چنین وسایلی امروزه در اکثریت قریب به اتفاق فناوری وجود دارند. انواع مختلفی از سنسورهای دما برای اندازه گیری این نشانگر برای هر جسم یا ماده ای طراحی شده اند. برای محاسبه مقدار، از ویژگی های مختلف اجسام هدف یا محیطی که در آن قرار دارند استفاده می شود.
طبقه بندی بر اساس اصل عملکرد
همه سنسورهای حرارتی بر اساس اصل عملکردشان به شش نوع اصلی تقسیم می شوند:
- pyrometric;
- پیزوالکتریک؛
- مقاومت حرارتی؛
- آکوستیک؛
- ترموالکتریک؛
- نیمه هادی.
اصل کلی عملکرد و طرح سنسورهای دما در هر مورد کمی متفاوت خواهد بود. با این حال، همه انواع اجرا می توانند برخی از ویژگی های مشابه را متمایز کنند. علاوه بر این، در یک موقعیت خاص، استفاده از انواع خاصی از سنسورهای حرارتی مناسب است.
پیرومتر یا دوربین حرارتی
در غیر این صورت می توان آنها را بدون تماس نامید. طرح کاراز این نوع سنسورهای دما این است که گرما را از اجسام گرم شده که هدف قرار می گیرند، می خوانند. نکته مثبت برای این تنوع عدم نیاز به تماس مستقیم و نزدیک شدن به محیط اندازه گیری است. بنابراین، کارشناسان به راحتی می توانند شاخص های دمای اجسام بسیار داغ را در خارج از شعاع نزدیکی خطرناک به آنها تعیین کنند.
پیرومترها به نوبه خود به انواع مختلفی تقسیم می شوند که از جمله آنها تداخل سنجی و فلورسنت هستند و همچنین حسگرهایی که بر اساس اصل تغییر رنگ محلول بسته به دمای اندازه گیری شده کار می کنند.
سنسورهای پیزوالکتریک
در این مورد، طرح اساسی کار فقط یکی است. چنین دستگاه هایی به دلیل پیزورزوناتور کوارتز کار می کنند. اصل کار و مدار سنسور دما به شرح زیر است. اثر پیزو، که شامل تغییر اندازه عنصر پیزو مورد استفاده است، تحت جریان الکتریکی خاصی قرار می‌گیرد.
ماهیت کار بسیار ساده است. به دلیل تامین متناوب جریان الکتریکی با فازهای مختلف، اما فرکانس یکسان، نوسانات ژنراتور پیزوالکتریک رخ می دهد که فرکانس آن در این مورد به دمای اندازه گیری شده خاص بدن یا محیط بستگی دارد. در نتیجه، اطلاعات دریافتی به مقادیر خاصی در درجه سانتیگراد یا فارنهایت تفسیر می شود. این نوع یکی از بالاترین دقت اندازه گیری را دارد. علاوه بر این، نسخه پیزوالکتریک در شرایطی استفاده می شود که دوام دستگاه مورد نیاز است، به عنوان مثال،در سنسورهای دمای آب.
ترموالکتریک یا ترموکوپل
روشی نسبتاً رایج برای اندازه گیری. اصل اساسی کار، وقوع جریان الکتریکی در مدارهای بسته هادی ها یا نیمه هادی ها است. در این مورد، نقاط لحیم کاری لزوما باید در شاخص های دما متفاوت باشند. یک سر آن در محیطی قرار می گیرد که باید اندازه گیری کنید، و سر دیگر برای خواندن استفاده می شود. به همین دلیل است که این گزینه یک سنسور دما از راه دور در نظر گرفته می شود.
البته اشکالاتی هم داشت. مهمترین آنها را می توان خطای اندازه گیری بسیار بزرگ نامید. به همین دلیل، این روش به ندرت در بسیاری از صنایع تکنولوژیکی استفاده می شود، جایی که چنین گسترش ارزش ها به سادگی غیرقابل قبول است. به عنوان مثال سنسور اندازه گیری دمای مواد جامد "TSP Metran-246" است. به طور فعال توسط شرکت های متالورژی در تولید برای کنترل این پارامتر در یاتاقان ها استفاده می شود. این دستگاه مجهز به سیگنال خروجی آنالوگ برای خواندن است و محدوده اندازه گیری آن 50- تا 120+ درجه سانتیگراد است.
سنسورهای ترمیستور
اصل عمل را می توان با نام این نوع قضاوت کرد. عملکرد چنین سنسور دما طبق طرح را می توان به شرح زیر توصیف کرد: مقاومت هادی اندازه گیری می شود. طراحی قوی همراه با دقت بسیار بالااطلاعات دریافت کرد. همچنین، این دستگاه‌ها با حساسیت نسبتاً بالایی مشخص می‌شوند که امکان کاهش مراحل اندازه‌گیری را فراهم می‌کند و سادگی عناصر خواندن، کار با آنها را آسان می‌کند.
برای مثال می توان به سنسور 700-101BAA-B00 اشاره کرد که دارای مقاومت اولیه 100 اهم است. محدوده اندازه گیری آن از -70 تا 500 درجه سانتیگراد است. این طرح از کنتاکت های نیکل و صفحات پلاتین مونتاژ شده است. این نوع بیشترین کاربرد را در دستگاه های صنعتی و طیف گسترده ای از لوازم الکترونیکی دارد.
سنسورهای آکوستیک
دستگاه های بسیار ساده ای که سرعت صدا را در محیط های مختلف اندازه گیری می کنند. مشخص است که این پارامتر تا حد زیادی به دما بستگی دارد. در این حالت سایر پارامترهای محیط اندازه گیری شده نیز باید در نظر گرفته شود. یکی از موارد استفاده اندازه گیری دمای آب است. حسگر داده هایی را ارائه می دهد که بر اساس آن می توانید یک محاسبه انجام دهید، که برای آن باید اطلاعات اولیه در مورد محیط اندازه گیری شده را نیز بدانید.
مزیت این روش امکان استفاده از آن در ظروف دربسته است. معمولاً در جایی استفاده می شود که دسترسی مستقیم به محیط اندازه گیری وجود ندارد. زمینه مصرف اصلی این روش، به دلایل کاملاً طبیعی، پزشکی و صنعت است.
سنسورهای نیمه هادی
اصل عملکرد چنین دستگاه هایی تغییر خصوصیات p-n و آنهاستانتقال تحت تأثیر دما دقت اندازه گیری بسیار بالاست. این امر با وابستگی ثابت ولتاژ به ترانزیستور به دمای فعلی تضمین می شود. علاوه بر این، دستگاه بسیار ارزان است و ساخت آن آسان است.
برای نمونه ای از چنین سنسورهای دما، دستگاه LM75A می تواند به خوبی کار کند. محدوده اندازه گیری از -55 تا +150 درجه سانتیگراد است و خطا بیش از دو درجه نیست. همچنین دارای یک پله نسبتا کوچک در حد 0.125 درجه سانتیگراد است. ولتاژ تغذیه از 2.5 تا 5.5 ولت متغیر است، در حالی که زمان تبدیل سیگنال از یک دهم ثانیه تجاوز نمی کند.
