termometre, İtalya'da Santorio Santorii tarafından icat edildi. 1612. Sıvıyı cam bir tüpe kapattı ve genişlediğinde hareketini gözlemledi..

Tüpün üzerine bazı ölçekler koymak değişiklikleri görmeyi kolaylaştırdı, ancak sistemde hâlâ kesin birimler yoktu. Reimer'la çalışan Gabriel Fahrenheit'ti. Alkol ve cıvayı sıvı olarak kullanarak termometre üretmeye başladı.. Cıva mükemmeldi çünkü geniş bir aralıktaki sıcaklık değişikliklerine doğrusal bir tepki veriyordu., ama oldukça zehirliydi, bu yüzden artık giderek daha az kullanılıyor. Diğer alternatif sıvılar üzerinde çalışılıyor, ama hala yaygın olarak kullanılıyor.

Bimetalik sıcaklık sensörü 1800'lerin sonlarında icat edildi. Birleştirildiğinde iki metal levhanın eşit olmayan genleşmesinden yararlanır. Sıcaklık değişimi metal levhaların bükülmesine neden olur, gaz ızgaralarında kullanılanlara benzer bir termostatı veya sayacı etkinleştirmek için kullanılabilir. Bu sensörün doğruluğu yüksek değil, belki artı veya eksi iki derece, ancak aynı zamanda düşük fiyatı nedeniyle de yaygın olarak kullanılmaktadır..

3. Termoelektrik etki
1800'lerin başında, elektrik heyecan verici bir alandı. Bilim insanları farklı metallerin farklı direnç ve iletkenliğe sahip olduğunu keşfetti. İçinde 1821, Thomas Johann Seebeck termoelektrik etkiyi keşfetti, yani farklı metaller birbirine bağlanıp farklı sıcaklıklara yerleştirilerek voltaj üretilebilir. Davy, metal direnci ile sıcaklık arasındaki ilişkiyi gösterdi. Becquerel, sıcaklık ölçümü için platin-platin termokuplların kullanılmasını önerdi, ve asıl cihaz Leopold tarafından 1950'lerde yaratıldı. 1829. Platin aynı zamanda dirençli sıcaklık dedektörlerinde de kullanılabilir, Myers tarafından icat edildi 1932. Sıcaklığı ölçmek için en doğru sensörlerden biridir.

Wirewound RTD'ler kırılgandır ve bu nedenle endüstriyel uygulamalar için uygun değildir. Son yıllarda ince film RTD'lerin gelişimi görüldü, bunlar tel sarımlı RTD'ler kadar doğru değildir, ama daha sağlamlar. 20. yüzyılda ayrıca yarı iletken sıcaklık ölçüm cihazlarının icadı da görüldü.. Yarı iletken sıcaklık ölçüm cihazları sıcaklık değişikliklerine tepki verir ve yüksek doğruluğa sahiptir, ama yakın zamana kadar, doğrusallıktan yoksundurlar.

4. Termal radyasyon
Çok sıcak metaller ve erimiş metaller ısı üretir, ısı ve görünür ışık yayar. Daha düşük sıcaklıklarda, ayrıca termal enerji yayarlar, ancak daha uzun dalga boylarıyla. İngiliz gökbilimci William Herschel şunu keşfetti: 1800 bu “bulanık” ışık veya kızılötesi ışık ısı üretir.

Vatandaşı Meloni ile çalışmak, Robelli, bir termopil oluşturmak için termokuplları seri halinde bağlayarak bu radyant enerjiyi tespit etmenin bir yolunu keşfetti.. Bu takip edildi 1878 bolometre tarafından. Amerikalı Samuel Langley tarafından icat edildi, bu iki platin şerit kullandı, biri tek kollu köprü düzenlemesinde karartılmış. Kızılötesi radyasyonla ısıtma, dirençte ölçülebilir bir değişiklik yarattı. Bolometreler çok çeşitli kızılötesi dalga boylarına duyarlıdır.

Tersine, radyasyon kuantum dedektör tipi cihazlar, 1940'lardan bu yana geliştirilen, yalnızca sınırlı bir banttaki kızılötesi ışığa yanıt verdi. Bugün, Ucuz pirometreler yaygın olarak kullanılmaktadır, ve termal görüntüleme kameralarının fiyatı düştükçe bu durum daha da artacak.

5. Sıcaklık ölçeği
Fahrenheit termometreyi yaptığında, bir sıcaklık ölçeğine ihtiyacı olduğunu fark etti. O ayarladı 30 donma noktası ve üzeri olarak tuzlu su dereceleri 180 kaynama noktası olarak derece tuzlu su. 25 yıllar sonra, Anders Celsius bir ölçek kullanmayı önerdi 0-100, ve bugünün “santigrat” onun adı da verilmiştir.

