خدمات پشتیبانی

سنسور دما چیست؟ (آشنایی با انواع ترمیستور، RTD، ترموکوپل)

سنسور دما چیست؟

سنسور دما ابزاری ساده است که درجه گرما یا برودت را اندازه گیری کرده و آن را به یک واحد قابل خواندن تبدیل می نماید. اما، آیا تا به حال فکر کرده اید که چگونه دمای خاک، چاه ها، سدهای عظیم بتونی یا ساختمانها اندازه گیری می شود؟ خب، این از طریق برخی از سنسورهای دمای ویژه انجام می شود. سنسور دما دستگاهی است که  به طور معمول، یک ترموکوپل یا یک آشکارساز دمای مقاومت است که اندازه گیری دما را به شکل قابل خواندن از طریق سیگنال الکتریکی فراهم می کند.

صفحه ترانسمیتر دما

سنسور دما چه کاری انجام می دهد؟

کارکرد یک دما سنج به ولتاژ دیود بستگی دارد. تغییر دما مستقیماً با مقاومت دیود متناسب است. هرچه دما سردتر باشد، مقاومت آن کمتر خواهد بود و بالعکس. مقاومت در برابر دیود اندازه گیری شده و به واحد قابل خواندن دما (فارنهایت، سانتیگراد و غیره) تبدیل می شود و به صورت عددی بر روی واحدهای بازخوانی نمایش داده می شود. در زمینه نظارت ژئوتکنیکی، این سنسورهای دما برای اندازه گیری دمای داخلی سازه ها مانند پل ها، سدها، ساختمان ها، نیروگاه ها و غیره استفاده می شوند.

بیشتر بخوانید : چگونه بهترین سنسور فشار را انتخاب کنیم؟

بیشتر بخوانید : کمپرسور (بررسی تخصصی) 

انواع سنسور دما :

سنسورهای دما در انواع، اشکال و اندازه های مختلف موجود هستند. دو نوع اصلی آنها:

۱-سنسور دما نوع تماسی:

چند دماسنج وجود دارد که با تماس مستقیم با یک ماده درجه حرارت یا خنکی آن را اندازه می گیرند.

چنین سنسورهای دمایی در گروه نوع تماسی قرار می گیرند. می توان از آنها برای شناسایی جامدات، مایعات یا گازها در دامنه وسیعی از دما استفاده کرد.

۲-سنسور دما نوع غیر تماسی:

این نوع دماسنج ها در تماس مستقیم با جسم نیستند، آنها درجه حرارت یا خنکی را از طریق تابش ساطع شده از منبع گرما اندازه گیری می کنند. سنسورهای دمایی تماسی و غیر تماسی بیشتر به موارد زیر تقسیم می شوند:

ترموستات

ترموستات یک سنسور دما از نوع تماسی متشکل از یک نوار دو فلزی است که از دو فلز غیر مشابه مانند آلومینیوم، مس، نیکل یا تنگستن تشکیل شده است. تفاوت در ضریب انبساط خطی هر دو فلز باعث می شود که هنگام قرار گرفتن در معرض گرما، یک حرکت خمشی مکانیکی ایجاد کنند.

بیشتر بخوانید : سنسور شتاب سنج چیست؟ (کاربرد های کمتر شناخته شده از فرمول شتاب)

بیشتر بخوانید : تابلو برق (بررسی تخصصی)

بیشتر بخوانید : سنسور اکسیژن (بررسی تخصصی) 

ترمیستور

ترمیستورها مقاومت های حرارتی هستند که در صورت تغییر دما، ظاهر فیزیکی خود را تغییر می دهند.

ترمیستورها از مواد سرامیکی مانند اکسیدهای نیکل، منگنز یا کبالت پوشش داده شده در شیشه ساخته شده اند که به آنها اجازه می دهد به راحتی تغییر شکل دهند. بیشتر ترمیستورها دارای ضریب دمای منفی (NTC) هستند که به این معنی است که مقاومت آنها با افزایش دما کاهش می یابد. اما، چند ترمیستور وجود دارد که ضریب دمای مثبت (PTC) دارند و با افزایش دما مقاومت آنها افزایش می یابد.

ردیاب های دمایی مقاومتی (RTD)

“RTD” مخفف “Resistance Temperature Detector” است. RTD نوعی حسگر دما است که دما را بر اساس اصل تغییر مقاومت مواد با دما اندازه‌گیری می‌کند.

