Электрический датчик температуры: Датчики температуры — подбор по характеристикам, продажа

Датчики температуры в Ростове по выгодной цене

Датчики температуры различной конструкции

Для поиска необходимого прибора перейдите в раздел КАТАЛОГ ТОВАРОВ

Датчики температуры используются во многих отраслях промышленности, коммунального хозяйства, транспорта, строительства, медицины.

Виды датчиков температуры

Классификация датчиков температуры по типу действия:

• терморезисторные датчики;
• полупроводниковые датчики;
• термоэлектрические датчики;
• пьезоэлектрические датчики;
• акустические датчики.

Терморезистивные датчики температуры

Терморезистивные термодатчики — это датчики, работа которых основана на принципе изменения электрического сопротивления элемента (полупроводника или проводника) при изменении температуры. Первыми такими датчиками температуры стали специальные океанографические измерители температуры. Главным элементом такого датчика является терморезистор.

Существует отдельная классификация таких датчиков температуры:

• резистивные датчики температуры;
• кремневые датчики температуры;
• металл-оксидные датчики температуры.

Металлические резистивные детекторы температуры

Такие датчики изготавливаются из металла, обычно используют дорогой металл платина. При изменении температуры в среде электрическое сопротивление такого датчика меняется. Платиновые датчики обладает хорошей стабильностью и высокой прочностью. Для очень больших колебаний температуры можно применять вольфрамовые датчики. Се такие датчики имеют высокую стоимость.

Кремневые резистивные датчики температуры

К преимуществам кремневых резистивных датчиков температуры относятся:

• высокая линейность зависимости показателей;
• хорошая стабильность получаемых результатов.

Термисторные датчики температуры

Термисторные датчики изготавливаются из оксидов металлов. Такие датчики позволяют мерить абсолютную температуру среды. Цена таких датчиков существенно ниже, но у них есть ряд недостатков. Такие датчики имеют высокую нелинейность, что существенно усложняет пересчет результатов.

Полупроводниковые датчики температуры

Датчики температуры на основе полупроводников позволяют эффективно измерять температуру среды за счет анализа фазового перехода. транзисторы. Пропорциональная зависимость таких датчиков существенно увеличивает возможность их применения
К плюсам датчиков этого типа можно отнести следующие качества:

• простота изготовления;
• низкая стоимость датчика;
• линейная зависимость показателей
• высокая точность измерения.

Термоэлектрические датчики температуры (или термопары)

Термоэлектрические преобразователи еще носят название «термопары». Такие датчики работают по типу термоэлектрического эффекта. Один конец такого датчика а опускают в измеряемую среду, а второй оставляют свободным. Таким образом измеряют разность показателе датчиков на обеих концах. И на основе этой информации получают значение температруы в среде.
Такие датчики имеют очень большой диапазон измеряемых температур, от -300 до 2500 градусов.

Акустические датчики температуры

Акустические термодатчики – используются преимущественно для измерения средних и высоких температур и применяются в экстремальных условиях (в диапазоне криогенных температур, при высоких уровнях радиации в ядерных реакторах и т.д.), а также при проведении измерений в замкнутом герметичном объеме, где невозможно разместить контактные датчики или использовать пирометры. Состоят из пространственно разнесенных излучателя и приемника акустических волн. Излучатель испускает сигнал, который проходит через исследуемую среду. Измеряя время прохождения сигнала известного расстояния между излучателем и приемником и зная базовую скорость распространения ультразвука в данной среде при известной температуре вычислитель считает скорость распространения при данной температуре, по которой затем вычисляется температура

Пьезоэлектрические датчики температуры

В датчиках этого типа главным элементов является кварцевый пьезорезонатор.
Пьезоматериал изменяет свои размеры при воздействии тока(прямой пьезоэффект). На этот пьезоматериал попеременно передается напряжение разного знака, от чего он начинает колебаться. Это и есть пьезорезонатор. Выяснено, что частота колебаний этого резонатора зависит от температуры, это явление и положено в основу пьезоэлектрического датчика температуры.

Приборы для определения давления применяются, практически, во всех отраслях промышленности, особенно в машиностроении, химической, пищевой промышленности и энергетике. Датчики давления можно разделить на следующие группы по типу измеряемого давления: Датчики абсолютного давления. Точкой отсчета для датчиков абсолютного давления служит нулевое давление, то есть вакуум. Их применяют в основном на химических, пищевых производствах, в фармацевтике — там, где параметры технологического процесса зависят от абсолютного значения давления. Измеряемое абсолютное давление обычно не превышает значения 50-60 Бар. Датчики относительного давления. Показания этих датчиков отсчитываются от значения внешнего атмосферного давления. Датчики относительного давления применяют в системах водоснабжения, различных трубопроводах и емкостях. Далее — датчики дифференциального давления. Датчики имеют два входа, и результатом измерения является разница давлений между этими двумя входами. Эта разница может быть как положительной, так и отрицательной, однако некоторые модели датчиков могут измерять только односторонние изменения давлений. Датчики дифференциального давления применяются для контроля загрязнения фильтров при фильтрации жидкостей, или газов. Также они могут использоваться как датчики уровня жидкости при измерении уровня гидростатическим методом

Купить датчики температуры по выгодной цене

Купить по низкой цене датчики температуры в Ростове-на-Дону, Ростовской области, в Краснодаре и Краснодарском Крае, Ставрополе и Ставропольском Крае, Волгограде и Волгоградской области, в городах: Грозный, Нальчик, Владикавказ, Махачкала и других городах Юга России можно в нашей компании. Все покупатели могут получить бонусы и подарки!

Доставка датчиков температуры в города Юга России

Мы доставим датчики для измерения температуры в течении одного — двух дней в города: Ростов, Таганрог, Новочеркасск, Азов, Шахты, Волгоград, Элиста, Астрахань, Ставрополь, Невинномысск, Минеральные Воды, Волгодонск, Сальск, Краснодар, Тихорецк, Тимашевск, Сочи, Новороссийск, Анапа, Туапсе, Геленджик, Ейск, Майкоп, Армавир, Кисловодск, Пятигорск, Железноводск, Черкесск, Нальчик, Владикавказ, Грозный, Махачкала.

Техническая документация и гарантии на температурные датчики

На все виды датчиков измерения температуры наша компания представляет полный пакет сопроводительных документов и технической документации. Все приборы имеют длительный срок эксплуатации и обеспечиваются заводской гарантией и сервисным обслуживанием. Инженеры нашей компании готовы предоставить самую подробную информацию о датчиках температуры и способах их установки.

Принцип работы датчиков температуры

Опубликовано 22.05.2016

Принцип работы

Термометры сопротивления (терморезисторы, термосопротивления)

Термометр сопротивления (Resistance Thermometer) — датчик для измерения температуры, принцип действия которого основан на зависимости электрического сопротивления от температуры.

Термосопротивления могут быть металлические (платина, никель, медь) или полупроводниковые.

Для большинства металлов температурный коэффициент сопротивления положителен — их сопротивление растёт с ростом температуры. Для полупроводников без примесей он отрицателен — их сопротивление с ростом температуры падает.

Термисторы

Термисторы – это полупроводниковые термосопротивления с большим температурным коэффициентом.

• PTC-термисторы (Positive Temperature Coefficient), обладают свойством резко увеличивать свое сопротивление, когда достигнута заданная температура – широко используются для защиты двигателей
• NTC-термисторы (Negative Temperature Coefficient), обладают свойством резко уменьшать свое сопротивление при достижении заданной температуры

PT100, PT1000

Платиновые термометры сопротивления (Platinum Resistance Thermometers) обладают высокой стойкостью к окислению и большой точностью измерения.

KTY

Кремниевые терморезисторы с положительным коэффициентом сопротивления, отличаются высокой линейностью характеристики, высоким быстродействием, надёжной твёрдотельной конструкцией и небольшой стоимостью.

Схемы включения термосопротивления в измерительную цепь

• 2-х проводная схема используется там, где не требуется высокой точности, так как сопротивление присоединительных проводов суммируется с измеренным сопротивлением, что приводит к появлению дополнительной погрешности
• 3-х проводная схема обеспечивает значительно более точные измерения, т.к. появляется возможность измерить сопротивление подводящих проводов и вычесть его из суммарного измеренного сопротивления
• 4-х проводная схема — наиболее точная схема, обеспечивает полное исключение влияния подводящих проводов

Сравнение термометров сопротивления с термопарами

Преимущества:

• выше точность и стабильность
• можно исключить влияние сопротивления присоединительных проводов на результат измерения при использовании 3-х или 4-х проводной схемы измерений
• практически линейная характеристика
• не требуется компенсация холодного спая

Недостатки:

• малый диапазон измерений
• не могут измерять высокую температуру.

Термопары

Термопара (Thermocouple) — это два проводника из разных металлов, спаянные в одной точке. Эта точка измерения температуры называется — рабочий спай. Свободные концы называются холодным спаем. Если рабочий спай нагреть относительно холодного спая, то между свободными концами возникает напряжение (термо-ЭДС), пропорциональное разности температур.

Так как с помощью термопары всегда измеряется разность температур, то, чтобы определить температуру точки измерения, свободные концы у холодного спая должны содержаться при известной неизменной температуре.

Подключение к ПЛК

Холодные концы подключаются (непосредственно или с помощью компенсационных проводов, которые должны быть выполнены из тех же металлов, что и термопара) к клеммам соответствующего аналогового входа (с соблюдением полярности!) промышленного контроллера, который программно выполняет компенсацию температуры холодного спая и рассчитывает температуру в точке измерения.

При внутренней компенсации контроллер использует температуру модуля, к которому подключена термопара. При более точной внешней компенсации эталонная температура холодного спая измеряется с помощью дополнительного термометра сопротивления, который подключается к специальному входу контроллера.

Типы термопар

• K: хромель-алюмель
• J: железо-константан
• S, R: платина-платина/родий и др.

Термопары отличаются диапазоном измеряемых температур и погрешностью измерений.

Преимущества термопар

• Большой температурный диапазон измерения
• Измерение высоких температур.

Недостатки

• Невысокая точность
• Необходимость вносить поправку на температуру холодного конца.

Термостаты

Термостат (Thermostat) – это регулятор, который поддерживает постоянную температуру воздуха или жидкости в системах отопления, кондиционирования и охлаждения.

Китай Датчик Температуры, Китай Датчик Температуры список товаров на ru.Made-in-China.com

Цена FOB для Справки: 2,00-20,00 $ / шт.
MOQ: 20 шт.

• Упаковка: Box
• Стандарт: 2.5″, 4″, 6″
• Торговая Марка: SJ
• Происхождение: Yuyao
• Код ТН ВЭД: 9025191000
• Производительность: 5000 PCS/Month

• Поставщики с проверенными бизнес-лицензиями

  Поставщики, проверенные инспекционными службами

  Ningbo Konoo Instrument MFG. Co., Ltd.
• провинция: Zhejiang, China

Датчик измерения температуры | Датчики температуры

Сравнение различных видов датчиков температуры

Датчики температуры используются везде, где рабочие параметры системы так или иначе зависят от температурных факторов. Сегодня выпускаются различные виды датчиков температуры: термопары, термисторы, терморезистивные датчики с линейной зависимостью выходного сигнала, а также полупроводниковые датчики с цифровым выходом.

Терморезистивные датчики (RTDs — Resistance Temperature Devices) работают при пропускании через них электрического тока и применяются в мостовых схемах. Термисторы с положительным и отрицательным температурным коэффициентом имеют высокую чувствительность к измеряемой температуре, что нельзя сказать о линейности выходного сигнала.

Полупроводниковые датчики работают в широком диапазоне температур и имеют высокую точность. Кроме того, такие датчики имеют встроенную схему усиления сигнала, позволяющую устанавливать требуемую температурную зависимость.

Термопары предлагают идеальное решение для измерений температуры в максимальном диапазоне (до +2300°С). Кроме того, устройства имеют высокую воспроизводимость и точность. Следует отметить, что термопары требуют схем усиления сигнала для его последующей обработки.

Также, датчики температуры различаются по материалу исполнения чувствительного элемента и типу корпусирования: датчики с полупроводниковым чувствительным элементом, датчики с платиновым чувствительным элементом, корпусированные датчики. Измеряемая температура преобразовывается в сопротивление со стабильной линейной зависимостью. Датчики гарантируют стабильный линейный выходной сигнал (сопротивление или напряжение) с малым временем отклика.

