типы, устройство, принцип работы, схемы подключения

Контроль температуры повсеместно задействуется в технологических процессах, позволяя выбирать подходящий режим работы или отслеживать изменения состояния материала. Температурный режим одинаково важен как при включении духовки на кухне, так и в доменных печах при плавлении стали, а отклонение от нормальной работы может привести к аварии и травмированию людей. Чтобы избежать неприятных последствий и обеспечить возможность регулирования степени нагрева используется датчик температуры.

Разновидности, устройство и принцип работы

В ходе развития и совершенствования технологий датчик температуры, как измерительное приспособление, претерпел множественные изменения и модернизации. Благодаря чему сегодня они представлены в большом разнообразии, которые можно разделить по нескольким критериям. Так, в зависимости от способа передачи и отображения данных об измерениях температуры они подразделяются на цифровые и аналоговые. Цифровые устройства являются более современным решением, так как информация в них отображается на дисплее и передается по электронным каналам коммуникации, аналоговые имеют циферблатное отображение данных, электрический или механический способ передачи измерений.

В зависимости от принципа действия все датчики можно подразделить на:

• термоэлектрические;
• полупроводниковые;
• пирометрические;
• терморезистивные;
• акустические;
• пьезоэлектрические.

Термоэлектрические

В основе работы термоэлектрического датчика лежит принцип термопары (см. рисунок 1) – у всех металлов существует определенная валентность (количество свободных электронов на внешних атомарных орбитах, не задействованных в жестких связях). При воздействии внешних факторов, сообщающих свободным электронам дополнительную энергию, они могут покинуть атом, создавая движение заряженных частиц. В случае совмещения двух металлов с различным потенциалом выхода электронов и последующим нагреванием места соединения возникнет разность потенциалов, получившая название эффекта Зеебека.

Рис. 1. Устройство термопары

На практике применяется несколько разновидностей термоэлектрических датчиков температуры, так, согласно п.1.1  ГОСТ Р 50342-92 они подразделяются на:

• вольфрамрений-вольфрамрениевые (ТВР) – применяется в средах с большой рабочей температурой порядка 2000°С;
• платинородий-платинородиевые (ТПР) – отличаются высокой себестоимостью и высокой точностью измерений, применяются я в лабораторных измерениях;
• платинородий-платиновые (ТПП) – оснащаются защитной трубкой из металла и керамической изоляцией, обладают высоким температурным пределом;
• хромель-алюмелевые (ТХА)  — широко применяются в промышленности, способны охватывать диапазон температуры до  1200°С, используются в кислых средах;
• хромель-копелевые (ТХК) –  характеризуются средним температурным показателем, монтируются только в неагрессивных средах;
• хромель-константановые (ТХК) — актуальны для газовых смесей и разжиженных аэрозолей нейтрального или слабокислого состава;
• никросил-нисиловые (ТНН) – применяются для устройств среднего температурного диапазона, но обладают длительным сроком эксплуатации;
• медь-константановые (ТМК) – характеризуется наименьшим пределом измерений до 400°С, но отличается устойчивостью к влаге и некоторым категориям агрессивных сред;
• железо-константановые (ТЖК) – применяются в среде с разжиженной атмосферой или вакуумного пространства.

Такое разнообразие температурных датчиков на основе термопары позволяет охватывать любые сферы человеческой деятельности.

Полупроводниковые

Изготавливаются на основе кристаллов с заданной вольтамперной характеристикой. Такие датчики температуры работают в режиме полупроводникового ключа, аналогично классическому биполярному транзистору, где степень нагревания сравнима с подачей потенциала на базу. При повышении температуры полупроводниковый датчик  начнет выдавать большее значение тока. Как правило, самостоятельно полупроводник не используется для измерения нагрева, а подключается через цепь усилителя (см. рисунок 2).

Рис. 2. Подключение полупроводникового датчика через усилитель

Отличаются широким диапазоном производимых измерений и возможностью подстройки датчика в соответствии с рабочими параметрами оборудования. Являются высокоточным типом, мало зависящим от продолжительности эксплуатации. Обладают небольшими габаритами, за счет чего легко устанавливаются в схемах, радиоэлементах и т. д.