 

  سنسور اثر انگشت و بررسی عملکرد آن

RTD چگونه کار می کند؟

RTD از یک عنصر مقاومت و سیمهای مسی عایق بندی شده تشکیل شده است. متداول ترین تعداد سیم ها ۲ سیم است. با این حال برخی از RTD ها ۳ یا ۴ سیم دارند. عنصر مقاومتی عنصر سنجش دما در RTD است. معمولاً از جنس پلاتین است زیرا به عنوان ماده در طول زمان بسیار پایدار است، دارای دامنه دمایی گسترده ای است، تقریباً رابطه ای خطی بین دما و مقاومت ایجاد می کند. نیکل یا مس نیز سایر گزینه های محبوب مواد برای عنصر مقاوم هستند.

RTD با استفاده از یک اصل اساسی کار می کند. با افزایش دمای فلز، مقاومت در برابر جریان برق نیز افزایش می یابد. یک جریان الکتریکی از طریق سنسور عبور داده می شود، از عنصرمقاومت برای اندازه گیری مقاومت جریان عبوری از آن استفاده می شود.

با افزایش دمای عنصر مقاومت، مقاومت الکتریکی نیز افزایش می یابد. مقاومت الکتریکی برحسب اهم اندازه گیری می شود. سپس مقدار مقاومت را می توان بر اساس مشخصات عنصر به دما تبدیل کرد. زمان پاسخ معمولی برای RTD بین ۰.۵ تا ۵ ثانیه است و آنها را برای کاربردهایی که نیازی به پاسخ فوری ندارند مناسب می کند.

 

مزایای استفاده از RTD

RTDs در صنایع مختلف استفاده می شود از جمله: برنامه های کاربردی خودرو، کالاهای سفید، دریایی و صنعتی. مزایای استفاده از RTD نسبت به سایر حسگرهای دما عبارتند از:

• بسیار دقیق

• استوار

• ثبات طولانی مدت

• تکرارپذیری زیاد

• مناسب برای محیط های خشن

• دارای دامنه دمای بالا (بسته به ماده عنصر مقاومت)

 

بیشتر بخوانید : سنسور التراسونیک چیست؟ چگونه کار می کنند؟

بیشتر بخوانید : آسانسور (بررسی تخصصی)

بیشتر بخوانید : چیلر و هر آنچه راجب آنها باید بدانید.

ترموکوپل چیست؟

ترموکوپل سنسوری است برای اندازه گیری درجه حرارت . این سنسور از دو سیم فلزی غیر مشابه تشکیل شده است که از یک انتها به هم متصل شده اند و در انتهای دیگر آن به دماسنج ترموکوپل یا دستگاه دارای قابلیت اتصال به ترموکوپل دیگر متصل شده است. در صورت پیکربندی مناسب، ترموکوپل ها می توانند اندازه گیری دما را در دامنه وسیعی از دما انجام دهند.

ترموکوپل معمولاً از دو اتصال فلزات غیرمشابه مانند مس و کنستانتان تشکیل شده است که با هم جوش داده می شوند. یکی از این اتصالات، معروف به محل اتصال سرد، در دمای مشخصی نگهداری می شود در حالی که دیگری محل اتصال اندازه گیری است که به عنوان اتصال گرم شناخته می شود.

ترموکوپل ها به دلیل تطبیق پذیری خود به عنوان سنسورهای دما معروف هستند، بنابراین معمولاً در طیف وسیعی از کاربردها استفاده می شود – از ترموکوپل صنعتی تا ترموکوپل معمولی در تاسیسات و وسایل معمولی وجود دارد. با توجه به طیف گسترده ای از مدل ها و مشخصات فنی، درک ساختار اساسی آن، نحوه کار، دامنه آن برای تعیین بهتر نوع و ماده مناسب ترموکوپل برای کاربرد شما بسیار مهم است.

 

  سنسور دود ، فرشته ی نجات زندگی شما!

نحوه انتخاب ترموکوپل:

  1.  کاربردی را که در آن سنسور ترموکوپل استفاده می شود تعیین کنید
  2.  محدوده های پروب را تجزیه و تحلیل کنید که ترموکوپل در معرض آن قرار می گیرد
  3.  مقاومت شیمیایی مورد نیاز برای ترموکوپل یا مواد غلاف را در نظر بگیرید
  4.  نیاز به سایش و مقاومت در برابر لرزش را ارزیابی کنید
  5.  هرگونه نیاز نصب را ذکر کنید.

انواع ترموکوپل ها:

ترموکوپل ها در ترکیبات مختلف فلزات یا کالیبراسیون وجود دارند. متداول ترین آنها ترموکوپل های”Base Metal” هستند که به عنوان انواع B، J ، K ، T ، E ، R ، S شناخته می شوند. در ادامه به بررسی ترموکوپل ها  می پردازیم.

