بیشتر بخوانید :چگونه سنسور فشار مناسب انتخاب کنیم ؟
بیشتر بخوانید :چگونه سنسور پروکسیمیتی مناسب انتخاب کنیم ؟
بیشتر بخوانید : چگونه سنسور القائی مناسب انتخاب کنیم ؟
در میان تکنولوژی های حاضر سنسور دما، دو نوع بسیار رایج وجود دارد:
- سنسورهای تماسی (Contact sensors) که اکثریت سنسورهای دما را شامل می شوند. این سنسورها عنصر حساسی دارند که در نوک تماس میان سنسور و دمایی که باید سنجیده شود قرار دارد.
- سنسورهای غیرتماسی (Non-contact sensors) که برای سنجش دمای سطح از راه دور از تکنولوژی مادون قرمز استفاده می کنند.
چگونه یک سنسور دما مناسب انتخاب کنیم؟
برای انتخاب بهترین سنسور دما با توجه به نیازهای خود می بایست سوالات زیر را از خود بپرسید:
۱- آیا باید سنسور تماسی (Contact sensor) انتخاب کنم یا سنسور مادون قرمز (Infrared sensor)؟
سنسورهای تماسی فرم های مختلفی دارند. سنسورهایی که برای سنجش دمای سطوح مناسب هستند، یا سنسورهایی که برای سنجش دمای درون مواد مناسب هستند. در هر صورت کیفیت تماس میان سنسور و چیزی که باید سنجیده شود ضروری است.
سنسورهای مادون قرمز تنها می توانند دمای سطحی که مد نظر است را اندازه گیری کنند، حتی اگر نیازی به تماس نباشد می بایست به ماهیت جو و فضای میان سنسور و هدف آن که می تواند روی اندازه گیری تاثیر بگذارد توجه کنید.
۲- در مورد سنسورهای تماسی چه تکنولوژی باید استفاده شود؟
گزینه های مختلفی وجود دارد، مانند ترموکوپل ها، سنسورهای مقاومتی و غیره.
نمی توان گفت کدام تکنولوژی بهتر از دیگری است چون هر یک از آنها مزیت ها و معایب خود را دارند.
| Thermocouple
ترموکوپل |
RTD
Resistance Temperature Detector |
Thermistor
ترمیستور |
|
| دقت | * | *** | * |
| خطی بودن | ** | *** | * |
| حساسیت | * | ** | *** |
| قیمت | *** | * | ** |
هنگام اندازه گیری تغییرات دما، زمان پاسخ دهی سنسور نیز می تواند از اهمیت ویژه ای برخوردار باشد. برای این منظور سنسور های ترموکوپل نسبت به RTD سریع تر هستند و زمان پاسخ دهی پایین تری دارند.
همانند تکنولوژی، محدوده دمایی مورد نیاز برای اندازه گیری نیز دارای اهمیت ویژه ای است. ترموکوپل ها و RTD ها با توجه به مواد سازنده عناصر حسگر آنها، به کلاس های مختلفی دسته بندی می شوند و دارای محدوده های دمایی متفاوتی می باشند.
سنسور دمای ترموکوپل Danfoss
چرا سنسور دمای ترموکوپل انتخاب کنیم؟
اساس کار ترموکوپل ها بر پایه اثر سیبک (Seebeck Effect) می باشد. این سنسورها دو سیم فلزی متفاوت دارند که از یک طرف که (Hot weld) نامیده می شود، به یکدیگر جوش داده شده اند. با اتصال دو انتهای باقیمانده (که اتصال های مرجع نامیده می شوند) به ولت متر، وقتی دمای (Hot weld) با دمای اتصالات مرجع فرق داشته باشد، ولتاژ الکتریکی اندازه گیری می شود.
چندین مدل محتلف ترموکوپل وجود دارد که هر کدام از جفت های فلزی متفاوتی تشکیل شده اند. هر جفت فلز دامنه اندازه گیری متفاوتی دارد که جزئیات آن در جدول زیر مشخص شده است:
| محدوده دما | ترکیبات |
نوع |
| ۲۵۰°C to 400°C- | copper / constantan | T |
| ۱۸۰°C to 750°C- | iron / constantan | J |
| ۴۰°C to 900°C- | chromel / constantan | E |
|
۱۸۰°C to 200°C- |
chromel / alumel | K |
| ۰°C to 1,700°C | platinum-rhodium (10%) / platinum | S |
| ۰°C to 1,700°C | platinum-rhodium (13%) / platinum | R |
| ۰°C to 1,800°C | platinum-rhodium (30%) / platinum-rhodium (6%) | B |
| -۲۷۰°C to ,280°C | nicrosil / nisil | N |
| ۰°C to 2,600°C | tungsten / tungsten-rhenium (26%) | G |
| ۲۰°C to 2,300°C | tungsten-rhenium (5%) / tungsten-rhenium (26%) | C |
| ۰°C to 2,600°C | tungsten-rhenium (3%) / tungsten-rhenium (25%) | D |
استفاده از هر یک از ترموکوپل ها به شدت به محدوده دمایی که باید در آن کار کند و نیز نوع محیط بستگی دارد.