Датчики измеряют температуру, изменения которой пропорциональны изменениям выходного сопротивления или напряжения. Датчики удобны для приложений, требующих небольших габаритных размеров, точности и линейного выходного сигнала. Датчики Honeywell могут быть взаимозаменяемы без дополнительной калибровки.

Область применения

• системы контроля окружающей среды (комнатные помещения, вентиляционные короба, холодильное оборудование)
• двигатели, защита от перегрузки
• электронные установки термоконтроля и термокомпенсации
• системы управления технологическими процессами – регулировка температуры
• автомобильная электроника: температура воздуха и масла
• бытовые приложения: контроль нагрева и охлаждения

Сравнение датчиков температуры

Способность выдерживать высокие температурные нагрузки, отличная устойчивость к химическим воздействиям, биологическая инертность и высокая стабильность делают платину уникальным материалом для терморезистивных измерительных элементов, нагревателей и электродов. В связи с особыми свойствами платины, температурные резисторы 1, 2 и 10 кОм имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными полупроводниковыми датчиками (KTY) и термисторами (NTC).

• высокая точность
• низкий дрейф
• долгий срок службы
• высокая линейность выходных характеристик
• стандартизация характеристик гарантирует взаимозаменяемость датчиков
• малое время отклика
• высокая стойкость к температурным перегрузкам
• широкий диапазон измеряемых температур (-196…+1000°С)

Электрическое сопротивление платиновых терморезисторов зависит от длины токопроводящей дорожки. Выпускается два типа датчиков: базовые элементы и специализированные датчики по спецификации заказчика.

Металлооксидные NTC термисторы

Датчики температуры

Что такое и какие бывают датчики температуры. Рассмотрена классификация термодатчиков по принципу действия, когда какие типы датчиков лучше применять. На какие характеристики необходимо обратить внимание при выборе датчиков температуры. Обзор производителей и продавцов.

Вы также можете посмотреть другие статьи. Например, «Датчики измерения влажности(гигрометры) » или «Виды давления ».

Большинство технологических процессов идет сейчас по пути автоматизации. Кроме того, управление многочисленными механизмами и агрегатами, а зачастую и машинами просто немыслимо без точных измерений всевозможных физических величин. Не маловажными являются измерение давления. измерение угловой скорости. а также линейной и многие-многие другие. Но самыми распространенными (около 50%) являются температурные измерения. К примеру, средняя по величине атомная станция располагает приблизительно 1500-ю контрольных (измерительных) точек, а крупное химпроизводство, насчитывает таких уже около 20 тыс.

Так как диапазон измерений и их условия могут сильно отличатся друг от друга, разработаны разные по точности, помехоустойчивости и быстродействию типы датчиков (и первичных преобразователей). Какого бы типа не был температурный датчик, общим для всех является принцип преобразования. А именно: измеряемая температура преобразуется в электрическую величину (как раз за это и отвечает первичный преобразователь). Это обусловлено тем, что электрический сигнал просто передавать на большие расстояния (высокая скорость приема-передачи), легко обрабатывать (высокая точность измерений) и, наконец, быстродействие.

Дальше, предлагаем вам ознакомиться с различными видами датчиков температуры, а в конце статьи со список вопросов которые необходимо решить перед покупкой датчика температуры. Если же вы хотите сразу перейти к выбору и покупке термодатчика, можете воспользоваться нашим каталогом .

Виды датчиков температуры, по типу действия

Терморезистивные термодатчики

Терморезистивные термодатчики — основаны на принципе изменения электрического сопротивления (полупроводника или проводника) при изменении температуры. Разработаны они были впервые для океанографических исследований. Основным элементом является терморезистор — элемент изменяющий свое сопротивление в зависимости от температуры окружающей среды.

Несомненные преимущества термодатчиков этого типа это долговременная стабильность, высокая чувствительность, а также простота создания интерфейсных схем.

На изображении приведен датчик 702-101BBB-A00. диапазон измерения которого от -50 до +130 °С. Этот датчик относиться к группе кремневых резистивных датчиках(что это такое читайте двумя абзацами ниже). Обратите внимание, на его размеры. Производит этот датчик фирма Honeywell International

В зависимости от материалов используемых для производства терморезистивных датчиков различают:

1. Резистивные детекторы температуры(РДТ). Эти датчики состоят из металла, чаще всего платины. В принципе, любой мета изменяет свое сопротивление при воздействии температуры, но используют платину так как она обладает долговременной стабильностью, прочностью и воспроизводимостью характеристик. Для измерений температур более 600 °С может использоваться также вольфрам. Минусом этих датчиков является высокая стоимость и нелинейность характеристик.
2. Кремневые резистивные датчики. Преимущества этих датчиков —хорошая линейность и высокая долговременная стабильностью. Также эти датчики могут встраиваться прямо в микроструктуры.
3. Термисторы. Эти датчики изготавливаются из металл-оксидных соединений. Датчики измеряет только абсолютную температуру. Существенным недостатком термисторов является необходимость их калибровки и большой нелинейностью, а также старение, однако при проведении всех необходимых настроек могут использоваться для прецизионных измерений.

Полупроводниковые

В качестве примера изображен полупроводниковый датчик температуры LM75A. выпускаемый фирмой NXP Semiconductors. Диапазон измерений этого датчика от -55 до +150.

Полупроводниковые датчики регистрируют изменение характеристик p-n перехода под влиянием температуры. В качестве термодатчиков могут быть использованы любые диоды или биполярные транзисторы. Пропорциональная зависимость напряжения на транзисторах от абсолютной температуры (в Кельвинах) дает возможность реализовать довольно точный датчик.

Достоинства таких датчиков — простота и низкая стоимость, линейность характеристик, маленькая погрешность. Кроме того, эти датчики можно формировать прямо на кремневой подложке. Все это делает полупроводниковые датчики очень востребованными.

Термоэлектрические(термопары)

Термоэлектрические преобразователи — иначе, термопары. Они действуют по принципу термоэлектрического эффекта, то есть благодаря тому, что в любом замкнутом контуре (из двух разнородных полупроводников или проводников) возникнет электрический ток, в случае если места спаев отличаются по температуре. Так, один конец термопары (рабочий) погружен в среду, а другой (свободный) – нет. Таким образом, получается, что термопары это относительные датчики и выходное напряжение будет зависеть от разности температур двух частей. И почти не будет зависеть от абсолютных их значений.

Выглядеть термопара может так, как показано на рисунке. Это термопара ДТПКХХ4. она измеряет температуры в пределах от -40 до +400. Производит его российская компания Овен .

Диапазон измеряемых с их помощью температур, от -200 до 2200 градусов, и напрямую зависит от используемых в них материалов. Например, термопары из неблагородных металлов – до 1100 °С. Термопары из благородных металлов (платиновая группа) – от 1100 до 1600 градусов. Если необходимо произвести замеры температур свыше этого, используются жаростойкие сплавы (основой служит вольфрам). Как правило используется в комплекте с милливольтметром, а свободный конец (конструктивно выведенный на головку) удален от измеряемой среды с помощью удлиняющего провода. Одним из недостатков термопары является достаточно большая погрешность. Наиболее распространенным способом применения термопар являются электронные термометры.

Пирометры – бесконтактные датчики, регистрирующие излучение исходящее от нагретых тел. Основным достоинством пирометров (в отличие от предыдущих температурных датчиков) является отсутствие необходимости помещать датчик непосредственно в контролируемую среду. В результате такого погружения часто происходит искажение исследуемого температурного поля, не говоря уже о снижении стабильности характеристик самого датчика.

Различают три вида пирометров:

1. Флуоресцентные. При измерении температуры посредством флуоресцентных датчиков на поверхность объекта, температуру которого необходимо измерить, наносят фосфорные компоненты. Затем объект подвергают воздействию ультрафиолетового импульсного излучения, в результате которого возникает послеизлучение флуоресцентного слоя, свойства которого зависят от температуры. Это излучение детектируется и анализируется.
2. Интерферометрические. Интерферометрические датчики температуры основаны на сравнении свойств двух лучей – контрольного и пропущенного через среду, параметры которой меняются в зависимости от температуры. Чувствительным элементом этого типа датчиков чаще всего выступает тонкий кремниевый слой, на коэффициент преломления которого, а, соответственно, и на длину пути луча, влияет температура.
3. Датчики на основе растворов, меняющих цвет при температурном воздействии. В этом типе датчиков-пирометров применяется хлорид кобальта, раствор которого имеет тепловую связь с объектом, температуру которого необходимо измерить. Коэффициент поглощения видимого спектра у раствора хлорида кобальта зависит от температуры. При изменении температуры меняется величина прошедшего через раствор света.

Акустические

Акустические термодатчики – используются преимущественно для измерения средних и высоких температур. Акустический датчик построен на принципе того, что в зависимости от изменения температуры, меняется скорость распространения звука в газах. Состоит из излучателя и приемника акустических волн (пространственно разнесенных). Излучатель испускает сигнал, который проходит через исследуемую среду, в зависимости от температуры скорость сигнала меняется и приемник после получения сигнала считает эту скорость.

Используются для определения температур, которые нельзя измерить контактными методами. Также применяются в медицине для неинвазивных (без операционного проникновения внутрь тела больного) измерения глубинной температуры, например, в онкологии. Недостатками таких измерений является то, что при прикосновении они могут вызывать ответные физиологические реакции, что в свою очередь влечет искажение измерения глубинной температуры. Кроме того, могут возникать отражения на границе «датчик-тело», что также способно вызывать погрешности.

Пьезоэлектрические

В датчиках этого типа главным элементов является кварцевый пьезорезонатор.

Как известно пьезоматериал изменяет свои размеры при воздействии тока(прямой пьезоэффект). На этот пьезоматериал попеременно передается напряжение разного знака, от чего он начинает колебаться. Это и есть пьезорезонатор. Выяснено, что частота колебаний этого резонатора зависит от температуры, это явление и положено в основу пьезоэлектрического датчика температуры.

На что необходимо обратить внимание при выборе датчиков температуры

1. Температурный диапазон.
2. Можно ли погружать датчик в измеряемую среду или объект? Если расположение внутри среды недопустимо, то стоит выбирать акустические термометры и пирометры.
3. Каковы условия измерений. Если используется агрессивная среда, то необходимо использовать либо датчики в корозийнозащитных корпусах, либо использовать бесконтактные датчики. Кроме того, необходимо предусмотреть другие условия: влажность, давление и тд.
4. Как долго датчик должен будет работать без замены и калибровки. Некоторые типы датчиков обладают относительно низкой долговременной стабильностью, например термисторы.
5. Какой выходной сигнал необходим. Некоторые датчики выдают выходной сигнал в величине тока, а некоторые автоматически пересчитывают его в градусы.
6. Другие технические параметры, такие как: время срабатывания, напряжение питания, разрешение датчиков и погрешность. Для полупроводниковых датчиков, важным также являет тип корпуса .

Датчики температуры.

Контроль над температурой составляют основу многих технологических процессов. Измерение температуры жидкости, газа, твердой поверхности или сыпучего порошка — каждый случай имеет свою особенность, которую необходимо понимать, чтобы измерения максимально соответствовали поставленной задаче. Существует множество датчиков температуры, построенных с использованием различных физических законов. Одни из них прекрасно справляются с конкретной задачей по измерению температуры, другие предназначены для универсального использования. В данной статье описаны основные типы датчиков для измерения температуры, их особенности, слабые и сильные стороны, задачи, для которых они предназначены.

Если рассматривать датчики температуры для промышленного применения, то можно выделить их основные классы: кремниевые датчики температуры, биметаллические датчики, жидкостные и газовые термометры, термоиндикаторы, термисторы, термопары, термометры сопротивления, инфракрасные датчики температуры.