بیشتر بخوانید : کنترلر دما چیست؟ چه کاربردی دارد؟(راهنمای جامع و کاربردی)

بیشتر بخوانید : راهنمای کامل آشنایی با انواع سنسور Sensor

بیشتر بخوانید : بررسی تخصصی سنسور گاز (صفر تا صد)

ترموکوپل تیپ E

ترموکوپل نوع E از فلزات Cu-Ni (کنستانتانConstantan) و Ni-Cr (کرومل) تشکیل می شود. محدوده اندازه گیری دما بین ۴۰- تا ۹۰۰ درجه سانتی گراد است. ترموکوپل نوع E حساسیت بالایی دارد ( ۶۲ µV/°C ). از این ترموکوپل در جاهایی که در آن سنسور محافظت نشده و نیز کاربردهای خلاء استفاده می شود. ترموکوپل تیپ E دارای دقت و پایداری دمایی بیشتر از ترموکوپل تیپ K و J می باشد و معمولا در رنج دمایی ۱۰۰۰ درجه فارنهایت و پایین تر دارای پاسخ به مراتب با دقت تر و پایدار تر از دو تیپ K و J می باشد.

ترموکوپل نوع E
ترموکوپل تیپ T


ساختار داخلی این مدل ترموکوپل از یک فلز به نام مس (Cu) و یک آلیاژ به نام کنستانتان (نام علمی ان Cu-Ni)  میباشد. محدوده کاری
دما در این ترموکوپل ها ما بین ۲۵۰- درجه سانتی گراد الی ۴۰۰ درجه سانتی گراد میباشد. دقت کاری در این مدل ترموکوپل ۴۶ میکروولت بر درجه سانتی گراد می باشد. قیمت این مدل ترموکوپل در بازار کار تقریبا ارزان میباشد. ترموکوپل تیپ T در دماهای پایین کارکرد دارد و همچنین در مکان هایی که رطوبت داریم مقاومت خوبی دارد. این مدل ترموکوپل ها در کار های صنعتی پرمصرف میباشند.

ترموکوپل نوع T

ترموکوپل تیپ K


ترموکوپل های نوع K به دلیل موادی که از آنها ساخته می شوند (همچنین کرومل و آلومل) مقاومت بسیار خوبی در برابر اکسیداسیون و اسیدیته نشان می دهند. این بدان معناست که آنها با محیط اکسیداتیو یا خورنده یک گزینه عالی برای محیط های تمیز هستند. آنها همچنین می توانند با موفقیت در مایع اکسیداتیو یا خورنده غوطه ور شوند، بدون اینکه در این روند آسیب ببینند.

ترموکوپل تیپ K

بیشتر بخوانید : کنترلر رطوبت چیست؟ چه کاربردی دارد؟ 

بیشتر بخوانید :سنسور القایی چیست؟

بیشتر بخوانید : سنسور ضربه چطور عمل میکند؟

مزایا و کاربردهای ترموکوپل نوع K چیست؟

ترموکوپل های نوع K به عنوان یک ترموکوپل “هدف کلی” در نظر گرفته می شوند. آنها یک انتخاب همه کاره هستند که می توانند برای طیف متنوعی از برنامه ها استفاده شوند. به لطف دامنه وسیع دمایی، آنها قادر به مقاومت در برابر دمای بالا هستند و معمولاً در کارخانه های فرآوری (به عنوان مثال تولید مواد شیمیایی و نفتی) و بررسی ایمنی وسایل گرمایشی مورد استفاده قرارمی گیرند. ترموکوپل های نوع K به دلیل موادی که از آنها ساخته می شوند (همچون کرومل و آلومل) مقاومت بسیار خوبی در برابر اکسیداسیون و اسیدیته نشان می دهند. این بدان معناست که آنها با محیط اکسیداتیو یا خورنده یک گزینه عالی برای محیط های تمیز هستند. آنها همچنین می توانند با موفقیت در مایع اکسیداتیو یا خورنده غوطه ور شوند، بدون اینکه در این روند آسیب ببینند.

بیشتر بخوانید : جی پی اس چیست؟ چه کاربردی دارد؟

بیشتر بخوانید : انکودر چیست و چه کاری انجام میدهد؟

بیشتر بخوانید : فلو سوئیچ چیست؟ چه کاربردی دارد؟

ترموکوپل تیپ J

در طراحی و ساخت ترموکوپل های نوع J از دو فلز ناهمگون دیگری استفاده شده است. نام فلز آن آهن یا Fe و نام آلیاژ ان Cu-Ni می باشد (نام تجاری آن Constantan می باشد). محدوده کاری دما در این تیپ ترموکوپل ها ما بین ۱۸۰- درجه سانتی گراد الی ۸۰۰ درجه سانتی گراد می باشد . از موارد مصرف این مدل ترموکوپل ها می شود به استفاده آن در صنایع ریخته گری پلاستیک اشاره کرد، چون در این مدل انتظار می رود عمل اکسیداسیون اتفاق بیفتد.