Daha sonra, William Thomson terazinin bir ucuna sabit bir nokta koymanın faydalarını keşfetti, ve sonra Kelvin ayarlamayı önerdi 0 Santigrat sisteminin başlangıç ​​noktası olarak derece. Bu, bugün bilimde kullanılan Kelvin sıcaklık ölçeğini oluşturdu.

III. Sıcaklık sensörlerinin sınıflandırılması
Birçok sıcaklık sensörü türü var, ve farklı sınıflandırma standartlarına göre farklı isimlere sahiptirler.

1. Ölçüm yöntemine göre sınıflandırma
Ölçüm yöntemine göre, iki kategoriye ayrılabilirler: temaslı ve temassız.

(1) Kontak sıcaklık sensörü:

Sensör, sıcaklığı ölçmek için ölçülecek nesneyle doğrudan temas eder. Ölçülecek nesnenin ısısı sensöre aktarıldığından, ölçülecek nesnenin sıcaklığı azalır. özellikle, Ölçülecek nesnenin ısı kapasitesi küçük olduğunda, ölçüm doğruluğu düşük. Öyleyse, Bir nesnenin gerçek sıcaklığının bu şekilde ölçülmesinin ön koşulu, ölçülen nesnenin ısı kapasitesinin yeterince büyük olmasıdır..

(2) Temassız sıcaklık sensörü:
Esas olarak nesnenin sıcaklığını ölçmek için ölçülen nesnenin termal radyasyonu tarafından yayılan kızılötesi radyasyonu kullanır., ve uzaktan ölçülebilir. Üretim maliyeti yüksektir, ancak ölçüm doğruluğu düşük. Avantajları, ölçülen nesneden ısıyı emmemesidir.; ölçülen nesnenin sıcaklık alanına müdahale etmez; sürekli ölçüm tüketim yaratmaz; hızlı bir yanıtı var, vesaire.

2. Farklı fiziksel olaylara göre sınıflandırma
Ek olarak, mikrodalga sıcaklık sensörleri var, gürültü sıcaklık sensörleri, sıcaklık haritası sıcaklık sensörleri, ısı akış ölçerler, jet termometreler, nükleer manyetik rezonans termometreleri, Mossbauer etkili termometreler, Josephson etkili termometreler, düşük sıcaklık süper iletken dönüşüm termometreleri, fiber optik sıcaklık sensörleri, vesaire. Bu sıcaklık sensörlerinden bazıları uygulanmıştır., ve bazıları hala geliştirilme aşamasında.

Su geçirmez, korozyon önleyici RTD PT100 sıcaklık sensörü

RTD PT100 Sıcaklık sensörü 1-2 NPT dış dişli bağlantı

PT100 Sıcaklık sensörü RTD probu 6 inç prob uzunluğu

100 Ohm A Sınıfı Platin Elemanı (PT100)
Sıcaklık katsayısı, a = 0.00385.
304 Paslanmaz Çelik Kılıf
Gerilim Azaltma Özellikli Sağlam Geçiş Kavşağı
Prob Uzunluğu – 6 İnç (152 mm) veya 12 İnç (305mm)
Prob Çapı 1/8 inç (3 mm)
Üç Tel 72 İnç (1.8M) Kürek Pabuçlarında Kurşun Tel Sonlandırma
Sıcaklık Değeri : 660°F (350°C)

PT100 serisi paslanmaz çelik kılıflı RTD problardır ve 100 ohm platin RTD elemanı. PT100-11 şu özelliklerle mevcuttur: 6 veya 12 inç prob uzunluğu. Bu problar, malzemeden yapılmış 3 mm çapında bir kılıfa sahiptir. 304 paslanmaz çelik, probu kurşun tellere bağlayan ağır hizmet tipi bir geçiş bağlantısı ve 72 renk kodlu kürek pabuçlarında biten inç kurşun tel. Yüksek doğrulukta ölçümler sağlamak için A Sınıfı sensör elemanı kullanılır.

PT100 probu endüstriyel ortamlar için çok uygundur. RTD'ler direnç bazlı sensörlerdir, dolayısıyla elektriksel gürültünün sinyal kalitesi üzerinde minimum etkisi vardır. Üç telli kablo tasarımı, kablo direncini telafi ederek doğruluk üzerinde önemli bir etki yaratmadan daha uzun kablo kullanımına olanak tanır. Yaylı tel gerilim azaltıcılı sağlam geçiş bağlantısı, tel ile prob arasında mekanik açıdan son derece sağlam bir bağlantı sağlar.