Кремниевые датчики температуры используют зависимость сопротивления полупроводникового кремния от температуры. Диапазон измеряемых температур для таких датчиков составляет от -50 С до +150 С. Внутри этого диапазона кремниевые датчики температуры показывают хорошую линейность и точность. Возможность производства в одном корпусе такого датчика не только самого чувствительного элемента, но так же и схем усиления и обработки сигнала, обеспечивает датчику хорошую точность и линейность внутри температурного диапазона. Встроенная в такой датчик энергонезависимая память позволит индивидуально откалибровать каждый прибор. Большим плюсом можно назвать большое разнообразие типов выходного интерфейса: это может быть напряжение, ток, сопротивление, либо цифровой выход, позволяющий подключить такой датчик к сети передачи данных. Из слабых мест кремниевых датчиков температуры можно отметить узкий температурный диапазон и относительно большие размерами по сравнению с аналогичными датчиками других типов, особенно термопарами. Кремниевые датчики температуры применяются в основном для измерения температуры поверхности, температуры воздуха, особенно внутри различных электронных приборов. Например можно назвать температурные регистраторы компании Dallas semiconductor выпускаемые под маркой THERMOCHRON. Регистраторы имеют кремниевый датчик температуры, микросхему обработки сигнала и память для сохранения результатов.

Биметаллический датчик температуры. как следует из названия, сделан из двух разнородных металлических пластин, скрепленных между собою. Различные металлы имеют различный коэффициент расширения при той или иной температуре. Например, константан практически не расширяется при температуре, железо, напротив испытывает заметное расширение. Если полоски из этих металлов скрепить между собой и нагреть (или охладить), то они изогнутся. В биметаллических датчиках пластинки замыкают или размыкают контакты реле, или двигают стрелку индикатора. Диапазон работы биметаллических датчиков от -40 С до +550 С. Биметаллические датчики используют для измерения поверхности твердых тел, реже для измерения температуры жидкости. Основным преимуществом датчиков является простота и надежность конструкции, возможность работы без электрического тока, низкая стоимость. Вместе с тем, биметаллические датчики температуры имеют большой разброс характеристик, а так же большой гистерезис переключения, особенно при низких температурах. Основные области применения биметаллических температурных датчиков – автомобильная промышленность, системы отопления и нагрева воды.

Жидкостные и газовые термометры наиболее старые типы датчиков температуры. Первая шкала температуры была предложена Фаренгейтом в начале 18-го века именно для жидкостного термометра. Жидкостные термометры используют эффект расширения жидкостей при повышении температуры. В качестве жидкостей используется спирт или ртуть в диапазоне комнатных температур. Для измерений низких температур, например в криогенной технике, может быть использован жидкий неон, а для измерения высоких температур обычно используют галлий, который находится в жидком состоянии уже от 20 С. В газовых термометрах используется эффект расширения, при переходе вещества из жидкого в газообразное состояние. Газ давит через мембрану и замыкает электрические контакты. Диапазон измерений для жидкостных и газовых термометров от -200 С до +500 С. Термометры этого класса обычно применяются для визуального контроля температуры, либо в качестве термостатов в различных нагревателях и холодильной технике.

Термоиндикаторы – это особые вещества, изменяющие свой цвет под воздействием температуры. Такое изменение цвета может быть как обратимым, так и необратимым. В диапазоне комнатных температур используются термоиндикаторы на основе жидких кристаллов. Они плавно изменяют свой цвет при изменении температуры. Изменения эти, как правило, обратимые. Производятся они в виде пленки, часто с клейкой подложкой, и служат для оперативного визуального контроля температуры. Для низких и высоких температур производятся в основном необратимые термоиндикаторы. То есть, если температура хотя бы один раз превысила допустимую, то индикатор необратимо меняет свой цвет. Такие термоиндикаторы используют, например, для контроля за замороженными продуктами. Если в процессе хранения или транспортировки температура хоть раз была выше допустимой, то изменившаяся окраска термоиндикатора сообщит об этом. Основное достоинство термоиндикаторов низкая стоимость. Их можно использовать как одноразовые датчики температуры.

Термисторы. В этом классе датчиков используется эффект изменения электрического сопротивления материала под воздействием температуры. Обычно в качестве термисторов используют полупроводниковые материалы, как правило, оксиды различных металлов. В результате получаются датчики с высокой чувствительностью. Однако большая нелинейность позволяет использовать термисторы лишь в узком диапазоне температур. Термисторы имеют невысокую стоимость и могут изготавливаться в миниатюрных корпусах, позволяя увеличить тем самым быстродействие. Существует два типа термисторов, использующих положительный температурный коэффициент – когда электрическое сопротивление растет с повышением температуры и использующих отрицательный температурный коэффициент – здесь электрическое сопротивление падает при повышении температуры. Термисторы не имеют определенной температурной характеристики. Она зависит от конкретной модели прибора и области его применения. Основными достоинствами термисторов является их высокая чувствительность, малые размеры и вес, позволяющие создавать датчики с малым временем отклика, что важно, например, для измерения температуры воздуха. Безусловно, невысокая стоимость так же является их достоинством, позволяя встраивать датчики температуры в различные приборы. К недостаткам можно отнести высокую нелинейность термисторов, позволяющую их использовать в узком температурном диапазоне. Использование термисторов так же ограничено в диапазоне низких температур. Большое количество моделей с различными характеристиками и отсутствие единого стандарта, заставляет производителей оборудования использовать термисторы только одной конкретной модели без возможности замены.

Инфракрасные датчики температуры или пирометры измеряют температуру поверхности на расстоянии. Принцип из работы основан на том, что любое тело при температуре выше абсолютного нуля излучает электромагнитную энергию. При низких температурах это излучение в инфракрасном диапазоне, при высоких температурах часть энергии излучается уже в видимой части спектра. Интенсивность излучения напрямую связана с температурой нагретого объекта. Диапазон измерений температур бесконтактными датчиками от -45 С до +3000 С. Причем в диапазоне высоких температур инфракрасным датчикам нет конкуренции. Для измерения в различных диапазонах температур используются различные участки инфракрасного спектра. Так при низких температурах это обычно диапазон длин волн электромагнитного излучения 7 – 14 микрон. В диапазоне средних температур это может быть 3 – 5 микрон. При высоких температурах используется участок о районе 1 микрон. Однако и здесь есть свои особенности, связанные с решением конкретной задачи. Так для измерения температуры тонких полимерных пленок используются датчики, работающих на длинах волн 3,43 или 7,9 микрометров, а для измерения температуры стекла используют датчики, работающие в диапазоне 5 микрон. Для правильного измерения температуры необходимо еще ряд факторов. Прежде всего это излучательная способность. Она связана с коэффициентом отражения простой формулой: E = 1 – R, где Е – излучательная способность, R – коэффициент отражения. У абсолютно черного теля излучательная способность равна 1. У большинства органических материалов, таких как дерево, пластик, бумага, излучательная способность находится в диапазоне 0,8 – 0,95. Металлы, особенно полированные напротив имеют низкую излучательную способность, которая в этом случае будет 0,1 – 0,2. Для правильного измерения температуры необходимо определить и установить излучательую способность измеряемого объекта. Если значения будут выбраны неправильно, то температура будет измеряться неверно. Обычно показания занижаются. Так, если металл имеет излучательную способность 0,2, а на датчике установлен коэффициент 0,95 (он обычно используется по умолчанию), то при наведении на нагретый до 100 С металлический объект датчик будет показывать температуру около 25 С. Корректировать излучательную способность можно определив ее для различных материалов по справочнику, либо измеряя температуру поверхности альтернативным способом, например термопарой, вносить необходимые поправки. Хорошие результаты при не очень высоких температурах дает окраска специальной термостойкой, черной краской измеряемой поверхности. Второй важной характеристикой инфракрасного датчика является оптическое отношение – это отношение расстояния до объекта измерений к размеру области с которой эти измерения ведутся. Например оптическое отношение 10:1 означает, что на расстоянии 10 метров размер площади, с которой ведется измерение температуры составляет 1 метр. Современные инфракрасные датчики температуры имеют оптическое отношение достигающие 300:1. Основные достоинства инфракрасных датчиков температуры: малое время отклика. Это самые быстродействующие датчики температуры. Возможность измерения температуры движущихся объектов. Измерения температуры в труднодоступных и опасных местах. Измерение высоких температур, там, где другие датчики уже не работают. К достоинствам можно отнести то, что отсутствует непосредственный контакт с объектом и соответственно не происходит его загрязнения. Это может быть важно в полупроводниковой промышленности или фармацевтике.

Термометры сопротивления это резисторы, изготовленные из платины, меди или никеля. Это могут быть проволочные резисторы, либо металлический слой может быть напыленным на изолирующую подложку, обычно керамическую или стеклянную. Платина чаще всего применяется в термометрах сопротивления из-за ее высокой стабильности и линейности изменения сопротивления с температурой. Медь используется в основном для измерения низких температур, а никель в недорогих датчиках для измерения в диапазоне комнатных температур. Для защиты от внешней среды платиновые термометры сопротивления помещают в защитные металлические чехлы и изолируют керамическими материалами, такими как оксид алюминия или оксид магния. Такая изоляция снижает так же воздействие вибрации и ударов на датчик. Однако вместе с дополнительной изоляцией растет и время отклика датчика на резкие температурные изменения. Платиновые термометры сопротивления одни из самых точных датчиков температуры. Кроме того, они стандартизированы, что значительно упрощает их использование. Стандартно производятся датчики сопротивлением 100 и 1000 Ом. Изменение сопротивления таких датчиков с температурой дается в любых тематических справочниках в виде таблиц или формул. Диапазон измерений платиновых термометров сопротивления составляет -180 С +600 С. Несмотря на изоляцию, стоит оберегать термометры сопротивления от сильных ударов и вибрации.

Термопары представляют собой две проволоки из различных металлов, сваренных между собой на одном из концов. Термоэлектрический эффект открыл немецкий физик Зеебек в первой половине 19-го века. Он открыл, что если соединить два проводника из разнородных металлов таким образом, что бы они образовывали замкнутую цепь и поддерживать места контактов проводников при разной температуре, то в цепи потечет постоянный ток. Экспериментальным путем были подобраны пары металлов, которые в наибольшей степени подходят для измерения температуры, обладая высокой чувствительностью, временной стабильностью, устойчивостью к воздействию внешней среды. Это например пары металлов хромель-аллюмель, медь-константан, железо-константан, платина-платина/родий, рений-вольфрам. Каждый тип подходит для решения своих задач. Термопары хромель-алюмель (тип К) имеют высокую чувствительность и стабильность и работают до температур вплоть до 1300 С в окислительной или нейтральной атмосфере. Это один из самых распространенных типов термопар. Термопара железо-константан (тип J) работает в вакууме, восстановительной или инертной атмосфере при температурах до 500 С. При высоких температурах до 1500 С используют термопары платина- платина/родий (тип S или R) в керамических защитных кожухах. Они прекрасно измеряют температуру в окислительной, нейтральной среде и вакууме.

Заключение.

Будь то платиновый термометр сопротивления, термопара, инфракрасный датчик, кремниевый датчик или термистор, каждый из них обладает рядом уникальных свойств, позволяющих наилучшим образом решить задачу по измерению температуры. Высокая точность и стабильность отличают платиновые термометры сопротивления. Достоинством кремниевых датчиков так же является высокая точность, пусть и в узком температурном диапазоне. Термисторы обладают высокой чувствительностью и невысокой ценой, что позволяет встраивать их в различные электронные приборы. Инфракрасные датчики температуры позволяют измерить быстропротекающие температурные процессы и объекты с очень высокой температурой. К достоинствам термопар несомненно можно отнести точность и стабильность показаний в широком диапазоне температур, их устойчивость в неблагоприятным воздействиям внешней среды.

Оценить статью

Средняя оценка: 4.1

Датчик температуры накладной pt1000 и рт100 – diolenergo.ru

Накладной датчик незаменим в ситуациях, когда недопустимо переохлаждение или перегрев жидкости внутри системы. Пар, воду или масло требуется поддерживать при заданной температуре для обеспечения безопасности и стабильной работы оборудования.  Датчик температуры накладной может иметь как положительный, так и отрицательный коэффициент температур.

 

Датчик температуры накладной pt1000 и pt100: особенности

 

Накладной датчик – это, по сути, электрический термометр, который измеряет температуру воды, а также других веществ, протекающих в трубах, путем измерения температуры поверхности самой трубы. На контактной поверхности датчика установлен терморезистивный элемент Pt100 или Pt1000, сопротивление которого увеличивается при нагревании поверхности.

