:تاریخ آخرین بروزرسانی مقاله مهر ۲۵ام, ۱۴۰۱ در ۱۱:۲۱ ق٫ظ
در این مقاله قصد داریم درباره دقیق ترین سنسور دما (دقیق ترین سنسور حرارتی)، با شما عزیزان صحبت کنیم. اگر قصد دارید دما را به طور دقیق اندازه گیری کنید، بایستی از تجهیزاتی به نام سنسورهای دما یا تجهیزات سنجش دما استفاده نمایید. بررسی مزایا و معایب انواع سنسور دما، به شما عزیزان کمک می کند تا سنسور مناسب را برای کار خود انتخاب و خرید کنید.
شرکت مانیاد صنعت رادین آژند، یکی از برترین شرکت ها در زمینه ساخت و تولید انواع گوناگون سنسورهای دما در ایران است که تمامی محصولات خود را با ضمانت و خدمات پس از فروش به شما ارائه می کند.
بررسی انواع دقیق ترین سنسورهای دما
در این بخش قصد داریم انواع سنسورهای دما (Temperature Sensors) را به شما عزیزان معرفی کنیم و هریک را مورد بررسی قرار دهیم.
ترموکوپل ها (Thermocouples)، ترمیستورها (Thermistors)، آشکارسازهای دمای مقاومتی یا آر تی دی (RTD) و آی سی های دما (Temperature ICs)، رایج ترین سنسورهای دما هستند که در تست الکترونیکی استفاده می شوند. این دماسنج های اندازه گیری دما، دارای مشخصاتی نظیر محدوده عملکرد، دقت، هزینه، پایداری، حساسیت و سهولت استفاده هستند که می توان آن ها را از هرنظر با یکدیگر مورد بررسی و مقایسه قرار داد.
دقیق ترین سنسور دما (حرارتی)
1) ترموکوپل (Thermocouple Sensors)
ترموکوپل یکی از مشهورترین و پرکابردترین سنسورهای اندازه گیری دما است. این نوع سنسور دما، متشکل دو عدد سیم فلزی غیرهمنوع (فلز A و فلز B) است که در هر دو انتها به یکدیگر وصل شده اند. زمانیکه که یکی از انتهای آن گرم می شود، یک جریان پیوسته در مدار ترموالکتریک جریان می یابد. ولتاژ تولید شده از گرادیان دما برای محاسبه دما استفاده می گردد. مهمترین مزیت استفاده دماسنج های ترموکوپل در مقایسه با ترمیستورها، RTD ها و مبدل های مدار مجتمع این است که می توان از آنها در طیف وسیعی از مصارف و در دماهای مختلف استفاده نمود. این تجهیزات سنجش دما، جزو ارزان ترین سنسورها محسوب و علاوه بر اینکه در تایپ های مختلف تولید می شوند، محدوده دمایی بسیار بالایی را پشتیبانی می کنند.
علاوه بر این، رابطه بین ولتاژ و دما همانطور در این از سنسورها، به صورت غیر خطی بوده و با تغییرات دما تغییر چندانی نمی کند. به عنوان مثال، ترموکوپل نوع J در دمای 0 درجه سانتی گراد 50 میکروولت تولید می کند و به ترتیب 5 میکروولت در درجه سانتی گراد تغییر می کند. برای اندازه گیری این ولتاژهای کوچک به یک دستگاه اندازه گیری خوب نیاز دارید.
ترموکوپل ها کم حساس ترین و کم ثبات ترین حسگرهای دما هستند.
اگر بخواهیم به طور خلاصه بیان کنیم، ترموکوپل ها به عنوان تجهیزات اندازه گیری دما و به عنوان ساده ترین و همه کاره ترین تجهیزات محسوب می گردند و استفاده از آن ها به آسانی اتصال یک جفت سیم است. در حالی که این تجهیزات ابزار دقیق ارزان قیمت، بسیار پرمصرف هستند، ولی دقت اندازه گیری پایین تری نسبت به RTDها دارند.
2) سنسورهای آر تی دی (RTD Sensros)
سنسور RTD، یکی دیگر از انواع تجهیزات اندازه گیری دما است و به عنوان دقیق ترین سنسور حرارتی شناخته می شود. این نوع سنسورها مانند ترمیستورها، یک نوع سنسوذ مقاومت حساس به حرارت است که از مواد نیمه هادی، معمولاً پلاتین (Platinum) تشکیل شده است. هنگام اندازه گیری ولتاژ مورد نیاز برای محاسبه دمای RTD، یک DMM از یک منبع جریان مشخص استفاده می کند و ولتاژ ایجاد شده توسط منبع جریان را اندازه کگیری می کند. ولتاژ ایجاد شده توسط منبع جریان شامل افت ولتاژ در دو سیم (Vlead) به اضافه ولتاژ در سراسر RTD (Vtemp) است. به عنوان مثال، یک RTD معمولی 100 اهم دارد و تنها 0.385 اهم در درجه سانتی گراد تغییر می کند. اگر دو سیم هر کدام دارای مقاومت سرب 10 اهم باشند، این باعث خطای 26 درجه سانتیگراد می شود که غیرقابل قبول است. در این حالت افت ولتاژ ناشی از مقاومت سرب (Rlead) به طور غیر قابل قبولی زیاد است. بنابراین، RTD ها باید با اندازه گیری های اهم 4 سیم اندازه گیری شوند.
