سنسور ترموکوپل و RTD (آر تی دی)، جزو زیر مجموعه های سنسورهای دما (Temperature Sensors) هستند و به طور کلی کارشان، تعیین میزان اندازه گیری دما در بخش های مختلف محیط است. در این مقاله قصد داریم درباره این دو نوع، به طور کامل صحبت نماییم. پس تا انتهای این نوشته با ما همراه باشید. در ابتدا از سنسور ترموکوپل شروع می کنیم:
ترموکوپل سنسوری حرفه ای و کاربردی است که در آن دو عدد فلز غیر مشابه از یک طرف در تماس قرار می گیرند و میزان دما در ناحیه اتصال 2 فلز با اختلاف پتانسیلی که در طرف دیگر ظاهر می شود، اندازه گیری می گردد. محدوده دمایی قابل اندازه گیری بسته به نوع فلزی که باید با آن تماس بگیرید، متفاوت است. استانداردهای JIS برای ترموکوپل ها وجود دارد. این استاندارد، مخصوص کشور ژاپن است.
اگر 8 نوع ترموکوپل معرفی شده را بر اساس دمای قابل اندازه گیری و "نیروی محرکه الکتریکی ای EMF" که نیروی محرکه ای است که باعث عبور جریان از مدار می شود، ترسیم کنید، می بینید که آنها دارای ویژگی هایی هستند که هریک از دماسنج ها دارند. انواع رایج سنسورها عبارتند از: K, J, S, R, B, C, N, E, T.
در خرید سنسور ترموکوپل بایستی به محیط موردنظر خود، محدوده دمایی موردنظر، جنس متریال، تایپ، برند، قیمت و ضمانت و خدمات پس از فروش آن توجه ویژه ای داشته باشید. مشاوره گرفتن از افراد زبده در زمان خرید، می تواند شما را در انتخاب بهترین محصول کمک شایانی کند. ما در شرکت مانیاد صنعت رادین آژند، متخصصان و کارشناسان حرفه ای داریم که به شما در زمینه انتخاب و خرید انواع ترموکوپل ها، کمک می کنند. یکی از نکات بسیار حائز اهمیت در تشخیص جنس غلاف و تشخیص محدوده دمایی محیط شما این است که اگر میزان دمای اندازه گیری شما بالای 1400 درجه سانتیگراد است، نمی توانید از از غلاف فلزی (Stainless Steel) استفاده کنید. چون در این دماها غلاف فلزی آب می شود. بدین منظور حتماً حتماً بایستی از غلاف های سرامیکی (Ceramic Protection Tube)، استفاده کنید تا در این دما بتواند مورد استفاده قرار گیرد. اصطلاحاً باید از سنسورهای سرامیکی که جزو فلزات نجیب هستند، استفاده کنید.
برخی از آنها کمی خمیده هستند، در حالی که برخی دیگر کاملاً مستقیم هستند، اما محدوده دمایی قابل اندازه گیری نیز متفاوت است. وجه مشترک آنها این است که نیروی محرکه الکتریکی 0 میلی ولت در دمای 0 درجه سانتیگراد است. این به دلیل اضافه شدن اصلاحی به نام " جبران اتصال سرد " است.
ترموکوپل وسیله ای است که دمای ناحیه تماس را با تماس یک طرف دو فلز غیرمشابه و اندازه گیری اختلاف پتانسیل که در طرف دیگر ظاهر می شود اندازه گیری می کند. قسمتی که در آن دو فلز غیرمشابه با هم تماس پیدا می کنند «اتصال اندازه گیری دما» و نقطه تماس فلز و ابزار اندازه گیری «اتصال مرجع (اتصال سرد)» نامیده می شود.
اندازه گیری ترموکوپل اساساً دمای محل اتصال اندازه گیری را با اندازه گیری ولتاژ بین اتصالات مرجع در زمانی که اتصال مرجع در دمای 0 درجه سانتی گراد است، تبدیل می کند. به این " جبران اتصال سرد " می گویند.
با این حال، من فکر نمی‌کنم اساساً هیچ محصول ترموکوپلی وجود داشته باشد که مداری داشته باشد که اتصال مرجع را با نصب یک عنصر Peltier یا موارد مشابه در داخل آن در دمای 0 درجه سانتیگراد نگه دارد. بنابراین لازم است دمای قسمت اتصال ترموکوپل (بلوک ترمینال و ...) روی برد مدار به طور همزمان اندازه گیری و بر اساس دما اصلاح انجام شود. به این جبران «reference junction compensation» می گویند.