Виды накладных датчиков температуры:

• кабельный – представляет собой конструкцию из стальной трубки и соединительного кабеля. На конце трубки – изогнутый датчик. Крепится к устойчивым твердым поверхностям винтовым хомутом;
• в герметичном корпусе – для эксплуатации в жестких условиях. Корпус сделан из высокопрочного виброустойчивого пластика. Монтируется на трубе с помощью хомута с железным замком.

Какую бы конструкцию вы не выбрали, при монтаже рекомендуется место соприкосновения трубы с элементом обработать теплопроводящей пастой, а сам датчик закрыть теплоизоляцией.

 

Датчик температуры накладной pt1000 и рт100: сфера применения

• система водяного и воздушного охлаждения;
• система смазки;
• рефрижераторная система;
• система горячего и холодного водоснабжения;
• система трубопроводов отопления и солнечных коллекторов;
• бытовые системы отопления;
• гидравлические системы;
• промышленность – там, где поддержание температуры важный фактор в процессе производства (холодильные и сушильные камеры, печи, складские помещения).

Наша компания предлагает Вам купить качественный датчик температуры накладной pt1000 и рт100 датчик температуры с гарантией от производителя! Звоните нам или оставьте свой номер телефона, и наш менеджер оперативно свяжется с вами.

 

Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) – устройство, принцип работы

Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) – это важный элемент системы управления двигателем, который контролирует температуру ОЖ в системе охлаждения. Блок управления двигателем получает информацию от ДТОЖ и в соответствии с ней корректирует состав топливно-воздушной смеси, частоту вращения коленвала, а также угол опережения зажигания.

Устройство и принцип работы датчика температуры охлаждающей жидкости

«Прародителем» современного датчика температуры охлаждающей жидкости было термореле, которое устанавливалось на некоторые двигатели (например, в системе распределенного впрыска K-Jetronic). Контакт термореле открыт – идет прогрев двигателя, контакт закрыт – мотор работает в своей нормальной температуре. 

В настоящее время основа датчика температуры охлаждающей жидкости – это термистор (резистор, который измеряет сопротивление в зависимости от температуры). Контроль за температурой ОЖ осуществляется непрерывно. Материалом для изготовления термистора служит обычно оксид никеля или кобальта. Особенность этих соединений в том, что при увеличении температуры у них увеличивается количество свободных электронов и, соответственно, уменьшается сопротивление.  

Чаще всего термистор, который находится внутри ДТОЖ, имеет отрицательный температурный коэффициент. Максимальное сопротивление датчик имеет при холодном двигателе. На датчик температуры охлаждающей жидкости подается напряжение (5В), и по мере изменения сопротивления оно уменьшается. Блок управления двигателем фиксирует изменения напряжения и в соответствии с ним определяет температуру охлаждающей жидкости.  

Схема подключения датчика температуры охлаждающей жидкости

На некоторых двигателях (например, на моторах Renault) установлен датчик температуры охлаждающей жидкости с положительным температурным коэффициентом. Он устроен так же, однако при увеличении температуры сопротивление на нем не уменьшается, а увеличивается. 

Где находится датчик температуры охлаждающей жидкости

Термистор находится внутри защитного теплопроводного корпуса, а на самом корпусе размещена резьба для крепления датчика, а также электрический разъем. Обычно ДТОЖ вкручивается в выпускной патрубок головки блока цилиндров. На некоторых моторах стоит сразу два датчика: один фиксирует температуру на выходе из двигателя, второй – из радиатора. 

Где расположен датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ)

Датчик температуры охлаждающей жидкости располагается таким образом, чтобы его наконечник имел прямой контакт с охлаждающей жидкостью. Соответственно, если антифриза в системе мало, то и показатели ДТОЖ могут быть неточными. 

Признаки неисправности ДТОЖ

Как и любой другой датчик, ДТОЖ может выйти из строя, вызвав сбои в работе мотора. Первые признаки, по которым можно распознать поломку датчика температуры охлаждающей жидкости:

• проблемы с запуском двигателя в холодную погоду,
• плохой выхлоп на холодном двигателе,
• повышенный расход топлива и т.д.

Чаще всего при возникновении подобных симптомов замена датчика температуры охлаждающей жидкости не требуется. Скорее всего, проблема в отошедшем или поврежденном контакте, повреждении проводки или утечке охлаждающей жидкости. Поэтому для начала следует провести визуальный осмотр датчика на предмет повреждений или коррозии. 

Проверка датчика температуры охлаждающей жидкости

Если осмотр не дал результатов, необходимо измерить сопротивление и напряжение датчика при различных температурах. После запуска холодного двигателя по мере его прогрева сопротивление должно падать (или повышаться – в случае положительного температурного коэффицента датчика) в соответствии с нормальными показателями. 

Проверку датчика температуры охлаждающей жидкости можно выполнить самостоятельно

Нормальные показатели сопротивления и напряжения для датчика температуры охлаждающей жидкости с отрицательным температурным коэффициентом

Температура ОЖ (°С)	Сопротивление (Ом)	Напряжение (В)
	4800 — 6600	4,00 — 4,50
10	4000	3,75-4,00
20	2200 — 2800	3,00 — 3,50
30	1300	3,25
40	1000-1200	2,50 — 3,00
50	1000	2,5
60	800	2,00-2,50
80	270 — 380	1,00-1,30
110		0,5
	разрыв цепи	5,0 ±0,1
	замыкание на «землю»

Нормальные показатели сопротивления и напряжения для ДТОЖ с положительным температурным коэффициентом

Температура ОЖ (°С)	Сопротивление (Ом)	Напряжение (В)
	254-266
20	283-297	0,6 — 0,8
80	383-397	1,0-1,2
	разрыв цепи	5,0 ±0,1
	замыкание на «землю»

Датчик температуры: принцип работы, измерения и температурный диапазон

Современное производство просто немыслимо без автоматизации различных технологических процессов. Начиная от атомной станции и заканчивая автомобилями, везде можно обнаружить элементы автоматического контроля и регулирования необходимых параметров. Давление, угловая и линейная скорости, температура и многие другие параметры необходимо контролировать для более эффективной работы всего производства или машины.

Среди общего многообразия контролируемых параметров около половины занимает измерение и контроль температуры. Причём одной из наиболее важных деталей всей системы является датчик. Исходя из того, что условия и диапазоны температур могут сильно варьироваться, датчики и первичные преобразователи исполняются с различными свойствами и качествами в зависимости от технологических требований.

Сам по себе датчик измерения температуры является устройством, способным получать измеряемую величину и преобразовывать её в сигнал для последующей обработки и регулировании контролирующим прибором. Проще говоря, он является преобразователем одной величины (температуры) в другую величину (электрический ток, сопротивление), которую способен обработать прибор (к примеру, регулятор температуры) и на основании полученных данных выполнить действия, для которых создаётся сам этот прибор. К примеру, при достижении температуры выше заданной прибор может отключить исполнительный механизм для остановки источника (среды) нагрева.

Виды датчиков температуры

Ввиду того что условия и диапазоны измерений для разных задач могут сильно отличаться, а требования к измерению различных температурных параметров быть разными, соответственно, и для выполнения тех или иных задач термопреобразователь должен соответствовать этим условиям и определённым требованиям. Поэтому они могут быть разными и использовать в работе различные свойства материалов. Таким образом, датчики бывают:

• Полупроводниковые;
• Терморезистивные;
• Акустические;
• Термоэлектрические;
• Пьезоэлектрические;
• Пирометры.

Коротко опишем особенности каждого из них, чтобы можно было представлять, в каких случаях необходимо использовать тот или иной прибор.

Полупроводниковые термоэлектрические

Термопреобразователи этого типа востребованы в производствах, так как являются недорогими и довольно точными приборами с низкой погрешностью. Под воздействием температуры такой датчик регистрирует изменения в свойствах p-n перехода. Здесь может использоваться практически любой диод или же биполярный транзистор. Высокая точность полупроводниковых термодатчиков достигается за счёт зависимости напряжения на транзисторе от абсолютной температуры.

Терморезистивные термоэлектрические преобразователи

Основными положительными сторонами подобных термодатчиков является их долговечность, стабильность и высокая чувствительность. Они прекрасно вписываются практически в любую схему.

Работа таких термопреобразователей основывается на изменении сопротивления под действием температуры на проводник или полупроводник. Проще говоря, они содержат в своей конструкции терморезистор, который реагирует на изменение замеряемой среды.

В зависимости от материала, используемого в терморезистивных термодатчиках, их разделяют на:

1. Кремниевые резистивные, которые отличаются долговременной стабильностью и высокой точностью.
2. Резистивные детекторы температуры, отличающиеся высокой стабильностью, прочностью и точностью. В основе их работы заложена способность металлов изменять своё сопротивление при воздействии температуры. Чаще в таких датчиках используют платину или медь, а при контроле особо высоких температур — вольфрам. Единственным их недостатком является относительно высокая стоимость.
3. Работа термисторов основана на использовании металлооксидных соединений. Применяют их лишь для замеров абсолютных температур. Основным из минусов можно выделить необходимость калибровки и недолговечность.

Акустические бесконтактные устройства

Такой тип температурного датчика применяется преимущественно для измерения высоких температур. Принцип действия их основан на изменении характеристик звука при различных температурах. Состоит такой термодатчик из приёмника и излучателя. Звук, проходя через исследуемую среду, попадает в приёмник, где фиксируются его параметры, и на их основе определяется температура.

Акустические термодатчики часто используются в медицине и там, где невозможно измерить температуру контактными способами. Одним из основных их недостатков является низкая точность измеряемых температур и высокая погрешность вследствие дополнительных особенностей.

Термоэлектрические датчики

Термоэлектрические датчики, или, проще говоря, термопары отличаются широким спектром измеряемых показателей — от -200 до 2200 градусов Цельсия. При этом их возможности зависят от использованных материалов. Так, термопары из неблагородных металлов позволяют измерять температуру до 1100 °C, с благородными до 1600 °C, а для замера особо высоких терморежимов используются термопары с тугоплавкими металлами типа вольфрама.

Принцип работы термоэлектрических датчиков основан на эффекте Зеебека, т. е. используются спаи разнородных металлов, образующих замкнутый контур, в котором возникает электрический ток, когда места спаев имеют различную температуру. Состоит термопара из двух концов: рабочий и свободный. Первый погружается непосредственно в рабочую среду, а второй нет. Таким образом, возникает разность температур, что отображается в виде выходного напряжения, которое фиксируется мультивольтметром, зачастую входящим в комплект с термоэлектрическим датчиком.

Пьезоэлектрические кварцевые приборы

Принцип работы датчика температуры пьезоэлектрического основан на использовании кварцевого пьезорезонатора. Используемый в нём пьезоматериал исполняет роль резонатора. Когда на него подаётся электрический ток, то этот материал начинает колебаться при воздействии разных терморежимов, и частота колебаний также изменяется, что и положено в основу пьезоэлектрических датчиков.

Бесконтактные термопреобразователи пирометры

Бесконтактные датчики, способные фиксировать тепловое излучение от нагретых тел, называются пирометрами. Удобство подобных приборов заключается в том, что нет необходимости помещать его непосредственно в среду. Однако без прямого контакта точность их показаний относительно низка, ведь здесь могут присутствовать побочные явления, влияющие на показания.

Существует три типа пирометров:

1. Интерферометрические пирометры испускают два луча, которые проходят один через среду, а второй является контрольным. Два этих луча попадают на кремниевый чувствительный элемент, после чего сравнивается преломление и длина лучей, непосредственно зависящие от нагрева среды.
2. Флуоресцентные термодатчики работают по более сложному принципу: на поверхность, где необходимо замерить количество тепла, наносятся компоненты на основе фосфора. После этого объект подвергается ультрафиолетовому импульсному излучению, в результате чего происходят определённые реакции, а излучение подвергается анализу.
3. Датчики, которые содержат растворы, способные менять окраску под воздействием температур. Хлорид кобальта, применяемый в подобных пирометрах, при контакте с измеряемой средой способен изменять цветовой спектр в зависимости от степени нагрева. Таким образом, величина света, проходящего через раствор, позволяет измерять необходимые термопараметры.

Правила выбора

Все вышеперечисленные датчики превосходно выполняют свои функции в заданных пределах. Однако нужно понимать, что выбирать и использовать их необходимо исходя из требований в конкретно взятом случае.