3) سنسورهای ترمیستور (Thermistor Sensors)
ترمیستور یکی دیگر از سنسورهای مقاومت حساس به حرارت (سنسور مقامتی) است که از مواد نیمه رسانا، که به طور معمول سرامیک یا پلیمر هستند، تشکیل شده است. اکثر ترمیستورها دارای ضریب دمایی منفی هستند، به طوری که مقاومت آنها با افزایش دما کاهش می یابد. ترمیستورها بیشترین تغییر پارامتر را با دما نشان داده و حساس ترین نوع از سنسور هالی دما هستند.
ترمیستور، تجهیزی است که بسیار غیر خطی بوده و به شدت به پارامترهای فرآیند وابسته است. در نتیجه، سازندگان نمودارهای ترمیستور را به اندازه ای که نمودار ترموکوپل استاندارد شده اند، استاندارد نکرده اند. این تجهیزات اندازه گیری دما بسیار کوچک بوده و به سرعت به تغییرات دما پاسخ می دهند. این سنسورها به مانند RTDها، جزو دقیق ترین سنسور دما دقت بهتری دارند، اما گرانتر از ترمو جفت هستند. آنها همچنین محدوده دمایی کمتری نسبت به جفت های حرارتی دارند. Thermistorها دمای مطلق را روی یک اندازه گیری دو سیم اندازه گیری می کنند، در حالی که ترموکوپل ها دمای نسبی بین جرم حرارتی و اتصال مرجع را به خوبی اندازه گیری می کنند.
یک نوع ترمیستور که به طور معمول تولید می شود، دارای مقاومت 5 کوم در 25 درجه سانتیگراد بوده و برای هر 1 درجه سانتیگراد یک تغییر 200 اهم ایجاد می کند. توجه داشته باشید که 10 اهم مقاومت سرب، باعث خطای ناچیز فقط 0.05 درجه سانتیگراد می گردد.
به طور کلی، ترمیستورها در کاربردهای کنترل شده با جریان که در آن به اندازه گیری های سریع و حساس دما نیاز است، بسیار خوب هستند. اندازه کوچک آنها در مواقع بحرانی مفید است، اما مراقب خطاهای self-heating باشید.
4) آی سی های دما (Temperature ICs Sensors)
آی سی های دما، آخرین نوع از انواع دماسنج های اندازه گیری دما هستند. این نوع از سنسورها، یک مدار مجتمع دما (IC) به عنوان یک دماسنج دیجیتال با یک رابطه بسیار خطی ولتاژ یا جریان به دماست. برخی از سنسورهای یکپارچه حتی دما را در یک فرمت خروجی دیجیتال نشان می دهند که می تواند مستقیماً توسط یک ریزپردازنده خوانده شود. در اینجا دو نوع آی سی دما با رابطه زیر وجود دارد:
- ولتاژ آی سی: 10 mV/K
- آی سی فعلی: 1 μA/K
IC های دما، یک ولتاژ خطی در هر درجه سانتیگراد ایجاد می کنند. ولتاژ واقعی تولید شده به ازای کلوین است، بنابراین در دمای اتاق، آی سی حدود 3 ولت خروجی تولید می کند. آی سی دما به یک منبع تغذیه خارجی نیاز دارد. به طور معمول، آی سی های دما در یک مدار طراحی و برای کاوش استفاده نمی شوند.
لازم به ذکر است که این تجهیزات اندازه گیری، دستگاه های نیمه هادی هستند و بنابراین محدوده دمایی محدودی دارند.
به طور کلی، آی سی های دما راه مناسبی برای تولید خروجی خوانا و متناسب با دما فراهم می کنند. اگرچه ارزان هستند، اما از نظر پیکربندی و سرعت بسیار محدودند.
نتیجه گیری
در این مقاله ما انواع مزیا و معایب سنسورهای دما را مورد بررسی قرار دادیم و دقیق ترین سنسور دما (دقیق ترین سنسور حرارتی) را به شما بزرگواران معرفی کردیم. اگر سوالی درباره دماسنج های اندازه گیر دما داشتید، در بخش نظرات ما را از آن آگاه نمایید.
ثبت ديدگاه