اخبار شرکت سنسور دما: چیزی که باید بدانید

سنسور دما دستگاهی است که سیگنال‌های دما را به سیگنال‌های الکتریکی قابل اندازه‌گیری (مانند ولتاژ، جریان، مقاومت یا سیگنال‌های دیجیتال) تبدیل می‌کند و به طور گسترده در اتوماسیون صنعتی، لوازم الکترونیکی مصرفی، تجهیزات پزشکی، الکترونیک خودرو، پایش محیطی و سایر زمینه‌ها استفاده می‌شود.

1. طبقه‌بندی

سنسورهای دما را می‌توان بر اساس روش‌های اندازه‌گیری و اصول کار طبقه‌بندی کرد:

1.1 طبقه‌بندی بر اساس روش اندازه‌گیری

سنسورهای دمای تماسی

سنسور مستقیماً با جسم اندازه‌گیری شده تماس می‌گیرد و دما را از طریق هدایت حرارتی اندازه‌گیری می‌کند. مزیت آن دقت اندازه‌گیری بالا است، مناسب برای اندازه‌گیری دمای مایعات و جامدات است، اما سرعت پاسخ نسبتاً کند است و ممکن است تحت تأثیر محیط قرار گیرد. کاربردهای معمولی شامل ترموکوپل‌ها، RTD (ترمو مقاومت‌ها) و ترمیستورها است.

سنسور دمای غیر تماسی

دما را با تشخیص تابش مادون قرمز ساطع شده از یک جسم، بدون تماس فیزیکی اندازه‌گیری می‌کند. مزیت آن این است که زمان پاسخ سریعی دارد و با جسم اندازه‌گیری شده تداخلی ندارد. با این حال، دقت اندازه‌گیری تحت تأثیر ضریب گسیل سطح جسم قرار می‌گیرد. کاربردهای معمولی شامل دماسنج‌های مادون قرمز و تصویربرداران حرارتی است.

1.2 طبقه‌بندی بر اساس اصل کار

(1) ترموکوپل

ترموکوپل بر اساس اثر سیبک است، جایی که یک پتانسیل الکتریکی در محل اتصال دو فلز مختلف به دلیل اختلاف دما ایجاد می‌شود.

- محدوده اندازه‌گیری وسیع (-200°C ~ 2300°C)، مناسب برای محیط‌های با دمای شدید.

- زمان پاسخ سریع (سطح میلی‌ثانیه)، مقاوم در برابر دماهای بالا و ضد لرزش.

- با این حال، دقت نسبتاً کم است (±1°C ~ ±5°C) و جبران اتصال سرد مورد نیاز است.

انواع رایج

- ترموکوپل نوع K (نیکل-کروم - نیکل-سیلیکون): متداول‌ترین نوع، مناسب برای -200°C تا 1260°C برسند.

- ترموکوپل نوع J (آهن - مس-نیکل): مناسب برای محیط‌های کاهنده، 0°C تا 760°C برسند.

- ترموکوپل نوع T (مس - مس-نیکل): مناسب برای اندازه‌گیری‌های دمای پایین، -200°C تا 350°C برسند.

- ترموکوپل نوع S/R (پلاتین-رودیوم - پلاتین): برای اندازه‌گیری‌های دمای بالا (0°C تا 1600°C)، دقت بالا اما هزینه بالا.

(2) ترمورزیستور (RTD، آشکارساز دمای مقاومتی)

RTD با استفاده از این ویژگی که مقاومت فلزات (مانند پلاتین، مس و نیکل) با دما تغییر می‌کند، اندازه‌گیری می‌کند.

ویژگی‌ها

- دقت بالا (±0.1°C ~ ±0.5°C)، پایداری خوب، مناسب برای نظارت طولانی مدت.

- محدوده اندازه‌گیری وسیع (-200°C ~ 850°C).

- با این حال، پاسخ نسبتاً کند است (سطح ثانیه)، گران قیمت است و به یک منبع جریان ثابت برای راه‌اندازی نیاز دارد.

انواع رایج

- PT100 (مقاومت پلاتینی، 100Ω در 0°C): استاندارد صنعتی، خطی بودن خوب.

- PT1000 (مقاومت پلاتینی، 1000Ω در 0°C): حساسیت بالاتر، مناسب برای انتقال از راه دور.

- Cu50 (مقاومت مسی، 50Ω در 0°C): هزینه کمتر، اما محدوده دمایی باریک‌تر.