Поэтому при выборе того или иного термопреобразователя стоит уделять внимание следующим моментам:

1. Величина температурного диапазона.
2. Возможность погрузить датчик в измеряемую среду. Если такая возможность отсутствует, то стоит прибегнуть к помощи пирометров или акустических датчиков.
3. Условия измерения являются одним из наиболее важных моментов при выборе датчика. Здесь стоит учитывать не только агрессивность среды, но и такие параметры, как: давление, влажность и т. д. Поэтому выбирать стоит либо бесконтактные датчики, либо в коррозиестойких корпусах.
4. Природа выходного сигнала всегда также должна учитываться. Ведь одни термопреобразователи могут сразу пересчитать сигнал в градусы, а другие выдают его лишь в величине тока.
5. Некоторые датчики довольно нестабильны и недолговечны, что также стоит брать во внимание. Поэтому если требуется долгая работа без замены и калибровки, то этот нюанс также должен быть учтён.
6. Нелишним будет при выборе датчика под определённые потребности обращать внимание и на время срабатывания, разрешение и погрешность, рабочее напряжение питания, тип корпуса.

Учтя все вышеперечисленные нюансы, можно подобрать датчик, полностью соответствующий по своим характеристикам в отдельно взятой ситуации и для конкретно поставленных задач.

Типы датчиков температуры и принципы их работы

Температура — это наиболее часто измеряемая величина окружающей среды. Этого можно было ожидать, поскольку большинство физических, электронных, химических, механических и биологических систем подвержены влиянию температуры. Определенные химические реакции, биологические процессы и даже электронные схемы лучше всего работают в ограниченном диапазоне температур. Температура — одна из наиболее часто измеряемых переменных, поэтому неудивительно, что существует множество способов ее измерения.Измерение температуры может осуществляться либо посредством прямого контакта с источником тепла, либо дистанционно, без прямого контакта с источником, используя вместо этого излучаемую энергию. Сегодня на рынке представлен широкий спектр датчиков температуры, включая термопары, датчики температуры сопротивления (RTD), термисторы, инфракрасные и полупроводниковые датчики.

5 типов датчиков температуры

• Термопара : это тип датчика температуры, который изготавливается путем соединения двух разнородных металлов на одном конце.Присоединенный конец называется ГОРЯЧИМ СОЕДИНЕНИЕМ. Другой конец этих разнородных металлов называется ХОЛОДНЫЙ КОНЕЦ или ХОЛОДНЫЙ СПАС. Холодный спай образуется в последней точке материала термопары. Если есть разница в температуре между горячим и холодным спаями, создается небольшое напряжение. Это напряжение называется ЭДС (электродвижущая сила), и его можно измерить и, в свою очередь, использовать для обозначения температуры.

Термопара

• RTD — это датчик температуры, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры.Обычно RTD изготавливаются из платины, хотя устройства из никеля или меди не редкость, они могут принимать различные формы, например, проволочную намотку или тонкую пленку. Чтобы измерить сопротивление RTD, подайте постоянный ток, измерьте результирующее напряжение и определите сопротивление RTD. RTD демонстрируют довольно линейное сопротивление температурным кривым в их рабочих областях, и любая нелинейность очень предсказуема и воспроизводима. В оценочной плате PT100 RTD используется RTD для поверхностного монтажа для измерения температуры.Внешний 2-, 3- или 4-проводный датчик PT100 также может использоваться для измерения температуры в удаленных районах. Для смещения RTD используется источник постоянного тока. Чтобы уменьшить саморазогрев из-за рассеивания мощности, величина тока умеренно низкая. Схема, показанная на рисунке, представляет собой источник постоянного тока, использующий опорное напряжение, один усилитель и транзистор PNP.

• Термисторы : Подобно RTD, термистор представляет собой термочувствительное устройство, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры.Однако термисторы изготавливаются из полупроводниковых материалов. Сопротивление определяется так же, как и RTD, но термисторы показывают сильно нелинейную зависимость сопротивления от температуры. Таким образом, в рабочем диапазоне термисторов мы можем увидеть большое изменение сопротивления при очень небольшом изменении температуры. Это делает устройство высокочувствительным, идеальным для приложений с заданными значениями.

• Semiconductor датчики : Они подразделяются на различные типы, такие как выход напряжения, выход тока, цифровой выход, кремниевый выход сопротивления и датчики температуры диодов.Современные полупроводниковые датчики температуры обеспечивают высокую точность и высокую линейность в рабочем диапазоне от 55 ° C до + 150 ° C. Внутренние усилители могут масштабировать выходной сигнал до удобных значений, например 10 мВ / ° C. Они также полезны в схемах компенсации холодного спая для термопар с широким диапазоном температур. Краткие сведения об этом типе датчика температуры приведены ниже.

ИС датчиков

Существует широкий спектр микросхем датчиков температуры, которые позволяют упростить самый широкий спектр задач по мониторингу температуры.Эти кремниевые датчики температуры существенно отличаются от вышеупомянутых типов по нескольким важным параметрам. Во-первых, это диапазон рабочих температур. ИС датчика температуры может работать в номинальном диапазоне температур ИС от -55 ° C до + 150 ° C. Второе важное отличие — функциональность.

Кремниевый датчик температуры представляет собой интегральную схему и, следовательно, может включать в себя обширную схему обработки сигналов в том же корпусе, что и датчик. Нет необходимости добавлять схемы компенсации для датчика температуры ICS.Некоторые из них представляют собой аналоговые схемы с выходом по напряжению или по току. Другие комбинируют аналоговые чувствительные схемы с компараторами напряжения для обеспечения функций оповещения. Некоторые другие сенсорные ИС сочетают в себе схему аналогового считывания с цифровыми входами / выходами и регистрами управления, что делает их идеальным решением для микропроцессорных систем.

Цифровой выходной датчик обычно содержит датчик температуры, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), двухпроводной цифровой интерфейс и регистры для управления работой ИС.Температура постоянно измеряется и может быть считана в любое время. При желании хост-процессор может дать команду датчику контролировать температуру и установить высокий (или низкий) выход на выходном контакте, если температура превышает запрограммированный предел. Также можно запрограммировать более низкую пороговую температуру, и хост может быть уведомлен, когда температура упадет ниже этого порога. Таким образом, цифровой выходной датчик может использоваться для надежного контроля температуры в микропроцессорных системах.

Датчик температуры

Указанный выше датчик температуры имеет три клеммы и требуется максимум 5.Питание 5 В. Этот тип датчика состоит из материала, который работает в зависимости от температуры для изменения сопротивления. Это изменение сопротивления воспринимается схемой и рассчитывает температуру. При повышении напряжения повышается и температура. Мы можем увидеть эту операцию с помощью диода.

Датчики температуры напрямую подключены к входу микропроцессора и, таким образом, могут напрямую и надежно связываться с микропроцессорами. Сенсорный блок может эффективно взаимодействовать с недорогими процессорами без необходимости в аналого-цифровых преобразователях.

Пример датчика температуры LM35 . Серия LM35 представляет собой прецизионные датчики температуры на интегральных схемах, выходное напряжение которых линейно пропорционально температуре по Цельсию. LM35 работает при температуре от -55˚ до + 120˚C.

Базовый датчик температуры по шкале Цельсия (от + 2˚C до + 150˚C) показан на рисунке ниже.

Характеристики датчика температуры LM35:

• Калибровка непосредственно в ˚ Цельсия (Цельсия)
• Расчетный для полного диапазона л от −55˚ до + 150˚C
• Подходит для удаленных приложений
• Низкая стоимость за счет обрезки пластин
• Работает от 4 до 30 вольт
• Низкое самонагревание,
• ± 1 / 4˚C типовой нелинейности

Работа LM35:

• LM35 можно легко подключить так же, как и другие встроенные датчики температуры.Его можно приклеить или закрепить на поверхности, и его температура будет в пределах 0,01 ° C от температуры поверхности.
• Это предполагает, что температура окружающего воздуха примерно такая же, как температура поверхности; если бы температура воздуха была намного выше или ниже температуры поверхности, фактическая температура штампа LM35 была бы промежуточной между температурой поверхности и температурой воздуха.

Датчики температуры широко используются в управлении окружающей средой и технологическими процессами, а также в испытаниях, измерениях и коммуникациях.Цифровой датчик температуры — это датчик, который выдает 9-битные показания температуры. Цифровые датчики температуры обеспечивают превосходную точность, они рассчитаны на показания от 0 ° C до 70 ° C и позволяют достичь точности ± 0,5 ° C. Эти датчики полностью согласованы с цифровыми показаниями температуры в градусах Цельсия.

• Цифровые датчики температуры: Цифровые датчики температуры устраняют необходимость в дополнительных компонентах, таких как аналого-цифровой преобразователь, в приложении, и нет необходимости калибровать компоненты или систему при определенных эталонных температурах, если это необходимо, при использовании термисторов.Цифровые датчики температуры решают все, что позволяет упростить базовую функцию мониторинга температуры.

Основные преимущества цифрового датчика температуры заключаются в его точности вывода в градусах Цельсия. Выходной сигнал датчика представляет собой сбалансированное цифровое показание. Для этого не нужны другие компоненты, такие как аналого-цифровой преобразователь, и он намного проще в использовании, чем простой термистор, который обеспечивает нелинейное сопротивление при изменении температуры.

Примером цифрового датчика температуры является DS1621, который обеспечивает 9-битное показание температуры.

Характеристики DS1621:

1. Никаких внешних компонентов не требуется.
2. Измеряется диапазон температур от -55 ° C до + 125 ° C с шагом 0,5 °.
3. Выдает значение температуры в 9-битном формате.
4. Широкий диапазон питания (от 2,7 В до 5,5 В).
5. Преобразует температуру в цифровое слово менее чем за одну секунду.
6. Термостатические настройки определяются пользователем и являются энергонезависимыми.
7. Это 8-контактный DIP.

Описание штыря:

• SDA — 2-проводный последовательный ввод / вывод данных.
• SCL — 2-проводные последовательные часы.
• GND — Земля.
• TOUT — Выходной сигнал термостата.
• A0 — ввод адреса чипа.
• A1 — Ввод адреса чипа.
• A2 — Ввод адреса чипа.
• VDD — Напряжение питания.

Работа DS1621:

• Когда температура устройства превышает заданную пользователем температуру HIGH, выход TOUT становится активным. Выход будет оставаться активным до тех пор, пока температура не упадет ниже заданной пользователем температуры LOW.
• Заданные пользователем настройки температуры сохраняются в энергонезависимой памяти, поэтому их можно запрограммировать перед установкой в ​​систему.
• Показание температуры предоставляется в виде 9-битного считывания с дополнением до двух путем выдачи команды READ TEMPERATURE при программировании.
• 2-проводной последовательный интерфейс используется для ввода в DS16121 для настроек температуры и вывода показаний температуры с DS1621

Фото:

Датчик температуры

: различные типы с примерами

Типы датчиков температуры

Наиболее часто измеряемым физическим параметром является температура, будь то в перерабатывающей промышленности или в лабораторных условиях.Точные измерения — важнейшая составляющая успеха. Точные измерения необходимы для многих приложений, таких как медицинские приложения, исследования материалов в лабораториях, исследования электронных или электрических компонентов, биологические исследования и геологические исследования. Чаще всего датчики температуры используются для измерения температуры в цепях, контролирующих различное оборудование.

Сегодня на рынке используются различные типы датчиков температуры, включая резистивные датчики температуры (RTD), термопары, термисторы, инфракрасный датчик и полупроводниковые датчики.У каждого из них есть определенные рабочие параметры. Эти датчики бывают разных видов, но у них есть одна общая черта: все они измеряют температуру, обнаруживая изменение физических характеристик.

Что такое датчик температуры?

Датчик температуры

Датчик температуры — это устройство, обычно RTD (резистивный датчик температуры) или термопара, которое собирает данные о температуре из определенного источника и преобразует данные в понятную для устройства или наблюдателя форму.Датчики температуры используются во многих приложениях, таких как системы контроля окружающей среды высокого напряжения и переменного тока, пищевая промышленность, медицинские устройства, химическая промышленность и автомобильные системы контроля и управления под капотом и т. Д.

Самый распространенный тип датчика температуры — термометр, который используется для измерения температуры твердых тел, жидкостей и газов. Это также распространенный тип датчика температуры, который в основном используется для ненаучных целей, потому что он не очень точен.

