Takvi uređaji danas su prisutni u velikoj većini tehnologije. Različite vrste temperaturnih senzora dizajnirane su za mjerenje ovog pokazatelja za bilo koji predmet ili tvar. Za izračunavanje vrijednosti koriste se različite karakteristike ciljnih tijela ili okoline u kojoj se nalaze.
Klasifikacija prema principu rada
Svi termalni senzori podijeljeni su u šest glavnih tipova prema principu njihovog rada:
- pirometrijski;
- piezoelektrični;
- termo-otporni;
- akustično;
- termoelektrični;
- poluvodič.
Opći princip rada i shema temperaturnih senzora u svakom slučaju bit će malo drugačiji. Međutim, sve varijante izvršenja mogu razlikovati neke od istih značajki. Osim toga, u danoj situaciji, prikladno je koristiti točno određene vrste toplinskih senzora.
Pirometri ili termalne kamere
Inače se mogu nazvati beskontaktnim. Radna shemaovog tipa temperaturnog senzora je da očitaju toplinu iz zagrijanih tijela, na koja su usmjerena. Pozitivna točka za ovu sortu je da nema potrebe za izravnim kontaktom i pristupom mjernom okruženju. Tako stručnjaci mogu lako odrediti temperaturne indikatore vrlo vrućih objekata izvan radijusa opasne blizine njima.
Pirometri se pak dijele u nekoliko varijanti, među kojima su interferometrijski i fluorescentni, kao i senzori koji rade na principu promjene boje otopine, ovisno o tome koja je temperatura izmjerena.
Piezoelektrični senzori
U ovom slučaju, temeljna shema rada je samo jedna. Takvi uređaji funkcioniraju zahvaljujući kvarcnom piezorezonatoru. Princip rada i krug senzora temperature su sljedeći. Piezo efekt, koji uključuje promjenu veličine korištenog piezo elementa, podliježe određenoj električnoj struji.
Suština rada je prilično jednostavna. Uslijed izmjeničnog napajanja električnom strujom s različitim fazama, ali iste frekvencije, nastaju oscilacije piezoelektričnog generatora čija frekvencija u ovom slučaju ovisi o specifično izmjerenoj temperaturi tijela ili okoline. Kao rezultat toga, primljene informacije se tumače u određene vrijednosti u stupnjevima Celzijusa ili Fahrenheita. Ova vrsta ima jednu od najvećih točnosti mjerenja. Osim toga, piezoelektrična verzija se koristi u situacijama kada je potrebna trajnost uređaja, npr.u senzorima temperature vode.
termoelektrični ili termoelementi
Prilično uobičajen način mjerenja. Osnovni princip rada je pojava električne struje u zatvorenim krugovima vodiča ili poluvodiča. U tom slučaju, mjesta lemljenja moraju se nužno razlikovati u pokazateljima temperature. Jedan kraj se stavlja u okruženje u kojem trebate mjeriti, a drugi služi za mjerenje očitanja. Zato se ova opcija smatra daljinskim senzorom temperature.
Naravno, bilo je i nekih nedostataka. Najznačajniji od njih može se nazvati vrlo velikom pogreškom mjerenja. Iz tog razloga, ova metoda se rijetko koristi u mnogim tehnološkim industrijama, gdje je takvo širenje vrijednosti jednostavno neprihvatljivo. Primjer je senzor za mjerenje temperature krutih tvari "TSP Metran-246". Aktivno ga koriste metalurške tvrtke u proizvodnji za kontrolu ovog parametra u ležajevima. Uređaj je opremljen analognim izlaznim signalom za očitavanje, a raspon mjerenja je -50 do +120 stupnjeva Celzija.
Termistorski senzori
Načelo djelovanja već se može suditi po nazivu ove vrste. Rad takvog senzora temperature prema shemi može se opisati na sljedeći način: mjeri se otpor vodiča. Robusni dizajn u kombinaciji s vrlo visokom preciznošćuprimljene informacije. Također, ove uređaje karakterizira prilično visoka osjetljivost, što omogućuje smanjenje koraka mjerenja vrijednosti, a jednostavnost elemenata za očitavanje čini ih lakim za rad.
Na primjer, možemo spomenuti senzor 700-101BAA-B00, koji ima početni otpor od 100 ohma. Njegovo mjerno područje je od -70 do 500 stupnjeva Celzija. Dizajn je sastavljen od nikalnih kontakata i platinastih ploča. Ova vrsta se najčešće koristi u industrijskim uređajima i širokom spektru elektronike.
Akustični senzori
Izuzetno jednostavni uređaji koji mjere brzinu zvuka u raznim okruženjima. Poznato je da ovaj parametar uvelike ovisi o temperaturi. U tom slučaju treba uzeti u obzir i druge parametre mjerenog medija. Jedan od slučajeva korištenja je mjerenje temperature vode. Senzor daje podatke na temelju kojih možete napraviti izračun, za koji također trebate znati početne podatke o mjerenom mediju.
Prednost ove metode je mogućnost korištenja u zatvorenim posudama. Obično se koristi tamo gdje nema izravnog pristupa mjerenom mediju. Glavna potrošačka područja ove metode, iz sasvim prirodnih razloga, su medicina i industrija.
Poluvodički senzori
Princip rada ovakvih uređaja je promjena p-n karakteristika i njihovihprijelaz pod utjecajem temperature. Točnost mjerenja je vrlo visoka. To se osigurava konstantnom ovisnošću napona na tranzistoru o trenutnoj temperaturi. Osim toga, uređaj je prilično jeftin i jednostavan za proizvodnju.
Za primjer takvog temperaturnog senzora savršeno može poslužiti uređaj LM75A. Raspon mjerenja je od -55 do +150 stupnjeva Celzija, a pogreška nije veća od dva stupnja. Također ima prilično mali korak od 0,125 stupnjeva Celzija. Napon napajanja varira od 2,5 do 5,5 V, dok vrijeme konverzije signala ne prelazi jednu desetinku sekunde.