(3) ترمیستورها

ترمیستورها دستگاه‌های نیمه‌رسانایی هستند که مقاومت آن‌ها با دما به طور قابل توجهی تغییر می‌کند و به عنوان NTC (ضریب دمای منفی) و PTC (ضریب دمای مثبت) طبقه‌بندی می‌شوند.

ترمیستورهای NTC

با افزایش دما، مقاومت کاهش می‌یابد، با حساسیت بالا (±0.05°C).

- با این حال، آن‌ها غیرخطی بودن قوی دارند و برای تبدیل به جداول جستجو یا معادله استینهارت-هارت نیاز دارند.

کاربردهای معمولی: دماسنج‌های الکترونیکی، نظارت بر دمای باتری لیتیومی.

ترمیستورهای PTC

مقاومت در یک دمای خاص به شدت افزایش می‌یابد و اغلب برای محافظت در برابر دمای بیش از حد استفاده می‌شود.

کاربردهای معمولی: محافظت از گرمای بیش از حد موتور، فیوز خود بازیابی.

(4) سنسور دمای دیجیتال

سنسور دمای دیجیتال یک ADC و رابط‌های دیجیتال (مانند I2C، SPI، 1-Wire) را ادغام می‌کند و مستقیماً سیگنال‌های دیجیتال را بدون نیاز به مدارهای شرطی‌سازی سیگنال اضافی خروجی می‌دهد.

ویژگی‌ها

- توانایی ضد تداخل قوی، مناسب برای سیستم‌های تعبیه‌شده.

- بدون نیاز به کالیبراسیون، آسان برای استفاده.

(5) سنسور دمای مادون قرمز (دماسنج IR)

سنسور مادون قرمز دما را با تشخیص تابش مادون قرمز ساطع شده از اجسام (با طول موج 3 تا 14 µm) اندازه‌گیری می‌کند.

ویژگی‌ها

- اندازه‌گیری غیر تماسی، با پاسخ بسیار سریع (در محدوده میلی‌ثانیه).

- با این حال، دقت اندازه‌گیری تحت تأثیر ضریب گسیل سطح جسم قرار می‌گیرد (مانند فلزات نیاز به جبران دارند).

کاربردهای معمولی

- تفنگ‌های اندازه‌گیری دمای بدن (مانند MLX90614).

- تصویربرداری حرارتی تجهیزات صنعتی (مانند تصویربرداران حرارتی FLIR).

پارامترهای کلیدی عملکرد سنسورهای دما

- محدوده اندازه‌گیری: محدوده دمایی که سنسور می‌تواند به طور معمول در آن کار کند، به عنوان مثال ترموکوپل‌ها می‌توانند به 2300°C برسند، در حالی که NTC معمولاً به -50°C تا 150°C برسند.

- دقت: محدوده خطای اندازه‌گیری، به عنوان مثال RTD می‌تواند به ±0.1°C برسد، در حالی که ترموکوپل‌ها عموماً ±1°C تا ±5°C برسند.

- وضوح: حداقل تغییر دمای قابل تشخیص، سنسورهای با دقت بالا می‌توانند به 0.01°C برسند.

- زمان پاسخ: زمانی که طول می‌کشد تا تغییر دما در خروجی تثبیت شود، ترموکوپل‌ها می‌توانند به سطح میلی‌ثانیه برسند، در حالی که RTD معمولاً در سطح ثانیه است.

- خطی بودن: اینکه آیا خروجی با دما خطی است یا خیر، RTD خطی بودن بهتری دارد، در حالی که NTC غیرخطی بودن قوی‌تری دارد.

- پایداری طولانی مدت: درجه انحراف سنسور در طول زمان، مقاومت پلاتینی <0.1°C/سال.

راهنمای انتخاب سنسور دما

1. محدوده دما: برای دماهای بالا ترموکوپل، برای دماهای پایین RTD یا NTC را انتخاب کنید.

2. الزامات دقت: برای دقت بالا RTD، برای هزینه کم NTC را انتخاب کنید.

3. سرعت پاسخ: برای اندازه‌گیری سریع ترموکوپل یا سنسور مادون قرمز را انتخاب کنید.

4. عوامل محیطی: برای محیط‌های خورنده ترموکوپل زرهی، برای محیط‌های مرطوب بسته‌بندی ضد آب را انتخاب کنید.

5. سیگنال خروجی: سیستم‌های تعبیه‌شده سنسورهای دیجیتال (I2C/SPI) را ترجیح می‌دهند.