Типы датчиков температуры

Существуют различные типы датчиков температуры, которые обладают чувствительной способностью в зависимости от области их применения.Различные типы датчиков температуры следующие:

• Термопары
• Датчик температуры резисторный
• Термисторы
• Инфракрасные датчики
• Полупроводники
• Термометры

Термопары

Термопары

Термопарный датчик — это наиболее часто используемый датчик температуры, сокращенно TC. Этот датчик чрезвычайно прочный, недорогой, с автономным питанием и может использоваться на больших расстояниях.Существует множество типов датчиков температуры, которые имеют широкий спектр применения.

Термопара — это устройство измерения напряжения, которое показывает температуру путем измерения изменения напряжения. Он состоит из двух разных металлов: открытого и закрытого. Эти металлы работают по принципу термоэлектрического эффекта. Когда два разнородных металла создают напряжение, между ними существует тепловая разница. Когда температура повышается, выходное напряжение термопары также увеличивается.

Этот датчик термопары обычно герметизирован внутри керамического экрана или металла, который защищает его от различных сред. Некоторые распространенные типы термопар включают K, J, T, R, E, S, N и B. Наиболее распространенный тип термопар — это термопары типа J, T и K, которые доступны в готовых формах.

Наиболее важным свойством термопары является нелинейность — выходное напряжение термопары нелинейно по температуре. Таким образом, для преобразования выходного напряжения в температуру требуется математическая линеаризация.

Резисторный датчик температуры (RTD)

Резисторный датчик температуры (RTD)

Датчик RTD

— один из самых точных датчиков. В резистивном датчике температуры сопротивление пропорционально температуре. Этот датчик изготовлен из металлов платины, никеля и меди. Он имеет широкий диапазон возможностей измерения температуры, так как его можно использовать для измерения температуры в диапазоне от -270oC до + 850oC. Для правильной работы RTD требуется внешний источник тока.Однако ток выделяет тепло в резистивном элементе, вызывая ошибку в измерениях температуры. Погрешность рассчитывается по формуле:

Дельта T = P * S

Где «T» — температура, «P» — это произведенная мощность в квадрате, а «S» — градус Цельсия / милливатт.

Существуют различные методы измерения температуры с помощью этого RTD. Они бывают двухпроводным, трехпроводным и четырехпроводным. В двухпроводном методе ток пропускается через RTD для измерения результирующего напряжения.Этот метод очень просто подключить и реализовать; и, главный недостаток — сопротивление проводов — это часть измерения, которая приводит к ошибочным измерениям.

Трехпроводной метод аналогичен двухпроводному, но третий провод компенсирует сопротивление выводов. В четырехпроводном методе ток подается на один набор проводов, а напряжение измеряется на другом наборе проводов. Этот четырехпроводной метод полностью компенсирует сопротивление проводов.

Термисторы

Термисторы

Другой тип датчика — это терморезисторный датчик температуры, который является относительно недорогим, легко адаптируемым и простым в использовании.Он меняет свое сопротивление при изменении температуры, как датчик RTD. Термисторы изготовлены из марганца и оксидов никеля, что делает их уязвимыми для повреждений. Итак, эти материалы называются керамическими материалами. Этот термистор имеет более высокую чувствительность, чем резистивные датчики температуры. Большинство термисторов имеют отрицательный температурный коэффициент. Это означает, что при повышении температуры сопротивление уменьшается.

Термометры

Термометры

Термометр — это устройство, используемое для измерения температуры твердых тел, жидкостей или газов.Название термометр — это сочетание двух слов: термо — означает тепло, а измеритель — измерять. В стеклянной трубке термометра находится жидкость, представляющая собой ртуть или спирт. Объем термометра линейно пропорционален температуре — при повышении температуры увеличивается и объем термометра.

При нагревании жидкость расширяется внутри узкой трубки термометра. Этот термометр имеет откалиброванную шкалу для индикации температуры. Рядом со стеклянной трубкой термометра нанесены цифры, указывающие температуру, когда линия ртути находится в этой точке.Температура может быть записана в следующих шкалах: Фаренгейта, Кельвина или Цельсия. Поэтому всегда желательно отметить, по какой шкале откалиброван термометр.

Полупроводниковые датчики

Полупроводниковые датчики

Полупроводниковые датчики — это устройства в виде микросхем. Обычно эти датчики известны как датчик температуры IC. Они подразделяются на различные типы: датчик температуры на выходе по току, датчик температуры на выходе по напряжению, кремниевый датчик температуры на выходе сопротивления, датчики температуры на диоде и датчик температуры на цифровом выходе.Современные полупроводниковые датчики температуры обеспечивают высокую линейность и высокую точность в рабочем диапазоне от 55 ° C до + 150 ° C. Однако датчики температуры AD590 и LM35 являются наиболее популярными датчиками температуры.

ИК-датчик

ИК-датчик

ИК-датчик — это электронный прибор, который используется для определения определенных характеристик окружающей среды путем испускания или обнаружения ИК-излучения. Эти датчики являются бесконтактными датчиками. Например, если вы держите ИК-датчик перед столом, не устанавливая никакого контакта, датчик определяет температуру стола на основе его излучения.Эти датчики подразделяются на два типа, такие как тепловые инфракрасные датчики и квантовые инфракрасные датчики.

Таким образом, речь идет о различных типах датчиков температуры. Стоимость датчика температуры зависит от того, для какой работы он предназначен. Однако точность датчика будет определять цену. Итак, стоимость зависит от точности датчика температуры. Настоящие датчики температуры предназначены для снижения стоимости, а также эффективности.

Фото:

Преобразователи температуры

: что это такое? (Типы и примеры)

Что такое датчик температуры?

A Датчик температуры — это устройство, которое преобразует тепловую величину в любую физическую величину, такую ​​как механическая энергия, давление, электрические сигналы и т. Д.Например, в термопаре разность электрических потенциалов возникает из-за разницы температур на ее выводах. Итак, термопара — это преобразователь температуры.

Основные характеристики преобразователей температуры

• Входными данными для них всегда являются тепловые величины
• Они обычно преобразуют тепловую величину в электрическую величину
• Они обычно используются для измерения температуры и теплового потока

Базовая схема датчиков температуры

Базовая схема датчиков температуры приведена ниже в следующих шагах
Sensing Element.

Чувствительный элемент в преобразователях температуры — это элемент, свойства которого изменяются при изменении температуры. При изменении температуры происходит соответствующее изменение определенных свойств элемента.

Пример — в терморезистивном датчике температуры (RTD) чувствительным элементом является платиновый металл.

Желательные условия для выбора чувствительного элемента:

• Изменение сопротивления материала на единицу при изменении температуры должно быть большим
• Материал должен иметь высокое удельное сопротивление, чтобы для его конструкции использовался минимальный объем материала
• Материал должен иметь непрерывную и стабильную связь с температурой.
• Преобразовательный элемент
  Это элемент, который преобразует выходной сигнал чувствительного элемента в электрическую величину.Изменение свойства чувствительного элемента действует как выход для него. Он измеряет изменение свойств чувствительного элемента. Затем выходной сигнал преобразовательного элемента калибруется для получения выходного сигнала, который представляет изменение количества тепла.

Пример. В термопаре разность потенциалов, возникающая на двух выводах, измеряется вольтметром, а величина напряжения, возникающего после калибровки, дает представление об изменении температуры.

Типы датчиков температуры

Типы контактных датчиков температуры

В них чувствительный элемент находится в прямом контакте с источником тепла.Они используют теплопроводность для передачи тепловой энергии.

Типы бесконтактных датчиков температуры

В бесконтактных датчиках температуры элемент не находится в прямом контакте с источником тепла (аналогично бесконтактному тестеру напряжения или датчику напряжения). Бесконтактные датчики температуры используют принцип конвекции для теплового потока. Различные обычно используемые преобразователи температуры описаны ниже:

Термистор

Термистор можно назвать термистором.Как видно из названия, это устройство, сопротивление которого изменяется при изменении температуры. Благодаря высокой чувствительности они широко используются для измерения температуры, их принято называть идеальными датчиками температуры. Термисторы обычно состоят из смеси оксидов металлов.

Свойства термисторов

• Они имеют отрицательный тепловой коэффициент, т.е. сопротивление термистора уменьшается с повышением температуры
• Они сделаны из полупроводниковых материалов
• Они сделаны чувствительными, чем RTD (термометры сопротивления) и термопары
• Сопротивление находится между 0.От 5 Ом до 0,75 МОм
• Они обычно используются в приложениях, где диапазон измерения температуры от -60 ^o C до 15 ^o C.

Термометры сопротивления

Другой тип преобразователя температуры — это датчик температуры Детектор или RTD. RTD — это прецизионные датчики температуры, изготовленные из проводящих металлов высокой чистоты, таких как платина, медь или никель, намотанных в катушку, электрическое сопротивление которых изменяется при изменении температуры, подобно сопротивлению термистора.

Сопротивление изменяется в соответствии со следующим соотношением:

R = Сопротивление элемента при данной температуре
α = Тепловой коэффициент элемента
R _o = Сопротивление элемента при 0 ^o C

Основные характеристики RTD

• Они очень чувствительны и очень дешевы по сравнению с термисторами и термопарами.
• Они могут измерять температуру от -182,96 ^o C до 630,74 ^o C

Термопары

Термопары — это преобразователи температуры, которые в основном состоит из двух сварных соединений разнородных металлов, таких как медь и константан.Один спай поддерживается при постоянной температуре, называемой эталонным (холодным) спаем, а другой — измерительным (горячим) спаем. Когда два перехода находятся при разных температурах, на переходе возникает напряжение, которое используется для измерения температуры.

Принцип термопары

Когда соединения двух металлов, таких как медь и константан, соединяются вместе, между ними создается разность потенциалов. Это явление называется эффектом Зеебека, поскольку вдоль проводящих проводов создается температурный градиент, создающий ЭДС.Тогда выходное напряжение термопары зависит от изменений температуры.

Основные характеристики термопар

• Экстремальные температуры в диапазоне от -200 ^o C до более +2000 ^o C могут быть измерены с помощью термопар, что является преимуществом как по сравнению с RTD, так и по термистору.
• Они являются активными преобразователями, поэтому им не нужен внешний источник для измерения температуры, как, например, термометры сопротивления и термисторы.
• Они дешевле, чем термометры сопротивления и термисторы.
• Они имеют небольшую точность по сравнению с термометрами сопротивления и термисторами, поэтому обычно они не используются для высокоточных работ.

Преобразователи температуры интегральных схем

Это преобразователи температуры, в которых термочувствительный элемент используется вместе с монолитными электронными схемами в качестве комбинации для измерения температуры.
Они имеют следующий тип

• LM 335 — он обеспечивает выходную мощность 10 мВ / ^o K
• LM 34 — он обеспечивает выходную мощность 10 мВ / ^o F
• AD 592 — обеспечивает ток выходной ток 1 мкА / ^o K

Описание LM 335 серии

LM335 представляет собой термочувствительный стабилитрон, который смещен в обратном направлении в область пробоя, когда датчик обнаруживает любые изменения температуры и выдает выходной сигнал как,

θ = Температура в ^o C

Основные характеристики интегрированных преобразователей температуры

• Это линейные преобразователи температуры
• Они очень дешевы
• Они имеют небольшой рабочий диапазон от 0 до 200 ^o C, что является их главный недостаток.

Какой температурный зонд вам лучше?

Как выбрать правильный тип датчика температуры?

Выбор датчика температуры для вашего приложения может оказаться непосильной задачей. Сегодняшний ассортимент датчиков на рынке шире, чем когда-либо, и легко заблудиться, если вы не знакомы с калибровками.

Эта статья предназначена для объяснения различий между тремя основными типами датчиков температуры: термопарами, RTD и термисторами. Прочитав его, вы поймете плюсы и минусы каждого типа и то, как их идентифицировать.

Обладая этими новыми знаниями, вы сможете выбрать наиболее подходящий тип датчика температуры для вашего приложения.

Три типа датчика температуры

Как и все технологии, датчики температуры за эти годы претерпели значительные изменения.Сегодня в промышленности используются три основных типа.

Термопары

Термопара использует две металлические проволоки для создания напряжения, соответствующего температуре соединения между ними. Существует множество специализированных типов термопар — они могут комбинировать разные металлы для измерения различных характеристик и диапазонов температур, а также производить специализированные калибровки.

Подробнее о термопарах читайте здесь.

Температурные датчики сопротивления (RTD)

Датчик RTD измеряет температуру на основе изменений сопротивления металлического резистора внутри.Наиболее популярные датчики RTD, называемые датчиками PT100, используют платину и имеют сопротивление 100 Ом при 0 ° C.

Подробнее о датчиках PT100 читайте здесь.

Термисторы

Термистор похож на RTD, но содержит керамический или полимерный резистор вместо металла.

Подробнее о термисторах читайте здесь

Тип датчика	Термистор	RTD	Термопара
Диапазон температур (стандартный)	от -100 до 325 ° C	от -200 до 650 ° C	от 200 до 1750 ° C
Точность (типовая)	0.От 05 до 1,5 ° C	от 0,1 до 1 ° C	от 0,5 до 5 ° C
Долговременная стабильность при 100 ° C	0,2 ° C / год	0,05 ° C / год	Переменная
Линейность	Экспоненциальная	Довольно линейный	Нелинейное
Требуемая мощность	Постоянное напряжение или ток	Постоянное напряжение или ток	Автономный
Время отклика	Быстро 0.12–10 с	Обычно медленное От 1 до 50 с	Быстро от 0,10 до 10 с
Восприимчивость к электрическому шуму	Редко восприимчивый Только высокий сопротивляемость	Редко восприимчивые	Компенсация чувствительности / холодного спая
Стоимость	От низкого до среднего	Высокая	Низкий

Сравнение термопар, RTD и термисторов

Пригодность каждого типа датчика зависит от вашего приложения.Поэтому невозможно сказать, какой из них в целом лучше. Основные преимущества и недостатки каждого датчика приведены в таблице ниже.

Тип датчика	Преимущества	Недостатки
Термопара	Температурный диапазон Автономный Нет Самонагревающийся Прочный	Компенсация холодного спая Точность Стабильность Удлинители термопары
RTD	Точность Стабильность Линейность	Ошибка сопротивления провода Время отклика Устойчивость к вибрации Размер
Термистор	Чувствительность Точность Стоимость Прочный Герметичное уплотнение Крепление на поверхность	нелинейность Самонагрев Узкие диапазоны

Термопара против RTD

Как я сказал выше, сравнивать RTD и термопары в целом непрактично.Однако, если мы сравним их производительность с точки зрения конкретных критериев, мы сможем увидеть, что лучше всего подходит для конкретных приложений.

Диапазон температур: Термопары лучше всего подходят для работы при высоких температурах. Новые технологии производства позволили расширить диапазон измерений датчиков RTD, но более 90% датчиков RTD предназначены для работы при температурах ниже 400 ° C. Напротив, некоторые термопары можно использовать при температуре до 2500 ° C.

Стоимость: Термопары обычно дешевле RTD.RTD часто будет стоить в два или три раза больше, чем термопара с той же температурой и стилем.

Можно сэкономить на установке RTD, которая дешевле, поскольку используется недорогой медный провод. Однако этой экономии недостаточно, чтобы компенсировать более высокую стоимость устройства.

Чувствительность: Хотя оба типа датчиков быстро реагируют на изменения температуры, термопары работают быстрее. Заземленная термопара будет реагировать почти в три раза быстрее, чем RTD PT100.

Самый быстрый датчик температуры — это термопара с открытым наконечником. Однако производственные усовершенствования также значительно улучшили время отклика тонкопленочных датчиков PT100.

Точность: RTD обычно более точны, чем термопары. RTD обычно имеют точность 0,1 ° C, по сравнению с большинством из них 1 ° C. Однако некоторые модели термопар могут соответствовать точности RTD. Многие факторы, которые могут повлиять на точность датчика, включают линейность, повторяемость или стабильность.

Линейность: Зависимость сопротивления от температуры в RTD почти линейна в диапазоне датчика, в то время как термопара имеет график S-типа.

Стабильность: Показания датчика RTD остаются стабильными и воспроизводимыми в течение длительного времени. Показания термопары имеют тенденцию к дрейфу из-за химических изменений в датчике (например, окисления). Линейность и отсутствие дрейфа RTD делают их более стабильными в долгосрочной перспективе.

Заключение:

Термопары более экономичны, чем RTD, из-за более дешевого производственного процесса.В зависимости от количества датчиков, которые вам нужны для вашего приложения, это может быть основным фактором. С другой стороны, RTD обеспечивают более надежный выход. После тщательного определения диапазона и требуемой производительности теперь вы можете выбрать наиболее подходящий тип датчика для вашего приложения.

RTD против термистора

В последние годы термисторы становятся все более популярными благодаря усовершенствованию счетчиков и контроллеров. Современные измерители достаточно гибкие, чтобы позволить пользователям устанавливать широкий спектр термисторов и легко менять зонды.

Однако, в отличие от термометров сопротивления, которые предлагают установленные стандарты, кривые термисторов различаются в зависимости от производителя. Системная электроника термистора должна соответствовать кривой датчика. Основное различие между RTD и термисторами — это материал, из которого они сделаны. В то время как резисторы RTD изготавливаются из чистого металла, термисторы изготавливаются из полимерных или керамических материалов.

Как и в предыдущем разделе, я собираюсь сравнить конкретные критерии, а не сравнивать термисторы и RTD в целом.

Диапазон: В отличие от RTD, термисторы могут контролировать только меньший диапазон температур. В то время как некоторые RTD могут нагреваться до 600 ° C, термисторы могут измерять только до 130 ° C.

Если в вашем приложении используются температуры выше 130 ° C, единственным вариантом является датчик RTD.

Стоимость: Термисторы довольно недорогие по сравнению с RTD. Если температура вашего применения соответствует доступному диапазону, термисторы, вероятно, являются лучшим вариантом.

Однако термисторы с расширенным температурным диапазоном и / или функциями взаимозаменяемости часто дороже, чем термометры сопротивления.

Чувствительность: И термисторы, и RTD реагируют на изменения температуры с предсказуемыми изменениями сопротивления. Однако термисторы изменяют сопротивление на десятки Ом на градус по сравнению с меньшим числом Ом для датчиков RTD. Таким образом, с помощью соответствующего измерителя пользователь может получить более точные показания.

Время срабатывания термистора также лучше, чем у термометров сопротивления, поскольку они обнаруживают изменения температуры намного быстрее.Чувствительная область термистора может быть размером с булавочную головку, что обеспечивает более быструю обратную связь.

Точность: Хотя лучшие RTD имеют такую ​​же точность, что и термисторы, RTD добавляют системе сопротивление. Использование длинных кабелей может привести к выходу показаний за пределы допустимого уровня ошибок.

Чем больше термистор, тем выше значение сопротивления датчика. Если вы имеете дело с большими расстояниями и нет возможности добавить передатчик, термистор — лучшее решение.

Заключение:

Основное различие между термисторами и RTD — это диапазон температур. Если ваше приложение связано с температурами выше 130 ° C, RTD — ваш единственный вариант.

Ниже этой температуры термисторы часто предпочтительнее, когда важна точность. С другой стороны, RTD выбираются, когда важен допуск (т.е. сопротивление). Вкратце: термисторы лучше подходят для точных измерений, а RTD — для температурной компенсации.

Как определить термопару, RTD или термисторный зонд

Если вы действительно хотите знать свои датчики температуры, вот как распознать каждый тип на виду.

Термопара: Термопары — самый простой для идентификации датчик температуры. Зонд термопары имеет два провода, обозначенных цветовым кодом.

При идентификации термопары важно определить калибровку. Самая популярная калибровка — тип K, тогда как тип T в основном используется в США.

См. Полный стандарт цветового кода термопары.

Иногда можно увидеть термопарный зонд с четырьмя проводами — это двойной зонд.В двойных датчиках вы найдете две идентичные термопары внутри конструкции.

Термисторы и РДТ: Термисторы и RTD имеют два, три или четыре провода: красный и белый или красный и черный. Красный провод — это возбуждение, а черный или белый — земля.

Чтобы определить, является ли датчик термистором или RTD, а также его тип, вы должны измерить сопротивление между двумя проводами разного цвета:

• RTD PT100 будет иметь сопротивление 100 Ом при 0 ° C
• RTD PT1000 будет иметь сопротивление 1000 Ом при 0 ° C.

Если зонд имеет гораздо более высокое значение сопротивления, то это должен быть термистор. Однако будет сложнее определить тип термистора, если вы не знаете кривую сопротивления-температуры элемента. Как я объяснил ранее, для термисторов нет стандарта; показания различаются в зависимости от производителя.

Типичные варианты использования для каждого типа датчика

Я несколько раз отмечал, что тип датчика температуры следует выбирать в зависимости от вашего применения.Многие приложения могут обслуживаться более чем одним типом датчиков.

В заключение давайте резюмируем важность выбора определенных типов в различных ситуациях.

Термопары

Термопары — наиболее часто используемые датчики температуры в промышленности. Существует много причин для этого.

Устойчивость к вибрации: Во-первых, термопары являются наиболее прочным типом датчиков. Они просты по конструкции, что делает термопары устойчивыми к вибрациям.Прочтите наш официальный документ по этой проблеме.

Низкая стоимость: Во-вторых, поскольку термопары недорогие, они являются лучшим вариантом, когда в одном приложении необходимо несколько датчиков. Есть определенные приложения, которые использовали сотни и даже тысячи одновременно. Одним из примеров является термическое профилирование в автомобильной промышленности.

Максимальные температуры: Термопары — единственные контактные датчики, которые могут измерять высокие температуры. Все, что превышает 650 ° C, требует измерения зонда термопары.

Быстрый отклик: Наконец, когда требуется быстрый отклик, термопара с открытым спаем обеспечивает самую быструю обратную связь при изменении температуры.

RTD

RTD также предлагают несколько уникальных функций и преимуществ.

Высокие температуры: RTD подходят, когда требуется точность при высоких температурах, так как они могут измерять до 650 ° C. Этот диапазон намного выше, чем у термисторов.

Устойчивость к электрическим помехам: Помимо обеспечения хорошей точности, RTD обладают высокой устойчивостью к электрическим помехам.PT100 — лучший вариант для приложений в среде промышленной автоматизации, где есть двигатели, генераторы и другое высоковольтное оборудование.

Менее подвержен влиянию окружающей среды: Наконец, если приложение находится в суровых условиях, защитный кожух элемента RTD обеспечивает хорошую защиту от большинства экологических проблем; особенно по сравнению с термопарами.

Термисторы

Термисторы — лучший вариант для измерений при температуре ниже 150 ° C.

Лучшая чувствительность: С одной стороны, термисторы имеют лучшую производительность в этом диапазоне, даже лучше, чем RTD, особенно благодаря своей лучшей чувствительности.

Низкая стоимость: С другой стороны, термисторы в 2 или 3 раза дешевле, чем RTD, и это основная причина того, почему термисторы используются в обычных бытовых приборах, блоках переменного тока или водонагревателях.

Прочитав эту статью, вы должны иметь более четкое представление о том, какой тип датчика температуры больше всего подходит для вашего приложения.

Если у вас остались вопросы, инженеры и отдел продаж OMEGA всегда готовы помочь. Мы можем помочь вам выбрать лучший датчик температуры для вашей измерительной системы — свяжитесь с нами сегодня.

датчик температуры | Сопутствующие товары

Датчик температуры

— обзор

Датчики температуры на выходе

по току и напряжению

Концепции, использованные в обсуждении температурного датчика напряжения с шириной запрещенной зоны выше, также могут быть использованы в качестве основы для различных датчиков температуры IC с линейными, пропорциональными температуре выходы либо по току, либо по напряжению.

Устройство AD592, показанное на Рис. 4-83, представляет собой двухконтактный датчик с токовым выходом с масштабным коэффициентом 1 мкА / К. Это устройство не требует внешней калибровки и доступно с несколькими степенями точности. AD592 представляет собой упакованную версию TO92 оригинального преобразователя температуры AD590 TO52 в металлическом корпусе (см. Ссылку 11).

Рисунок 4-83. Датчик абсолютной температуры с токовым выходом

Простейшим режимом работы датчиков температуры с токовым режимом является загрузка их прецизионным резистором с допуском 1% или лучше и считывание выходного напряжения, полученного с помощью АЦП или масштабирующего усилителя / буфера.На рис. 4-84 показан этот метод с АЦП применительно к AD592. Нагрузка резистора R1 преобразует базовую шкалу датчика (1 мкА / К) в пропорциональное напряжение.