| برای محیط های ساکن یا محیط هایی که دائما اکسیده می شوند، توصیه می شود. | E |
| برای محیط های خلا، کاهشی یا ساکن مناسب است. | J |
| برای محیط هایی که دائم اکسیده می شوند یا محیطهای خنثی توصیه می شود. | K |
| می تواند برای کاربردهایی که عناصر نوع K مشکلات مربوط به طول عمر داشته باشند استفاده شود. | N |
| می تواند در محیط های اکسید شونده، کاهشی، ساکن و خلا استفاده شود. (عدم خورندگی در محیط های شرجی) | T |
| برای دماهای بالا توصیه می شود. باید در تیوب محافظ غیرفلزی با عایق سرامیکی نگهداری شود، نوع R در صنعت و نوع S در لابراتوارها استفاده می شوند. | R&S |
| شبیه نوع R&S است با این تفاوت که قادر به اندازه گیری دماهای بالاتر نیز می باشد. | B |
مزیت ها:
- مقاومت و ثبات در دماهای بالا
- گزینه های زیاد برای قطر و ابعاد
- سنجش در انتهای (Hot weld)
- قیمت مناسب
معایب:
- دقت کمتر در مقایسه با سایر تکنولوژی ها
- نیازمند سیم کشی گران، جبران ساز (Cold junction)
- سیگنال الکتریکی ضعیف
چرا سنسور دمای مقاومتی انتخاب کنیم؟
سنسور دمای مقاومتی که غالبا RTD نامیده می شود یک سنسور تماسی است. این سنسور با توجه به دما انواعی از مقاومت فلزی (پلاتینوم، مس، نیکل یا تنگستن) استفاده می کند. این نوع سنسور از فلزات مختلفی استفاده می کند که محدوده های اندازه گیری مختلفی را ارائه می دهند.
رایج ترین نوع فلز برای سنسورهای دمای مقاومتی، پلاتینوم است چون دامنه سنجش جالبی ارائه می دهد. از آن به عنوان سنسور دمای مقاومتی پلاتینوم نیز یاد می شود. معروف ترین آنهاPt100 (دارای مقاومت ۱۰۰ اهم در دمای ۰°C) و Pt1000 (دارای مقاومت ۱۰۰۰ اهم در دمای ۰°C) هستند. Pt1000 دقت بهتر و تلورانس بهتری در طول سیم های بلند نسب به Pt100 دارد.
در مقایسه با ترموکوپل ها، سنسورهای مقاومت دقت بالاتر و پاسخ خطی بهتری ارائه می دهند. ثبات بهتری در اندازه گیری و نیز محدوده دمایی وسیعی دارند. ولی زمان پاسخ دهی طولانی تری دارند و از حساسیت کمتری برخوردارند.
سنسور دمای مقاومتی Krohne
چرا سنسور دمای ترمیستور انتخاب کنیم؟
سنسور دمای ترمیستور نوع دیگری از سنسور است که از تغییر مقاومت اکسیدهای فلزی با توجه به دما استفاده می کنند.
دو نوع سنسور ترمیتور وجود دارد:
- (NTC (Negative Temperature Coefficient که عمدتا تغییرات مقاومتی منفی معین دارند.
- (PTC (Positive Temperature Coefficient که یک تغییر مقاومتی ناگهانی مثبت را برای یک محدوده دمایی کوتاه نشان می دهد.
ترمیستور ها زمان پاسخ دهی سریعی دارند و ارزان قیمت هستند، اما تقریبا شکننده هستند و در مقایسه با سایر تکنولوژی های سنسور، محدوده اندازه گیری بسیار محدودتری دارند.
سنسور دمای ترمیستور Omega
چرا سنسور دمای مادون قرمز انتخاب کنیم؟
سنسور دمای مادون قرمز ، تابش سطوح را در محدوده مادون قرمز برای به دست آوردن دمای سطح می سنجد. مزیت اصلی این نوع سنسور این است که از راه دور بدون هیچ تماس فیزیکی با سطح مورد نظر کار می کند.
زمان پاسخ دهی این سنسورها بسیار سریع است. برخلاف سنسورهای تماسی این سنسورها نیازی به ایجاد موازنه دمایی (دمای یکسان) ندارند. این سنسورها قادرند دمای اشیاء متحرک را اندازه گیری کنند. مثلا در خطوط تولید می توانند دمای اشیایی که درون کوره هستند و دسترسی به آنها مشکل است را اندازه گیری کنند.
از طرفی دیگر قادرند دمای سطح مورد نظر را اندازه گیری کنند و این اندازه گیری می تواند تحت تاثیر شرایط سطح موردنظر ( گرد و خاک، زنگ زدگی و غیره)، تمیزی لنز سنسور (گرد و خاک) و شرایط محیطی مسیر نوری میان سنسور و هدف ( گرد و خاک، شرجی بودن، گاز قابل اشتعال و غیره) قرار گیرد.
سنسور دمای مادون قرمز Optris