 

  سنسور سرعت چیست؟ چه کاربردی دارد؟

ترموکوپل نوع J

ترموکوپل تیپ  N

از فلزهای Ni-Cr-Si (به نام تجاری نیکروسیل) و Ni-Si-Mg (به نام تجاری نیسیل Nisil) ساخته می شود. محدوده دمایی آن بین -۲۷۰°C و +۱۳۰۰ °C است. حساسیت این ترموکوپل، ۳۰ µV/°C است و معمولا در دماهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد.

ترموکوپل نوع N

ترموکوپل تیپ B

ترموکوپل نوع B و ترموکوپل نوع R با استفاده از pt-rh (پلاتین – رادیوم) با ترکیبات مختلف ساخته می شود. قیمت آنها بالا و حساسیت آن بسیار کم و در حدود ۱۰ µv/°c و محدوده دمایی آن تقریبا +۰ °c و +۱۷۵۰ °c است. انواع این ترموکوپل ها در اندازه گیری با دمای بالا مثلا در صنعت شیشه و فولاد به کار می رود.

ترموکوبل نوع B

 

ترموکوپل تیپ R

ترموکوپل تیپ R کاربرد وسیعی در دماهای بالا دارد. به دلیل دارا بودن درصد رادیوم بیشتری نسبت به تیپ S دارای قیمت بالاتری نسبت به ترموکوپل تیپ S می باشد. ترموکوپل تیپ R دارای دقت بالاتر و همچنین پایداری به مراتب بیشتری نسبت به ترموکوپل تیپ S میباشد اما به دلیل بالا بودن قیمت آن کاربرد آن را نسبت به تیپ S کمتر نموده است.

 

ترموکوبل نوع R

ترموکوپل تیپ S

یکی از پر مصرف ترین ترموکوپل ها در رنج دمایی بالا می باشد و به این دلیل کاربرد فراوانی در Bio Technology و صنعت دارو سازی دارد. معمولا ترموکوپل تیپ S در تیوپ سرامیکی استفاده میشود. ترموکوپل s از قدیمی ترین انواع pt-rh است و جهت اندازه گیری از صفر مطلق تا ۱۴۰۰ درجه سانتی گراد کاربرد دارد.

ترموکوپل نوع S

امیدواریم این مقاله مفید واقع شده باشد لطفا نظرات خود را با ما در میان بگذارید.

بیشتر بخوانید : سنسور نوری چیست؟راهنمای فاصله ی نصب مناسب

بیشتر بخوانید : سنسور التراسونیک چیست ؟ چگونه کار می کنند؟

بیشتر بخوانید : سنسور شتاب سنج چیست؟ (کاربرد های کمتر شناخته شده از فرمول شتاب)

 

  ترموکوپل چیست؟ انواع ترموکوپل ها را بشناسید. (کاربردها، جداول مرجع، انتخاب صحیح)

صفحه ترانسمیتر دما

سخن آخر :

اتوماسیون صنعتی صنعت تک، یک مجموعه تخصصی آموزش ، معرفی و فروش تجهیزات اندازه گیری فشار از جمله سنسور , سنسور اکسیژن, سنسور فشار ، سنسور آتونیکس , ترانسمیتر فشار, ترانسمیتر فشار ویکا ، سنسور القایی , پرشر سوئیچ (پرشر سوئیچ دانفوس)و گیج فشار است که به مشتریان خود کمک می کند به راحتی سنسور یا ترانسمیتر مناسب خود را شناسایی و در صورت نیاز خرید کنند. شما همواره می توانید جهت مشاوره و یا راهنمایی با شماره ۰۲۱۴۴۰۳۲۵۷۸ تماس بگیرید.

4 4 رای ها
امتیازدهی به مقاله
اشتراک در
اطلاع از
guest
2 نظرات
قدیمی‌ترین
تازه‌ترین بیشترین رأی
بازخورد (Feedback) های اینلاین
مشاهده همه دیدگاه ها
مهدی
مهدی
1 سال قبل

اطلاعات خوبی در مورد سنسور دما بود اگر مطالب بیشتری بزارید خیلی عالی میشه .

دانیال
دانیال
1 سال قبل

سلام وقت بخیر ممنون میشم در مورد ترمیستور بیتر توضیح بدید مقاله ی خوبی بود.

2
0
افکار شما را دوست داریم، لطفا نظر بدهید.x
()
x