Пирометрические

Работают за счет специальных датчиков – пирометров, которые позволяют улавливать малейшие температурные колебания рабочей поверхности любого предмета. Непосредственно сам чувствительный элемент представляет собой матрицу, реагирующую на определенную частоту температурного диапазона. Этот принцип положен в основу измерений бесконтактным термометром, который получил широкое распространение в период борьбы с коронавирусом. Помимо этого их применение активно используется для тепловизионного контроля конструктивных элементов, оборудования, зданий и сооружений.

Рис. 3. Принцип действия пирометрического датчика

Терморезистивные

Такие датчики температуры выполняются на основе терморезисторов – устройств с определенной зависимостью сопротивления от степени нагрева основного материала. С повышением температуры, изменяется и проводимость резистора, благодаря чему вы можете следить за состоянием нужного объекта.

Основным недостатком терморезистивного датчика  является малый диапазон измеряемой температуры, но он способен обеспечивать хороший шаг измерений и высокую точность в десятых и сотых долях градусов Цельсия. Из-за чего их нередко включают в цепь с применением усилителя, расширяющего рабочие пределы.

Акустические

Акустические датчики температуры функционируют по принципу определения скорости прохождения звуковых колебаний в зависимости от температуры материала или поверхности . Непосредственно сам сенсор производит сравнение скорости звука, генерируемого источником, которая будет отличаться, в зависимости от степени нагрева (см. рисунок 4). Такой тип является бесконтактным и позволяет производить замеры в труднодоступных местах или на объектах повышенной опасности.

Рис. 4. Звуковой датчик температуры

Пьезоэлектрические

Работа датчика основана на эффекте распространения колебаний кварцевого кристалла при прохождении электрического тока. Но, в зависимости от температуры окружающей среды, будет меняться и частота колебаний кристалла. Принцип фиксации температурных изменений заключается в измерении частоты колебаний и последующем сравнении с установленной градуировкой номиналов для разных температур.

Схемы подключения

Основные отличия в подключении датчика температур обуславливаются сферой его применения и конструктивными особенностями. Так, в рамках статьи, мы рассмотрим несколько наиболее распространенных и интересных вариантов. Таковыми является подключение с помощью двухпроводной и трехпроводной схемы.

Рис. 5. Двухпроводная схема подключения

На рисунке 5 приведен вариант двухпроводного присоединения измерительного устройства. Этот принцип рекомендуется для всех датчиков  температуры с небольшим расстоянием до контролируемого объекта. Так как сопротивление самого чувствительного элемента  R_t мало измениться от сопротивления соединительных проводников R₁ и R₂, соответственно, поправка на измерения будет минимальной.

Рис. 6. Трехпроводная схема подключения

При больших расстояниях, от 150 м и более, подключение датчика следует выполнять по трехпроводной схеме, в которой существенно снижается погрешность на сопротивление в проводах R₁, R₂, R₃.

Рис. 7. Схема подключения датчика температуры двигателя

Практически в каждом современном авто осуществляется постоянный контроль температурных параметров мотора. Поэтому использование датчика является обязательным требованием безопасности. Согласно двухпроводной схемы (рисунок 7) датчик подключается одним выводом на отдельно стоящий концевик капота, который не имеет каких-либо подключений к цепи. А второй вывод, подсоединяется к блоку сигнализации установленным порядком, в соответствии с моделью.

Рис. 8. Схема подключения цифрового датчика температуры

На рисунке 8 приведен пример включения цифрового датчика Dallas. Это модель с тремя выводами, первый из которых, согласно распиновки GND подключается к заземляющему выводу микроконтроллера, второй DATA к выводу PIN 2, а третий к клемме питания +5 В. Между третей и второй ножкой включается резистор на 4,7кОм.

Примение

Сфера применения датчиков температуры охватывает как бытовые приборы, так и оборудование общепромышленного назначения, сельскохозяйственную отрасль, военную промышленность, аэрокосмический сектор. Каждый из вас может встретить их у себя дома в нагревательных приборах – бойлерах, духовках, мультиварках или хлебопечках.

В тяжелой промышленности тепловые сенсоры позволяют контролировать степень нагрева печей, воздуха в рабочей области, состояние трущихся поверхностей. В медицине их используют для контроля температуры в труднодоступных местах или для упрощения различных процедур.

Многие автолюбители часто сталкиваются с анализаторами температуры, контролирующими состояние масла или другой охлаждающей жидкости. На сети железных дорог они позволяют отслеживать нагрев букс и колесных пар. В энергетике с их помощью обследуются контактные соединения и качество прилегания поверхностей.

Как подобрать?

При выборе датчика температуры необходимо руководствоваться такими критериями:

• если датчик будет соприкасаться или располагаться внутри измеряемой среды, то берется контактная модель, если находиться вне объекта, то бесконтактная;
• условия и состояние среды, в которой он будет функционировать (влажность, агрессивные вещества и т. д.) должны соответствовать возможностям датчика;
• шаг и градуировка измерений должны обеспечивать удобную эксплуатацию и датчика, и оборудования;
• если датчик подлежит замене в ходе эксплуатации, то устанавливаются сменные варианты;
• при выборе датчика температуры для замены неисправного, лучше воспользоваться его VIN кодом;
• предел рабочих температур должен охватывать все возможные значения нагрева, некоторые из них приведены в таблице ниже.

Таблица: температурные пределы датчиков термоэлектрического типа

Тип	Состав	Диапазон температур
T	медь / константан	от -250 °C до 400 °C
J	железо / константан	от -180 °C до 750 °C
E	хромель / константан	от -40 °C до 900 °C
K	хромель / алюмель	от -180 °C до 1 200 °C
S	платина-родий (10 %) / платина	от 0 °C до 1 700 °C
R	платина-родий (13 %) / платина	от 0 °C до 1 700 °C
B	платина-родий (30 %) / платина-родий (6 %)	от 0 °C до 1 800 °C
N	нихросил / нисил	от -270 °C до 1 280 °C
G	вольфрам / рений (26 %)	от 0 °C до 2 600 °C
C	вольфрам-рений (5 %) / вольфрам-рений (26 %)	от 20 °C до 2 300 °C
D	вольфрам-рений (3 %) / вольфрам-рений (25 %)	от 0 °C до 2 600 °C

Использованная литература

1. Виглеб Г  «Датчики», 1989
2. Фрайден Дж «Современные датчики. Справочник» 2005
3. Ананьева Н.Г., Ананьева М.С., Самойлов В.Н «Измерение температуры» 2015
4. Дж. Вебстер «Справочник по измерениям, сенсорам и приборам» 2006

Датчики температуры

Главная > 11. Термометрия > 11.1. Датчики температуры Температурные датчики одни из самых важных атрибутов измерительной системы управления. Датчики температуры необходимы для контроля множества жизненно важных и критичных процессов. Области применения датчиков температуры Применяются датчики температуры практически везде. Любая сфера или производство, где температура объекта влияет на качество работы и итоговой продукции, требует пристального температурного контроля. Например: Нефтегазовая, топливная индустрия, энергетика Химия, строительство, образование Металлургическая промышленность (литейное, прокатное производство, производство металлических изделий, металлообработка) Транспортная индустрия, автомобили, спецтехника Пищевая промышленность, фармацевтика Машиностроение Сельское хозяйство (зерно, комбикорма) Назначение датчиков температуры Датчиков температуры существует множество типов, каждый из которых характеризуется своими особенностями и предназначением. Но главной задачей остается: Измерение температур требуемых объектов с необходимыми точностью, быстродействием и передача информационного либо управляющего сигнала далее в систему Реализация обратных связей в АСУТП, предупреждение выхода из строя оборудования Отдельные приборы могут служить источниками энергии (основанные на термопарах) Виды датчиков температуры Температурные датчики представлены широким разнообразием приборов, каждый из которых адаптирован к той или иной сфере деятельности. Ниже дано краткое описание, а более полно с ними можно ознакомиться на соответствующих страницах. Важный момент: датчики делятся на первичные преобразователи и реализованные на их основе сложные электронные устройства с адаптацией к тому или иному эксплуатационному профилю. Вторые имеют стандартизированные выходные сигналы и легко встраиваются в промышленные АСУ. Термосопротивления. Первичный преобразователь. Основаны на изменении электрического сопротивления материалов под воздействием температуры. Термопары. Первичный преобразователь. Использует эффект возникновения термо-ЭДС в зависимости от разности температур «холодного» и «горячего» спаев. Преобразователи температуры и влажности (датчики температуры воздуха). Электронные приборы с аналоговыми/цифровыми выходами (+ дисплей), сочетающие в себе функции датчика влажности и температуры. Лучшее применение находят в системах вентиляции и кондиционирования, в помещениях разных типов. Многоточечные преобразователи температуры. Предназначены для температурного контроля по всему объему в больших резервуарах. Лучшее применение находят в пищевой промышленности и с/х, где используются в силосах с зерном и подобным продуктом. Бесконтактные датчики температуры. Используются с удаленными/труднодоступными объектами в широком диапазоне t °C, в опасных для человека условиях. К ним также относятся: Датчики горячего металла. Разновидность бесконтактных датчиков для соответствующих отраслей производства. Дистанционные датчики температуры. Инфракрасные датчики температуры. Датчики температуры с аналоговым выходом. Обширный класс приборов, объединяемых способом передачи информации. Включает в себя, например, гигиеничные датчики TER8 и общепромышленные датчики серий Кл и DIN. Термосопротивления Термопары Преобразователи температуры и влажности Многоточечные преобразователи температуры Бесконтактные датчики температуры Датчики температуры с аналоговым выходом

Новости 09 03.23 Контроль давления агрессивных жидкостей и газов 06 03.23 Увеличение срока гарантии на частотники INNOVERT 27 02.23 Поддержание параметров техпроцесса 20 02. 23 Управление процессами еще удобнее 16 02.23 Новая серия стеклянных указателей уровня

Датчики температуры

Фамилия *?

Имя *?

Отчество?

ОПФ *

не выбраноЮр.лицоИП

Должность *

Наименование организации *?

Телефон (вводится без 8) *?

E-mail *?

Укажите наименование заказываемого продукта *

В количестве *?

• Пользовательское соглашение ?

Проектная задача

*Подтвердите, что Вы не робот:

Датчики температуры

Заполните приведенные ниже поля, и наши специалисты позвонят Вам в удобное для Вас время.

Вы можете позвонить нам сами на номер 8-8000-80-35-80 (бесплатный звонок с мобильных и стационарных телефонов в Казахстане)

Фамилия *

Отчество

ОПФ *

не выбраноЮр. лицоИП

Должность *

Наименование организации *

Телефон (вводится без 8) *

звонок с (время Мск)?

не выбрано8-008-309-009-3010-0010-3011-0011-3012-0012-3013-0013-3014-0014-3015-0015-3016-0016-30

звонок до (время Мск)

не выбрано9-009-3010-0010-3011-0011-3012-0012-3013-0013-3014-0014-3015-0015-3016-0016-3017-00

Электронная почта

Тема вопроса *?

Проектная
задача

• Пользовательское соглашение ?

*Подтвердите, что Вы не робот:

Внимание!
Данный сервис доступен только для заказчиков из стран, входящих в таможенный союз.

Фамилия *

Отчество

ОПФ *

не выбраноЮр.лицоИП

Должность *

Наименование организации *

Телефон (вводится без 8) *

Электронная почта *

Текст обращения

• Пользовательское соглашение * ?

*Подтвердите, что Вы не робот:

ТИП РЕДУКТОРА *

не выбранонеизвестенчервячныйцилиндрический соосныйнасадной (цилиндрический с параллельными валами)цилиндро-конический

Передаточное отношение

Обороты редуктора?

Диаметр выходного вала?

Мощность?

Обороты двигателя?

Опции

не выбраноэлектрический тормоз вала двигателянезависимое охлаждение двигателяреактивная штангадругоене требуется

• Двигатель?

Количество?

Доставка?

не выбраносамовывозтранспортной компанией «Автотрейдинг»курьерской службойдругой транспортной компаниейдругой курьерской службой

Комментарий к заказу?

Контактные данные

Фамилия *

Отчество

ОПФ *

не выбраноЮр. лицоИП

Должность *

Наименование организации *

Телефон (вводится без 8) *

Электронная почта *

• Пользовательское соглашение * ?

*Подтвердите, что Вы не робот:

Датчики температуры

Данные о редукторе

Тип мотор-редуктора *?

Формат 2d?

• Autocad (.dxf)
• Autocad (.dwg )
• IGES ( .iges )
• Solid Edge ( .dft )

Формат 3d?

• Solid Edge ( .par )
• Parasolid ( .xt )
• IGES ( .igs )
• ACIS ( . sat )
• STEP ( .step )

Контактные данные

Фамилия *

Отчество

ОПФ *

не выбраноЮр.лицоИП

Должность *

Наименование организации *?

Телефон (вводится без 8) *

E-mail *?

• Пользовательское соглашение * ?

*Подтвердите, что Вы не робот:

Заполните приведенные ниже поля, и наши специалисты позвонят Вам в удобное для Вас время.

Вы можете позвонить нам сами на номер 8-8000-80-35-80 (бесплатный звонок с мобильных и стационарных телефонов в Казахстане)

Фамилия *

Отчество

ОПФ *

не выбраноЮр.лицоИП

Должность *

Наименование организации *

Телефон (вводится без 8) *

звонок с (время Мск)?

не выбрано8-008-309-009-3010-0010-3011-0011-3012-0012-3013-0013-3014-0014-3015-0015-3016-0016-30

звонок до (время Мск)

не выбрано9-009-3010-0010-3011-0011-3012-0012-3013-0013-3014-0014-3015-0015-3016-0016-3017-00

Электронная почта

Тема вопроса *?

Транзакция

• Пользовательское соглашение ?

*Подтвердите, что Вы не робот:

Датчики температуры

Фамилия *?

Имя *?

Отчество?

ОПФ *

не выбраноЮр. лицоИП

Должность *

Наименование организации *?

Телефон (вводится без 8) *?

E-mail *?

Укажите наименование заказываемого продукта *

В количестве *?

• Пользовательское соглашение * ?

Транзакция

*Подтвердите, что Вы не робот:

4 типа датчиков температуры

В современной электронике сегодня используются четыре основных датчика температуры: термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), датчики температуры сопротивления (RTD), термопары и интегрированные полупроводниковые датчики (IC).

Датчики температуры незаменимы в повседневной жизни. Они измеряют количество тепла, выделяемого системой или объектом, и, как правило, включают сигнал тревоги, когда изменение температуры превышает нормы, установленные приложением. Таким образом, датчики температуры играют решающую роль в обеспечении времени для профилактических действий.

В этой статье мы рассмотрим четыре основных датчика температуры, рекомендации по каждому из них, а также преимущества и недостатки их использования.

Что такое датчик температуры?

Датчик температуры представляет собой электрический прибор, предназначенный для измерения температуры воздуха, жидкости и твердых тел в различных отраслях промышленности и применениях.

Датчик температуры работает, обеспечивая считываемое измерение температуры на измерителе по электрическим сигналам, производимым внутри датчика температуры. Принцип работы датчика температуры зависит от напряжения на диоде внутри датчика температуры. Изменение температуры прямо пропорционально сопротивлению диода. Например, чем выше температура, тем больше сопротивление, и наоборот.

Применение датчиков температуры

Датчики температуры чрезвычайно полезны для удовлетворения как коммерческих, так и потребительских потребностей, поэтому они используются в следующих отраслях и приложениях:

• Промышленное применение для контроля тепла электрических радиаторов.
• Медицинские приложения для контроля измерений температуры в аппаратах МРТ и ультразвуковых сканерах.
• Лабораторное применение в фармацевтической промышленности и контроль температуры окружающей среды в лабораториях.
• Бытовая техника, такая как холодильники/морозильники, микроволновые печи и духовки.
• Компьютеры для предотвращения перегрева.
• Пищевая промышленность и производство напитков для санитарных целей и минимизации отходов.

Контактные и бесконтактные датчики температуры

Прежде чем мы рассмотрим типы датчиков температуры, важно понять, какой физический тип датчика температуры требуется для вашего приложения. Существует два основных физических типа датчиков температуры:

Контактные датчики температуры

Контактные датчики температуры используются, когда возможен хороший тепловой контакт с объектом, жидкостью или газом. Они используются для определения температуры, когда ожидается, что она будет ниже 3400 °F (1700 °C) или выше -40 °F (-40 °C).

Контактные датчики температуры включают термисторы, термопары и датчики температуры сопротивления.

Бесконтактные датчики температуры

Как следует из названия, бесконтактные датчики температуры не обязательно должны находиться в прямом контакте с измеряемым объектом. Вместо этого они используют инфракрасную технологию для дистанционного измерения температуры поверхности.

Используются, когда:

• Объект измерения движется.
• Контакт может повредить датчик температуры или объект, например, если объект очень горячий или вызывает коррозию.
• Контакт мог изменить температуру.
• Необходимо измерить большую площадь.
• Объект находится далеко или труднодоступен, как в космосе.

Бесконтактные датчики температуры включают волоконно-оптические датчики, радиационные термометры, оптические пирометры и тепловизоры.

Распространенные типы датчиков температуры

В настоящее время на рынке используются четыре распространенных датчика температуры:

• Датчики температуры сопротивления (RTD)
• Термисторы (отрицательный температурный коэффициент (NTC))
• Термопары
• Полупроводниковые датчики

Датчики температуры сопротивления (RTD)

Датчики температуры сопротивления или RTD изменяют сопротивление элемента RTD непосредственно в зависимости от температуры. РДТ изготавливаются из пленки и стеклянного или керамического сердечника с намотанной на него проволокой для большей точности. Хотя платиновые RTD (PRTD) дороже, они являются наиболее точными датчиками температуры. Помимо высокой точности, ПТРД обеспечивают стабильные показания, воспроизводимые отклики и могут использоваться в широком диапазоне температур (от -200 до 600°С).0003° С).

Platinum RTD доступны с сопротивлением 100 Ом и 1000 Ом при 0 °C, поэтому они обозначаются как PT100 и PT1000.

Датчики RTD, изготовленные из никеля и меди, также используются из-за их более низкой стоимости, но они не так стабильны или воспроизводимы, как PRTD.

По сравнению с другими типами датчиков температуры термометры сопротивления обычно имеют более высокую тепловую массу, поэтому обычно они медленнее реагируют на изменения температуры, чем датчики температуры с термопарами. RTD также требуют, чтобы ток возбуждения протекал через измеритель для расчета сопротивления.

Конфигурации RTD включают двух-, трех- и четырехпроводные варианты:

• Двухпроводные: Используется, когда длина провода достаточно мала, чтобы сопротивление не влияло на точность.
• Трехпроводная схема: В этой конфигурации добавляется щуп RTD для передачи тока возбуждения, что позволяет компенсировать сопротивление провода.
• Четырехжильный: Этот провод устраняет сопротивление провода за счет включения отдельных силовых и измерительных проводов. Это самая точная конфигурация.

Термисторы (отрицательный температурный коэффициент)

Термисторы аналогичны термометрам сопротивления, поскольку их сопротивление зависит от температуры. Поскольку термисторы имеют нелинейную температурную зависимость, они требуют корректировки для точной интерпретации данных. Это соотношение означает, что термисторные датчики температуры могут обеспечивать большое изменение сопротивления в небольшом рабочем диапазоне температур, поэтому они используются для измерения температуры в высокотехнологичных приложениях и приложениях с заданными значениями.

Обычно они изготавливаются из полимера или керамики, покрытых стеклянной поверхностью, поэтому они дешевле и менее точны, чем термометры сопротивления. Тем не менее, термисторы по-прежнему точны по сравнению с другими типами датчиков температуры из-за их воспроизводимости и быстрой реакции на изменения температуры.

Термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) чаще всего используются для измерения температуры. Сопротивление термистора NTC уменьшается при повышении температуры. Термисторы со стеклянным корпусом имеют рабочий диапазон от -72,4 до 482·9.0003° F (от -50 до 250 ° C) и стандартные термисторы имеют диапазон до 302 ° F (150 ° C).

Термопары

Термопарные датчики температуры чаще всего используются в промышленности, автомобилестроении и в быту в вашем доме. Поскольку они имеют автономный источник питания, они не требуют возбуждения, имеют быстрое время отклика и могут работать в самом широком диапазоне температур (от -328 до 3182 °F/от -200 °C до 1750 °C).

Термопары изготавливаются путем соединения двух разнородных металлических проводов, электрически соединенных в двух точках. Соединительный конец называется «горячим спаем», а другой конец известен как «холодный спай». Различное напряжение между двумя металлами отражает пропорциональные изменения температуры.

Принцип работы очень прост. Когда две разнородные металлические проволоки сплавляются, они создают термоэлектрический результат, который обеспечивает постоянную разность потенциалов. Напряжение между металлами называется эффектом Зеебека. Если обе части имеют одинаковую температуру, разность потенциалов равна нулю и, следовательно, выходное напряжение отсутствует. Но когда детали имеют разную температуру, выходное напряжение зависит от разницы температур.

Термопары изготавливаются из различных материалов, что позволяет датчику температуры измерять различные диапазоны температур и чувствительности. Чаще всего используется датчик термопары типа K, и все остальные термопары также обозначаются буквами (J, R и T).

Самым большим недостатком использования датчика термопары является его низкое выходное напряжение, что затрудняет измерение температуры объекта или вещества. Из-за малого напряжения и компенсации холодного спая (CJC) термопарам требуются прецизионные эталоны с низким уровнем шума, и часто требуются некоторые решения по усилению.

Поскольку термопары также нелинейны, им требуется таблица преобразования для расчета температуры.

Полупроводниковые интегрированные датчики (ИС) 

Полупроводниковые датчики температуры обычно встраиваются в интегральную схему (ИС). Два идентичных диода с чувствительными к температуре напряжениями контролируют изменения температуры. Интегральные датчики имеют линейную характеристику, однако у них самая низкая точность среди датчиков температуры. Это связано с тем, что ИС имеют самый медленный отклик в узких диапазонах температур (- -70 град.от 0003°С до 150°С).

Существует два типа интегральных схем:

• Локальные датчики температуры: Измеряют температуру, используя физические свойства транзистора. Они могут использовать аналоговый или цифровой выход.
• Удаленные цифровые датчики температуры: Измерение температуры внешнего транзистора. Транзистор расположен вдали от микросхемы датчика.

Какой датчик температуры самый точный?

Если вам нужен наиболее точный датчик температуры, термометр сопротивления — лучший выбор. Датчики температуры RTD являются наиболее точными и стабильными электронными устройствами для измерения температуры. Здесь, в Atlas Scientific, мы предлагаем только высококачественные платиновые датчики температуры RTD, чтобы всегда обеспечивать высокоточные показания и низкую задержку.

Резюме

В зависимости от области применения или отрасли, в которой вы работаете, будет зависеть, какой датчик температуры использовать. Датчики с платиновым резистивным датчиком температуры (PRTD) являются наиболее точными, однако также широко используются термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), датчики с термопарами и интегрированные датчики (ИС) на основе полупроводников.

Если у вас есть какие-либо вопросы относительно датчиков температуры или вы не уверены, какой датчик температуры лучше всего соответствует вашим потребностям, не стесняйтесь обращаться к команде мирового класса в Atlas Scientific.

Температурные датчики и датчики

Температурные датчики

Выбор датчика температуры для вашей области применения может оказаться сложной задачей. Текущий ассортимент датчиков на рынке шире, чем когда-либо, и легко растеряться, если вы не знакомы с калибровкой.

В этой статье объясняются различия между тремя основными типами датчиков температуры: термопарами, резистивными датчиками сопротивления и термисторами. Прочитав ее, вы поймете плюсы и минусы каждого типа и как их идентифицировать.

Благодаря этим новым знаниям вы сможете выбрать наиболее подходящий тип датчика температуры для вашего приложения.

Три типа датчиков температуры

Как и все технологии, датчики температуры претерпели значительные изменения с годами. Сегодня в промышленности используются три основных типа.

Термопары

В термопаре используются два металлических провода для создания напряжения, соответствующего температуре в месте их соединения. Существует множество специализированных видов термопар — они могут комбинировать различные металлы для измерения различных характеристик и температурных диапазонов, а также выполнять специализированные калибровки.

Подробнее о термопарах читайте здесь.

Датчики температуры сопротивления (RTD)

Датчик RTD измеряет температуру на основе изменений сопротивления в металлическом резисторе внутри. Самые популярные термометры сопротивления, называемые датчиками PT100, используют платину и имеют сопротивление 100 Ом при 0°C.

Подробнее о датчиках PT100 читайте здесь.

Термисторы

Термистор похож на RTD, но содержит керамический или полимерный резистор вместо металла.

Подробнее о термисторах читайте здесь

Тип датчика	Термистор	РДТ	Термопара
Диапазон температур (типовой)	от -100 до 325°C	от -200 до 650°С	от 200 до 1750°C
Точность (типичная)	от 0,05 до 1,5°С	от 0,1 до 1 °C	от 0,5 до 5°С
Долговременная стабильность при 100°C	0,2°C/год	0,05°C/год	Переменная
Линейность	Экспоненциальный	Достаточно линейный	Нелинейный
Требуемая мощность	Постоянное напряжение или ток	Постоянное напряжение или ток	С автономным питанием
Время отклика	Быстро от 0,12 до 10 с	Обычно медленно от 1 до 50 с	Быстро от 0,10 до 10 с
Восприимчивость к электрическим помехам	Редко восприимчив Только высокое сопротивление	Редко восприимчив	Восприимчивость/компенсация холодного спая
Стоимость	От низкого до умеренного	Высокий	Низкий

Сравнение термопар, RTD и термисторов

Пригодность каждого типа датчика зависит от вашего приложения. Поэтому невозможно сказать, какой вид лучше всего. Основные преимущества и недостатки каждого датчика приведены в таблице ниже.

Тип датчика	Преимущества	Недостатки
Термопара	Диапазон температур Автономный Без самонагрева Прочный	Компенсация холодного спая Точность Стабильность Удлинители ТС
РДТ	Точность Стабильность Линейность	Ошибка сопротивления выводов Время отклика Виброустойчивость Размер
Термистор	Чувствительность Точность Стоимость Прочный Герметичное уплотнение Поверхностный монтаж	нелинейность Самонагрев Узкие диапазоны

Типичные варианты использования для каждого типа датчика

Я несколько раз отмечал, что тип датчика температуры следует выбирать в зависимости от вашего применения. Многие приложения могут обслуживаться более чем одним типом датчика.
Итак, давайте завершим, резюмируя значение выбора определенных типов в различных ситуациях.

Термопары

Термопары являются наиболее часто используемыми датчиками температуры в промышленности. Есть много причин для этого.

• Устойчивость к вибрации: Во-первых, термопары являются наиболее надежным типом датчика. Они просты по конструкции, что делает термопары устойчивыми к вибрациям. Прочтите нашу белую книгу по этой проблеме.
• Низкая стоимость: Во-вторых, поскольку термопары недороги, они являются лучшим вариантом, когда в одном приложении требуется несколько датчиков. Есть определенные приложения, которые использовались сотнями и даже тысячами одновременно. Одним из примеров является тепловое профилирование в автомобильной промышленности.
• Самые высокие температуры: Термопары являются единственными контактными датчиками, которые могут измерять высокие температуры. Все, что превышает 650 ° C, требует измерения с помощью термопары.
• Быстрый отклик: Наконец, когда требуется быстрый отклик, термопара с открытым спаем обеспечивает самую быструю обратную связь при изменении температуры.
  

Датчики сопротивления

RTD также предлагают несколько уникальных функций и преимуществ.

• Высокие температуры: Термометры сопротивления подходят, когда требуется точность при высоких температурах, поскольку они могут измерять температуру до 650°C. Этот диапазон намного выше, чем у термисторов.
• Невосприимчивость к электрическим помехам: Помимо обеспечения хорошей точности, RTD обладают высокой устойчивостью к электрическим помехам. Датчики PT100 — лучший вариант для применения в средах промышленной автоматизации, где поблизости находятся двигатели, генераторы и другое высоковольтное оборудование.