Рисунок 4-84. Датчик температуры на токовом выходе, управляющий резистивной нагрузкой

Выбор этого резистора определяет общую чувствительность датчика температуры в единицах В / К. Например, при нагрузке прецизионного резистора 1 кОм, как показано, чистая чувствительность цепи становится 1 мВ / К. При смещении 5 В на датчике температуры, как показано, полный динамический диапазон AD592 допускается при нагрузке 1 кОм.Если используется более высокое значение R1, может потребоваться более высокое напряжение смещения, поскольку AD592 требует рабочего запаса 4 В.

Только что описанная функция представляет собой датчик температуры по шкале Кельвина, поэтому от АЦП потребуется считывать полный динамический диапазон напряжения на R1. Для AD592 этот диапазон находится в диапазоне от -25 ° C (248 K) до 105 ° C (378 K), что составляет от 0,248 В до 0,378 В. 10-битный масштабированный АЦП 0,5 В может считывать этот диапазон. непосредственно с разрешением ≈0,5 ° C.

Если желательно считывание по шкале Цельсия, доступны два варианта.При традиционном аналоговом подходе к общей клемме входа АЦП можно легко смещать опорное напряжение, соответствующее 0 ° C или 0,273 В. В качестве альтернативы опорный сигнал 0 ° C может быть вставлен в цифровую область с преимуществом никаких дополнительных требований к оборудованию.

AD592 доступен в трех классах точности. Версия высшего класса (AD592CN) имеет максимальную погрешность при 25 ° C ± 0,5 ° C и ошибку ± 1,0 ° C от −25 ° C до + 105 ° C, а также погрешность линейности ± 0,35 ° C. AD592 доступен в корпусе TO-92.

Что касается автономных датчиков температуры с цифровым выходом, следует отметить, что такие устройства действительно существуют, то есть АЦП со встроенным датчиком температуры. АЦП серии AD7816 / AD7817 / AD7818 имеют встроенные датчики температуры, оцифрованные 10-разрядным АЦП SAR с конденсатором с переключением времени преобразования 9 мкс. Семейство устройств предлагает множество вариантов ввода для гибкости. Аналогичные AD7416 / AD7417 / AD7418 имеют последовательные интерфейсы.

Для очень многих приложений измерения температуры наиболее подходящим является выходной датчик в режиме напряжения.Для этого существует множество автономных датчиков, которые можно использовать напрямую. В таких устройствах основным режимом работы является трехконтактное устройство с использованием выводов ввода питания, общего провода и вывода напряжения. Кроме того, некоторые устройства имеют дополнительный вывод выключения.

TMP35 / TMP36 — это низковольтные (от 2,7 В до 5,5 В), комплектные датчики выходной температуры SO-8 или TO-92 с масштабным коэффициентом 10 мВ / ° C, как показано на Рисунке 4-85. Ток питания ниже 50 мкА, что обеспечивает очень низкий уровень самонагрева (менее 0.1 ° C на неподвижном воздухе).

Рисунок 4-85. TMP35 / 36 датчики температуры на выходе в режиме абсолютного масштабированного напряжения с возможностью отключения

Масштабирование выходного сигнала этого семейства устройств отличается диапазоном и смещением 25 ° C. TMP35 обеспечивает выходное напряжение 250 мВ при 25 ° C и считывает температуру от 10 ° C до 125 ° C. TMP36 указан в диапазоне от -40 ° C до + 125 ° C. и обеспечивает выходное напряжение 750 мВ при 25 ° C. И TMP35, и TMP36 имеют масштабный коэффициент выхода +10 мВ / ° C.

Для устройств в корпусе SO8 предусмотрена дополнительная функция отключения, которая снижает ток в режиме ожидания до 0.5 мкА. Когда этот вывод переводится в низкий логический уровень, устройство выключается, и выход переходит в состояние с высоким импедансом. Если отключение не используется, контакт должен быть подключен к + V _S .

Вывод питания этих датчиков режима напряжения должен быть соединен с землей с помощью керамического конденсатора 0,1 мкФ с очень короткими выводами (желательно для поверхностного монтажа) и расположенного как можно ближе к контакту источника питания. Поскольку эти датчики температуры работают при очень небольшом токе питания и могут подвергаться воздействию очень агрессивных электрических сред, также важно минимизировать влияние EMI ​​/ RFI на эти устройства.Воздействие радиочастотных помех на эти датчики температуры проявляется в аномальных сдвигах выходного напряжения постоянного тока из-за выпрямления высокочастотного шума внутренними переходами ИС. В тех случаях, когда устройства работают в присутствии высокочастотного излучаемого или кондуктивного шума, большой танталовый электролитический конденсатор (> 2,2 мкФ), помещенный поперек керамики 0,1 мкФ, может обеспечить дополнительную помехозащищенность.

Основы датчика температуры

— NI

Теория работы термопар

Термопары

работают по принципу, известному как эффект Зеебека.Когда два провода, сделанные из разнородных металлов, соединяются и нагреваются на одном конце, образуется термоэлектрическая цепь, которая вызывает измеряемый перепад напряжения, известный как напряжение Зеебека на «холодном» конце. Данная пара металлов различается по температурному диапазону, чувствительности и погрешности в зависимости от свойств этих металлов.

Рисунок 1: Иллюстрация эффекта Зеебека

Каждый тип термопары состоит из уникальной пары металлов.Вам необходимо понимать рабочие характеристики термопары, которую вы выбираете для измерения температуры. Некоторые термопары предлагают широкий температурный диапазон за счет очень нелинейной зависимости напряжения от температуры, в то время как другие обеспечивают меньший (но более линейный) температурный диапазон.

Типы термопар

Как упоминалось выше, вы можете выбирать из множества типов и конструкций термопар. Типы обычно обозначаются буквенным обозначением, например E, J или K.Тип термопары определяет металлы, используемые для создания термопары; следовательно, он также определяет рабочий диапазон, точность и линейность термопары. На следующих графиках показано изменение напряжения различных типов термопар в диапазоне температур.

Рисунок 2: Температурный отклик различных типов термопар

В дополнение к типу термопары необходимо выбрать конфигурацию оболочки. Некоторые из этих вариантов показаны на рисунке 3, включая заземление, изоляцию, герметизацию и открытую изоляцию.

Рисунок 3: Варианты оболочки термопары

Каждая конфигурация имеет преимущества и недостатки в отношении времени отклика, помехоустойчивости и безопасности. В таблице 1 представлен обзор влияния каждого варианта конфигурации.

Конфигурация соединения	Преимущества	Недостатки
Открыто	Самый быстрый ответ (~ 0.От 1 до 2 с)	Контур заземления и потенциал шума без химической защиты Наиболее подвержены физическому урону
Открытый борт	Быстрый отклик (~ 15 с)	Контур заземления и потенциал шума без химической защиты склонен к физическому урону
Герметичный и заземленный	Физико-химическая защита	Медленный отклик (~ 40 с) Контур заземления и потенциал шума
Герметичный и изолированный	Физико-химическая защита электрическая защита (предотвращает контуры заземления и шум)	Самый медленный ответ (~ 75 с)

Таблица 1: Обзор конфигураций спая термопар

Датчики температуры выхлопных газов

Датчики температуры выхлопных газов

Стефан Карстенс

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием.Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Реферат : Основные методы измерения, используемые для определения температуры выхлопных газов, включают резистивные датчики температуры и термопары. К резистивным датчикам, обычно используемым для выхлопных газов двигателей, относятся платиновые датчики сопротивления, такие как Pt200, и термисторы NTC. Схема делителя напряжения используется для обработки сигналов датчиков Pt200 и NTC.В зависимости от области применения могут использоваться датчики с открытым или закрытым корпусом.

Введение

В современных двигателях внутреннего сгорания информация о температуре выхлопных газов (EGT) необходима для управления и диагностики системы нейтрализации выхлопных газов, а также для защиты компонентов, которые могут быть чувствительны к тепловым перегрузкам.

В дизельном двигателе компоненты доочистки, которые часто активно регулируются в зависимости от температуры выхлопных газов, включают дизельные сажевые фильтры (DPF) и катализаторы восстановления NOx, такие как катализаторы SCR и катализаторы-адсорберы NOx (NAC / LNT).В стехиометрических бензиновых двигателях стратегия управления двигателем зависит от температуры трехкомпонентного катализатора (TWC). Примеры компонентов, которым может потребоваться защита от тепловой перегрузки, включают турбокомпрессоры, компоненты системы рециркуляции выхлопных газов, а также катализаторы контроля выбросов.

Классификация. В двигателях используются два основных метода измерения для определения температуры выхлопных газов [3390] :

• Датчики температуры сопротивления
• Термопары

В резистивных датчиках температуры создается электрическое сопротивление, которое коррелирует с температурой датчика.Здесь мы различаем положительные и отрицательные температурные коэффициенты. В случае отрицательных температурных коэффициентов омические сопротивления уменьшаются с увеличением температуры. Поэтому эти датчики называются NTC (отрицательный температурный коэффициент). Из-за того, что в диапазоне высоких температур их сопротивление падает до доли сопротивления холоду, их также называют «горячими проводниками». Другое альтернативное обозначение — «термистор», портмоне «терморезистор».

В отличие от этого, существуют датчики температуры с увеличивающимся значением сопротивления при одновременном повышении температуры [3393] . Некоторые из них представляют собой так называемые терморезисторы PTC (положительный температурный коэффициент), в основном на основе полупроводников, поликристаллической керамики (например, титаната бария), которые при превышении предельной температуры резко увеличивают свое сопротивление и поэтому идеально подходят для использования в качестве пускового тока. ограничители и ограничители температуры отключения.Их также часто называют термисторами. В остальных датчиках температуры этой категории используются платиновые элементы. В промышленной измерительной технике они известны как платиновые резистивные датчики температуры (PRTD), обозначаемые как Pt100 — Pt1000 в стандарте DIN EC 60751.

KTY — это торговое название резисторов для измерения температуры PTC на основе полупроводников. Эти терморезисторы на основе кремния имеют характеристическую кривую, сравнимую с характеристической кривой платиновых элементов.Температурный диапазон их применения достигает 300 ° C, поэтому эти элементы конструкции не представляют интереса для использования в потоках выхлопных газов и в дальнейшем не рассматриваются. То же самое относится к термисторам с положительным температурным коэффициентом, которые можно использовать только при температуре около 150 ° C.

В термопарах, другом основном классе датчиков EGT, измерение температуры основано на эффекте Зеебака, когда напряжение генерируется на стыке двух проводников из разных металлов при наличии градиента температуры.Существуют различные типы термопар в зависимости от комбинации используемых металлов.

Классификация резистивных датчиков температуры и датчиков температуры на основе термопар обобщена в таблице 1. Как видно из таблицы, сенсорные технологии, подходящие для применения в выхлопных газах, включают термисторы NTC, датчики сопротивления Pt и термопары типа N.

Резистор

Таблица 1
Классификация и применение резистивных и термопарных датчиков температуры

Тип датчика		Температурный диапазон *	Типичные области применения
— NTC	Термистор NTC	-40 ° C… + 1000 ° C	Diesel TC / DOC / DPF / SCR / NAC
Резистор — PTC	Термистор PTC	≤ 150 ° C	Ограничитель тока на плате
	Датчик сопротивления Pt	-40 ° C … + 1050 ° C	TC / TWC / DOC / DPF / SCR / NAC
	Датчик KTY	≤ 300 ° C	Охлаждающая жидкость двигателя, масло, температура окружающей среды, климат-контроль
Термопара	Тип N	-40 ° C… + 1100 ° C	TC / TWC / DOC / DPF / SCR
	Тип K	-40 ° C … + 1200 ° C	Испытательный стенд, общие испытания
TC = турбокомпрессор; DOC = катализатор окисления дизельного топлива; TWC = трехкомпонентный катализатор; DPF = сажевый фильтр; SCR = избирательное каталитическое восстановление; NAC = катализатор адсорбера NOx; PCB = печатная плата * Применимо к сенсорной технологии — конкретная модель сенсора может не покрывать весь диапазон.

###

.