سنسور RTD چیست؟ سنسور دمای مقاومتی (RTD)، همانطور که از نام آن پیداست، سنسوری است که برای اندازه گیری دما از طریق اتصال مقاومت عنصر RTD به دما استفاده می شود. اکثر اجزای RTD سیم های نازکی هستند که دور یک کریستال یا شیشه پیچیده شده اند. این عنصر به قدری نازک است که برای محافظت از المنت در پروب داخل جعبه قرار می گیرد. عناصر RTD از فلزات خالص با مقاومت های شناخته شده در دماهای مختلف ساخته شده اند. این فلز دارای تغییر قابل پیش بینی مقاومت با دما است، بنابراین از این تغییر قابل پیش بینی برای تعیین دما استفاده می شود.
مواد مرجع رایج برای RTD ها:
مزایای استفاده از RTD ها
سنسور RTD ها از دقیق ترین سنسورهای دما هستند. نه تنها دقت بالایی دارد، بلکه بسیار پایدار و قابل تکرار است. سنسورهای RTD همچنین نسبت به نویز الکتریکی مصون هستند و آنها را برای اندازه گیری دما در محیط های صنعتی به ویژه در موتورها، ژنراتورها و سایر تجهیزات ولتاژ بالا مناسب می کند.
سنسور RTD یا آشکارساز دمای مقاومت، سنسوری است که دما را با اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی یک فلز (Electrical Resistance) یا اکسید فلزی (Metal Oxide) اندازه‌گیری و از مشخصه‌ای استفاده می‌کند که مقدار Resistance الکتریکی در اثر دما، دچار تغییرات می گردد.
عناصری که مقدار مقاومت خود را با توجه به دمای خود تغییر می دهند، مانند مقاومت های پلاتینی مانند Pt100 و ترمیستورها، RTD (ردیاب های دمای مقاومتی) نامیده می شوند. علاوه بر این، اندازه گیری دما با استفاده از ترموکوپل، علاوه بر ترموکوپل، به چهار مورد زیر نیز نیاز دارد، بنابراین بدیهی است که هزینه مدار افزایش می یابد.
اقلام مورد نیاز برای اندازه گیری دما به غیر از ترموکوپل
منبع ولتاژ مرجع دقیق (برای بایاس RTD)
سنسورهای دمای نیمه هادی ارزان قیمت برای کاهش هزینه ها توصیه می شود
با جمع بندی موارد بالا، متوجه شدیم که "Pt100 بسیار دقیق است اما گران است" و "ترمیستورها ارزان هستند اما خطاهای زیادی دارند." همچنین، یک RTD از تعداد زیادی مولفه استفاده می کند که در نتیجه یک مدار پیچیده و یک منطقه نصب بزرگ ایجاد می شود.
برای رفع این مشکلات، «سنسور دمای نیمه هادی» را پیشنهاد می کنیم که از قبل علاوه بر ترموکوپل، چهار مورد ضروری را نیز شامل می شود.
ترمیستور در اثر گرما مقدار مقاومت خود را تغییر می دهد و دو راه برای تغییر آن وجود دارد. هنگامی که دما افزایش می یابد، مقدار مقاومت کاهش می یابد → NTC (ضریب دمای منفی). با افزایش دما، مقدار مقاومت افزایش می یابد → PTC (ضریب دمای مثبت)
عبارت ترمیستور از دو واژه حرارتی و مقاومتی گرفته شده است. این تجهیزات اندازه گیری دما (کاوشگرهای دما)، نوعی Resistor بوده که مقاومت آن ها وابسته به دما هستند. به بیان دیگر ترمیستور یک سنسور مقاومت حساس به حرارت (Thermally Sensitive Resistor) است که در 2 تایپ مختلف NTC و PTC ارائه می گردد. از این سنسورها برای اندازه گیری دما، استفاده می شوند.
مشخصه دمایی ترمیستور این است که مقدار مقاومت به طور قابل توجهی در محدوده 0 تا 100 درجه سانتی گراد تغییر می کند و تشخیص واضح تغییرات دما را نسبت به سایر دستگاه های سنسور دما آسان تر می کند.
این مقاله برگرفته از:
